VARIABLE PRIMARY FLOW

VPF RHOSS:un paso adelante en las instalaciones de caudal variable

VPFVARIABLE PRIMARY FLOW

VPF RHOSS:LA NUEVA FRONTERA EN INSTALACIONES

El consumo de energía de los auxiliares

en las instalaciones de climatización

(bombeo, ventilación, etc.) no puede

descuidarse en el enfoque del diseño

NZEB.

Los consumos tendrán que

compensarse mediante la producción

de energía de fuentes renovables

in situ o en los alrededores, por lo

tanto el nuevo parámetro “superficie

fotovoltaica equivalente” pasa a

ser un índice fundamental para la

comparación de diferentes soluciones.

Las instalaciones de climatización con

circuito hidrónico de caudal variable

(VPF: Variable Primary Flow), ideales

para potencias frigoríficas medias-

altas, representan una interesante

alternativa a las instalaciones más

tradicionales de caudal constante.

Las soluciones estudiadas por Rhoss

ofrecen ventajas como la reducción

de los consumos energéticos de

los grupos de bombeo, con un

consiguiente ahorro económico,

junto a una fiabilidad y a una gestión

simplificada de la instalación.

El uso de estos sistemas contribuye

de manera decisiva a obtener mayores

créditos en las certificaciones Leed de

los edificios.

Guía a los principios LEED®

Leadership in Energy & Environmental DesignDescargue el documento completo:

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Video VPF RHOSSLa solución para reducir los consumos de

bombeoDescargue el vídeo:

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Edificio para uso de oficinasGuía para la eficiencia energética

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MÁSINFORMACIÓN Y VÍDEO

Instalaciones y consumos energéticosEl consumo de energía de los auxiliares en las instalaciones de climatización (bombeo, ventilación, etc.) no puede descuidarse en el enfoque del diseño NZEB.En las instalaciones utilizadas en el pasado, se tenía en cuenta un primario (lado enfriadora) y un secundario (lado de uso) ambos con caudal constante separados por un compensador hidráulico, que por un lado garantizaba estabilidad de funcionamiento y fiabilidad, por otro lado un consumo energético elevado (figura 1).Los resultados pueden variar mucho de un edificio a otro, pero los gastos energéticos de bombeo oscilan entre el 20% y el 40% de los consumos de las enfriadoras o bombas de calor, mientras que a nivel de edificio el porcentaje puede llegar al 10%.El consumo de energía se puede reducir de modo importante usando sistemas con caudal variable (VPF) en lugar de los sistemas tradicionales de bombeo con caudal constante; lo importante es mantener un grado de fiabilidad y seguridad a nivel máximo.

Sistemas tradicionales de caudal variableLas instalaciones de distribución del agua con caudal variable, actualmente las más extendidas, están formadas por un circuito primario de caudal constante y un circuito secundario, de caudal variable, separados por un compensador hidráulico (figura 2). En este caso la cota mayor de los consumos de bombeo está asociada a la bomba de caudal constante.Un modo para reducir todavía más los consumos de bombeo es realizar un sistema con una sola bomba de velocidad variable y un circuito primario único con aliviadero y válvula de by-pass, (VPF Tradicional – figura 3).Este sistema, utilizado por algunos fabricantes, lleva por un lado a la reducción parcial de los consumos, pero implícitamente también a riesgos de inestabilidad con oscilaciones que pueden influir en la eficacia de la enfriadora. La válvula de by-pass en el aliviadero, por un lado garantiza el caudal mínimo a través del

evaporador, por el otro es el componente más crítico del sistema.

VPF RHOSSLa atención por la búsqueda de soluciones para el ahorro energético y la evolución tecnológica, que desde siempre hancaracterizado la empresa, han llevado a la introducción en el mercado del sistema VPF RHOSS.La solución propuesta está formada por un sistema primario/secundario, ambos de caudal variable, y por un compensador hidráulico (figura 4).El VPF RHOSS, por un lado permite aumentar todavía más los ahorros en los gastos de bombeo respecto al VPF tradicional y por el otro elimina los aspectos críticos intrínsecos garantizando una estabilidad elevada sin oscilaciones, un aumento de la fiabilidad de la enfriadora y de los componentes sistema-instalación.

Las instalaciones con grupos múltiples grupos enfriadores en paralelo también se beneficia de la solución que propone el sistema VPF RHOSS, con gestión simplificada, precisión en la temperatura del agua proporcionada a los usos y fiabilidad también en el caso de perturbaciones o fluctuaciones debidas

a factores que no siempre están bajo control.

