Sistemas Bombas de Calor en Edificios Comerciales e ... · 3.- Tipos de bombas de calor 4.-...
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Sistemas Bombas de Calor en Edificios
Comerciales e Industriales
ENER / www.enersolutions.cl
ENERSOLAR / w w w . e n e r - s o l a r . c l
Martin Saelzer - PhD© Andrés Rodríguez A.
Contenido
1.- Sistemas de Producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS) y
Calefacción (ACC)
2.- Tecnología bombas de calor
3.- Tipos de bombas de calor
4.- Ejemplos prácticos
5.- Conclusiones y discusión
1. Sistemas de producción de Agua Caliente (ACS y ACC)
- Calefactor Eléctrico
(Termo) - Caldera (GN, GLP,
Biomasa, Petróleo)
- Bomba de calor
- Calefactor
Instantáneo - Sistema
solar
No es
autosuficiente
Necesita
apoyo energía
auxiliar
Consumo Energético
Eficiencia Sistema Consumo energético (por m3
de ACS a 45°C)
Termo
eléctrico
Caldera
Bomba
de Calor
98%
90%
300%
149 MJ
163 MJ
49 MJ
2. Tecnología Bombas de Calor
Funcionamiento de una Bomba de Calor Sistema de Calentamiento con Bombas de Calor
Refrigerante
Funcionamiento de una Bomba de Calor
Sistema de Calentamiento con Bombas de Calor
Una bomba de calor transporta energía desde un lugar de baja temperatura a
otro de mayor temperatura
Funciona como un refrigerador, pero su objetivo no es enfriar sino calentar.
Funcionamiento de una Bomba de Calor
Eficiencia
La eficiencia del Sistema se expresa con el coeficiente COP.
En el caso de arriba, el COP es de 3,5.
Un dato más representativo es el SEER. En Santiago, para bombas
aerotérmicas llega a 3
3. Tipos de Bombas de Calor
Tipos de bombas de calor
Se pueden clasificar de diversas formas:
1. Según su funcionamiento
• Reversibles: Pueden funcionar tanto en ciclo de calefacción como en
ciclo de refrigeración invirtiendo el sentido de flujo del fluido.
• No Reversibles: Únicamente funcionan en ciclo de calefacción
• Polivalentes (o termofrigobombas): Producen simultáneamente frío y
calor.
Tipos de bombas de calor
Se pueden clasificar de diversas formas:
2. Según el medio con el que intercambian calor (origen y destino de la energía)
Es la clasificación más utilizada. La Bomba de Calor se denomina mediante
dos palabras. La primera corresponde al medio del que absorbe el calor (foco
frío) y la segunda al medio receptor (foco caliente).
Medio del que extrae
la energía: medio de
orígen
Medio al que se cede
la energía: medio de
destino
Aplicación
AIRE AIRESon las más utilizadas, especialmente
en climatización
AIRE AGUA Se utiliza mucho para ACS y ACC
AGUA AIRE
Aprovechan la energía contenida en el
agua de ríos, aguas residuales o
subterráneas
AGUA AGUA
Parecidas a las anteriores. El agua tiene
una temperatura más constante en el
año --> mejor COP
TIERRA AIRE
Extraen el calor de la tierra, cuya
temperatura a poca profundidad
permanece prácticamente constante.
TIERRA AGUASon las denominadas bombas de calor
geotérmicas
Bombas de calor geotérmicas:
Tipos de bombas de calor
Tipos de bombas de calor
Se pueden clasificar de diversas formas:
3. Según su morfología o construcción
• Compactas: Todos los elementos que constituyen la Bomba de Calor se
encuentran alojados dentro de una misma carcasa.
• Split o partidas: Están constituidas por dos unidades separadas. Una
exterior donde se aloja el compresor, la válvula de expansión y
ventiladores y una unidad interior. De esta manera se evitan los ruidos en
el interior local.
• Multisplit: Están constituidas por una unidad exterior y varias unidades
interiores.
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Situación original:
• Calefacción con estufas eléctricas en oficinas y camarines
• Cara e ineficiente.
• Solicitud por recambio tecnológico
Consideraciones:
• Potencia necesaria equipos: 80 kWt
• Demanda energética de calefacción: 84.480 kWh/año
• 3 tecnologías a evaluar: caldera a diesel, caldera a pellet, bomba de calor
aire-agua.
