24 junio 2010

Reacondicionando edificios comerciales para ahorrar energía (I)

El acondicionamiento de edificios para conseguir ahorrar energía, es a nuestro parecer una de las formas más efectivas e interesantes para conseguir disminuir costes operacionales en áreas residenciales, comerciales y de oficinas. Los sistemas de calefacción y aire acondicionado de muchos edificios se calcularon cuando no había mucha preocupación por el ahorro energético; y ello condenó a los usuarios a un sobrecoste operacional que les penalizará durante toda la vida útil del edificio.
Vamos a describir en esa ocasión cuales son las tecnologías que consideramos más interesantes para ahorrar energía en los edificios comerciales sin sacrificar comfort, pero aplicando unos criterios de energía responsables. Veremos también algunos ejemplos prácticos de aplicación.
Tecnologías de ahorro energético
Las tecnologías sobre las principales sobre eficiencia energética en climatización son son las siguientes:
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- Sistemas mecánicos de volumen de aire constante.
- Sistemas mecánicos de volumen de aire variable (VAV).
- Sistemas en bypass.
- Sistemas de inducción.
- Sistemas VAV motorizados.
- Sistemas multizonas.
- Sistemas recalentados con conducto simple de baja presión.
Otras opciones alternativas son:
- Ensamblajes ECM (Motores conmutados electrónicamente).
- Difusores VAV.
- Estrategias de control neumático, analógico y digital.
Respecto a los Fan Coil las medidas de ahorro son:
- Válvulas de control moduladas.
- Motores con ventiladores de velocidad conmutada electrónicamente.
- Filtros de presión estática baja / sistema de control.
- Controles PID.
EJEMPLO DE REFORMA DE UN HOSPITAL CON VAV

Cambiando a un sistema de volumen variable un hospital ahorró lo bastante como para conseguir un payback de tan solo 28 meses.

El proyecto consistió en cambiar un sistema de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) de volumen constante (devorador de energía) por un sistema de volumen variable. Ahora el edificio ha sido adaptado con nuevos controles de volumen variable y los costes de energía se han reducido en promedio $ 11.000 por mes.

El edificio fue construido hace unos 15 años con un sistema de conductos duales, volumen constante y alta presión. Los sistemas originales contenían unidades terminales de conductos duales que utilizaban reguladores mecánicos con válvulas de resorte que abrían o cerraban el paso del flujo de aire para mantenerlo constante, independientemente de la presión estática del sistema. La caída de presión a través del regulador mecánico es adicional a otras caídas de presión a través del terminal.

Recortes en los costes de energía con VAV Los ahorros de energía se obtenían usando los principios básicos del volumen variable y la diversificación, que reconocen que la carga de enfriamiento del edificio siguen el sol. Estos ahorros se consiguen reduciendo el flujo de aire total y también modificando el flujo máximo de aire de enfriamiento en el interior del edificio cuando el sol se mueve de este a oeste. Por la mañana el máximo flujo de aire de enfriamiento está en el este del edificio y es más reducido al sur y el oeste. El flujo de aire frío va cambiando a lo largo del día siguiendo la secuencia de control. De esta forma puede reducirse la carga máxima en un 15 %.

En resumen, en este ejemplo se cambió el sistema de operación a VAV, los requerimientos del ventilador se reducen aproximadamente 105.000 cfm. Además con la redción de caudal, hay un ahorro correspondiente en la reducción de gas natural por la reducción del gas natural para calentamiento de agua caliente y en la reducción de la capacidad de enfriamiento.

Implementación de un proyecto de reacondicionamiento

Aproximadamente unos 1000 terminales con conducto dual, de volumen constante y regulados mecánicamente fueron reacondicionados a controles VAV. Cada uno de los viejos reguladores de volumen constante fue reemplazado abriendo la puerta de acceso y quitando los tornillos que mantenían el regulador en su lugar.

Cambiando el sistema de volumen constante a variable con diversificación, el flujo de aire se reduce un 80 % durante las operaciones de invierno. Sólo con esto se consigue ahorrar una cantidad sustancial de energía. Adicionalmente, se cambió el sistema de alta presión a baja presión con caudales de 52.000 c.f.m. (piés cúbicos por minuto).

También se instalaron paletas de admisión variable en dos ventiladores de suministro de frío. Un sensor de presión estática se localizó un 60 % aguas abajo en el conducto de frío para modular las paletas desde toda su capacidad frigorífica al 45 %. Al 45 % un ventilador es desenergizado. También se instaló un controlador de velocidad variables en el ventilador de suministro de calor de 75 Hp. Un 60 % aguas abajo en el conducto de calentamiento modulan el variador de frecuencia variable para satisfacer las condiciones.

Los controles de velocidad de frecuencia variables también se usan en algunos de los motores de ventiladores más pequeños.

Ahorros

El coste total del proyecto de reacondicionamiento fue aproximadamente $317.000. Esto incluye la unidad VA, los controles de velocidad de frecuencia variable, nuevos motores de ventiladores, paletas de admisión, y varios controles. El ahorro en energía eléctrica conseguido fue de $137.361 dólares por año con un coste de la energía de 5 cents por kWH. Sobre esta base, el payback es tan solo de 28 meses de operación.

Bibliografía: Titus retrofit energy solutions

Palabras clave: VAV control

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