Primario - Secundario constantes

Primario constanteSecundario variable

VPF TRADICIONAL:Primario variable+ válvula by-pass

VPF RHOSS:Primario variable

Secundario variable

BOMBA A VELOCIDADCONSTANTE


BOMBA A VELOCIDADVARIABLE




VÁLVULABY-PASS


➊

➋

➌

➍

VPF RHOSS:LA SOLUCIÓN MÁS EFICIENTE

PARA REDUCIR LOS CONSUMOS DE BOMBEO

BOMBA INVERTER

LAS REVOLUCIONES DE LA

BOMBA VARÍAN SEGÚN LA

DEMANDA DE LOS USOS

• Gran estabilidad sin oscilaciones

• Gran fiabilidad de la enfriadora

• Gran fiabilidad de los componentes del sistema-instalación

• Reducción de los consumos de bombeo hasta el 90%

BOMBA INVERTER

La disminución del caudal de agua trasegado por lasbombas permite ahorrar energía en el bombeo. Con el sistema VPF RHOSS la reducción de los consumos es tangible y marca la diferencia con respecto a los sistemas VPF tradicionales.Las enfriadoras y las bombas de calor pueden aceptar una variación del flujo de agua mediante los evaporadores con la condición de que sea limitada en un determinado intervalo y la transición no se produzca demasiado rápidamente.El VPF RHOSS permite, con gran flexibilidad, variar el caudal de la bomba del circuito secundario (lado uso)

en función de la demanda de la carga sin límites de modulación excepto aquellos de la tecnología utilizada para la misma bomba.La bomba en el circuito primario (lado enfriadora) disminuye el caudal al disminuir la carga en uso; al inicio de acuerdo con la modulación de la bomba del secundario y después limitándose cuando se alcanza el valor mínimo de seguridad establecido. De este modo se solicita al compensador hidráulico la circulación del caudal mínimo requerido en favor de la estabilidad de funcionamiento de la enfriadora y de un aumento de la fiabilidad del sistema-instalación incluso en el caso de oscilaciones.

BOMBA INVERTER

LAS REVOLUCIONES DE LA

BOMBA VARÍAN SEGÚN LA

DEMANDA DEL SECUNDARIO

ANÁLISIS TÉCNICO DE LAS VENTAJAS DEL SISTEMA VPF RHOSS

La solución VPF Rhoss introduce el sistema primario/secundario, ambos con caudal variable gestionados por inverter. La bomba del circuito primario regula el caudal según la carga para reducir de esta manera la potencia de bombeo [P= f (Q)3].Esta disminución importante es válida solo para el VPF RHOSS donde la curva característica del circuito primario mantiene una geometría fija (consulte la figura de abajo).

Con el resto de sistemas, la geometría del circuito varía continuamente y disminuye el ahorro energético porque ya no es aplicable la relación anterior, además de perderse la referencia entre caudal y número de revoluciones de la bomba. (Referencia “HVAC systems with variable primary flow: analysis on energy potential saving” –50th international AICARR Conference MATERA 2017).

El concepto se muestra en la fórmula de cálculo indicada abajo, en la que se demuestra que la potencia consumida por una bomba varía principalmente en función del caudal trasegado (Q) yla presión proporcionada (Δp), y ambos valores dependen de lavelocidad de rotación de la bomba (n).

El tercer valor discriminante es la eficiencia de la bomba (η).Esta dimensión es constante para cualquier punto de modulación de la bomba solo si la curva característica del circuito hidráulico no cambia (primario VPF RHOSS).

Geometría circuito constante = control preciso del caudaly máximo ahorro energético

P = m ∆p = Q ∆p = f (n)3

p η η η

kn yn2

.

Cierre de válvulas

160%

140%

120%

100%

80%

60%

40%

20%

0%0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160%

160%

140%

120%

100%

80%

60%

40%

20%

0%0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160%

n = 100% n = 100%

n = 90%

n = 80%

n = 70%

n = 60%n = 50%

65%

65%

65%

65%

65%

65%

n = 90%

n = 80%

n = 70%

n = 60%n = 50%

61%65%

68%

70%

68%

61%65%

68%

70%

68%

61%65%

68%70%

68%61%

65%68%

70%68%61% 65% 68% 70%

68%61% 65% 68% 70% 68%

∆p ∆p

Q Q

CIRCUITOPRIMARIO

CIRCUITOSECUNDARIO

La disminución del consumo de los grupos de bombeo está asociada a la variación del caudal según la carga requerida por la instalación.Es necesario cumplir algunas reglas y, especialmente, respetar el caudal mínimo del evaporador que es el 40-50% del nominal. Este caudal se logra ya al 80%-75% de la potencia requerida y por debajo de dicho umbral el caudal debe permanecer constante.En el caso de VPF tradicionales, la válvula de by-pass garantiza el caudal mínimo del evaporador y su trabajo será más complejo cuanto menor sea el número de terminales que componen el circuito hidráulico (ref. Manual de ayuda al diseño termotécnico editado por AICARR).En la instalación puede haber oscilaciones fisiológicas de caudal, derivadas de la dinámica de la regulación de las válvulas o de sus posibles funcionamientos anómalos.Las pruebas efectuadas en el laboratorio I&D Rhoss han demostrado que al 50% del caudal nominal de la enfriadora con VPF tradicional, válvula de by-pass calibrada de manera oportuna e imponiendo una oscilación periódica mínima al secundario, se obtiene un caudal real oscilante en la enfriadora que oscila ampliamente, sobrepasando los límites permitidos al evaporador (referencia “HVAC systems with variable primary flow: analysis on energy potential saving” – 50 th international AICARR Conference MATERA 2017).