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Caldera Diesel: • Ƞ = 85%, C_diesel: 650 $/kg
Caldera Diesel Costos
tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción
Inversión -12,567,397 $ Item Cantidad Costo
FC año 1 -6,088,988 $ Caldera de Pie Italiana (80 kW) Sin quemador 1 1,348,563 $
FC año 2 -6,088,988 $ Quemador a Petroleo CIB Unigas 1 465,764 $
FC año 3 -6,088,988 $ Boquilla Quemador 1 13,160 $
FC año 4 -6,088,988 $ Mano de Obra instalación caldera gl 1,150,000 $
FC año 5 -6,088,988 $ Radiadores dobles de aluminio (2x0,5 m) 11 1,682,538 $
FC año 6 -6,088,988 $ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000 $
FC año 7 -6,088,988 $ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000 $
FC año 8 -6,088,988 $ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000 $
FC año 9 -6,088,988 $ Separador Hidráulico 1 340,000 $
FC año 10 -6,088,988 $ Bombas calefacción SXM 40-110 2 2,250,000 $
Traslado equipos gl 100,000 $
CAN -45,437,812 $ Materiales instalación caldera + calefacción gl 916,500 $
Secadores de toallas
Secadores de toallas 32 3,615,872 $
Instalación secadores de toallas gl 390,000 $
Total Inversión 12,567,397 $
Operacionales y mantenimto
Mantenimiento anual 500,000 $/año
Costo Energético 5,588,988 $/año
Subtotal 6,088,988 $/año
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Caldera Pellet: • Ƞ = 89%, C_pellet: 190 $/kg
Caldera Pellet Costos
tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción
Inversión -21,739,910 $ Item Cantidad Costo
FC año 1 -5,058,994 $ Caldera Pellet Italiana 80 kW 1 11,000,000 $
FC año 2 -5,058,994 $ Mano de Obra instalación caldera gl 1,150,000 $
FC año 3 -5,058,994 $ Radiadores dobles de aluminio (2x0,5 m) 11 1,682,538 $
FC año 4 -5,058,994 $ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000 $
FC año 5 -5,058,994 $ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000 $
FC año 6 -5,058,994 $ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000 $
FC año 7 -5,058,994 $ Separador Hidráulico 1 340,000 $
FC año 8 -5,058,994 $ Bombas calefacción SXM 40-110 2 2,250,000 $
FC año 9 -5,058,994 $ Traslado equipos gl 100,000 $
FC año 10 -5,058,994 $ Materiales instalación caldera + calefacción gl 916,500 $
CAN -48,022,944 $ Secadores de toallas
Secadores de toallas 32 3,615,872 $
Instalación secadores de toallas gl 390,000 $
Total Inversión 21,739,910 $
Operacionales y mantenimto
Mantenimiento anual 1,440,000 $/año
Costo Energético 3,618,994 $/año
Subtotal 5,058,994 $/año
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Bombas de calor: • COP = 3,1, C_E: 66 $/kWh
Bombas de Calor Costos
tasa de descuento 10.0% Sistema de calefacción
Inversión -28,670,667 $ Item Cantidad Costo
FC año 1 -2,198,606 $ Bomba de calor aire-agua 50 kW 2 17,337,573 $
FC año 2 -2,198,606 $ Mano de Obra instalación bomba de calor gl 1,110,000 $
FC año 3 -2,198,606 $ Radiador de baja temperatura Jaga + kit
instalacion 11
3,062,222 $
FC año 4 -2,198,606 $ Mano de obra instalación radiadores gl 120,000 $
FC año 5 -2,198,606 $ Prueba hidráulica línea calefacción gl 110,000 $
FC año 6 -2,198,606 $ Mano de Obra extracción equipos antiguos gl 65,000 $
FC año 7 -2,198,606 $ Separador Hidráulico 1 340,000 $
FC año 8 -2,198,606 $ Bombas calefacción SXM 40-110 2 2,250,000 $
FC año 9 -2,198,606 $ Estanque de calefacción 1 200,000 $
FC año 10 -2,198,606 $ Traslado equipos gl 70,000 $
CAN -38,345,593 $ Secadores de toallas
Secadores de toallas 32 3,615,872 $
Instalación secadores de toallas gl 390,000 $
Total Inversión 28,670,667 $
Operacionales y mantenimto
Mantenimiento anual 400,000 $/año
Costo Energético 1,798,606 $/año
Subtotal 2,198,606 $/año
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Bombas de calor: • COP = 3,1
Importante: Considerar Eficiencias Estacionales y no nominales para
cálculos de consumo energético
4. Ejemplos Prácticos
Pesquera - Talcahuano
Resumen:
Inversión [$]Costos Operacionales
[$/año]CAN 10 [$]
Caldera Diesel 12,567,397 6,088,988 -45,437,812
Caldera a Pellet 21,739,910 5,058,994 -48,022,944
Bombas de Calor 28,670,667 2,198,606 -38,345,593
Montaje unidades exteriores
Sistema de Calefacción con Bombas de Calor
Elementos de Calefacción Sistema de Calefacción con Bombas de Calor
8 Secadores de toallas
en cada camarín
9 Radiadores de baja
temperatura
Esquema de Instalación
Sistema de Calefacción
con Bombas de Calor
Esquema de Instalación
Sistema de Calefacción
con Bombas de Calor
4. Ejemplos Prácticos
Hospitales Necesidad de mayor temperatura o potencia
Apoyo de calderas de condensación
4. Ejemplos Prácticos
Hospitales
Necesidad de mayor
temperatura o potencia
Apoyo de calderas de
condensación
5. Conclusiones y discusión
• Costos operacionales reducidos a 1/3 aprox.
• Períodos de Retorno de inversión bajos
• Plazos de ejecución reducidos.
• Ahorro en mantención preventiva y correctiva.
• Considerar SEER y no COP nominal en los cálculos
Sistemas Bombas de Calor en Edificios Comerciales e
Industriales
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[email protected], 41-2232090, 2-24841800, 09-77575830
Cornelio Saavedra 11. Concepción. Camino a Melipilla 13460. Santiago
Radomiro Tomic 375 Barrio Industrial La Negra. Antofagasta