La gestión de varias enfriadoras o bombas de calor conectadas en paralelo hidráulico, en una instalación de caudal variable, puede resultar compleja por la presencia de múltiples órganos de regulación que tienen tiempos de reacción diferentes para el cierre, la apertura y la modulación (principalmente válvulas y bombas).En el caso de VPF tradicionales, estos fenómenos transitorios muestran su máxima criticidad durante las fases de reanudación de los grupos enfriadores después de la pausa (stand-by), ya que los tiempos de reinicio de la bomba no son siempre los mismos que los del accionamiento de la válvula de by-pass. La consiguiente reducción de caudal en la enfriadora que funciona en ese momento, puede crear un grave peligro por los posibles retornos de líquido al compresor (ref. Manual de Ayuda al diseño termotécnico editado por AICARR).Si hubiera varias enfriadoras conectadas en paralelo hidráulico, la solución VPF RHOSS es el modo más seguro, fiable y eficaz para diseñar y gestionar la instalación, porque no está presente la válvula de by-pass y se introduce el compensador hidráulico que g a r a n t i z a el caudal mínimo del evaporador.

El sistema VPF RHOSS supera estas criticidades ya que el circuito primario es independiente de las posibles fluctuaciones del circuito secundario gracias al compensador hidráulico. Por lo tanto las bombas pueden trabajar correctamente para permitir un ahorro real energético real.

Estabilidad de funcionamientoy garantía de fiabilidad

Gestión optimizada de varias unidades en paralelo

VPF TRADICIONALQ

Tiempo (minutos)

Tiempo (minutos)

Caudal circuito lado uso Caudal a través del evaporador

(%) Apertura

válvula

Q

Potencia requerida por la instalación

40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0%

2%

4%

6%

8%

10%

12%

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

Bomba inverter secundario

Bomba inverter primario

Bomba inverter

VPF tradicional VPF Rhoss

232m2

368m2

87%

76%

15 t/a

24 t/a

SUPERFICIE FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE

AHORRADA


AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA

REDUCCIÓN EMISIONES CO 2


€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 14.000

€ 16.000

€ 18.000

€ 20.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

MILÁN

ROMA

NOTA: Gráfico de los costes anuales

según el coste de la energía €/kWh considerando:

- edificio de referencia - oficina de 7 plantas con superficie neta climatizada de 11.600 m2;

- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;

- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes.



- edificio de referencia - hotel de 6 plantas con superficie neta climatizada de 11.300 m2;


- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes y la producción de agua caliente para uso sanitario (ACS).

hasta

hasta

hasta

hasta

hasta

hasta

COSTES DE BOMBEO - OFICINAS

COSTES DE BOMBEO - HOTEL

P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria

variable

PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria

variables


variable


variables

P-S-C

P-S-C

PC-SV

PC-SV

PV+BPV

PV+BPV

P-S V

P-S V

VPF RHOSS

VPF RHOSS

€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 14.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 14.000

€ 16.000

€ 18.000

€ 20.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

ROMA











240m2 87% 18 t/aSUPERFICIE

FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE

AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA


hasta hasta hasta



AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA


hasta hasta hasta




variable


variables


variable


variables

P-S-C

P-S-C

PC-SV

PC-SV

PV+BPV

PV+BPV

P-S V

P-S V

VPF RHOSS

VPF RHOSS

191m2

324m2

85%

76%

11 t/a

19 t/a


AHORRADA


AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA



LONDRES

BERLÍN











hasta

hasta

hasta

hasta

hasta

hasta

€ -

€ 1.000

€ 2.000

€ 3.000

€ 4.000

€ 5.000

€ 6.000

€ 7.000

€ 8.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 14.000

€ 16.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25




variable


variables


variable


variables

P-S-C

P-S-C

PC-SV

PC-SV

PV+BPV

PV+BPV

P-S V

P-S V

VPF RHOSS

VPF RHOSS

€ -

€ 1.000

€ 2.000

€ 3.000

€ 4.000

€ 5.000

€ 6.000

€ 7.000

€ 8.000

€ 9.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25

BERLÍN













AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA


hasta hasta hasta



AHORRADA

REDUCCIÓN CONSUMOS

ENERGÍA PRIMARIA


hasta hasta hasta

€ -

€ 2.000

€ 4.000

€ 6.000

€ 8.000

€ 10.000

€ 12.000

€ 14.000

€ 16.000

€ 18.000

€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25




variable


variables


variable


variables

P-S-C

P-S-C

PC-SV

PC-SV

PV+BPV

PV+BPV

P-S V

P-S V

VPF RHOSS

VPF RHOSS

RHOS

S S.

P.A.

se

exim

e de

toda

resp

onsa

bilid

ad p

or p

osib

les

erro

res

de e

sta

impr

esió

n y

se c

onsi

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libr

e de

cam

biar

sin

pre

vio a

viso

las

cara

cter

ístic

as d

e su

s pr

oduc

tos.

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K155

54ES

ed

.1 -

06.

17

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