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Criterios de cálculo y optimización de instalaciones de A.C.S con sistemas semi-instantáneos de condensación.

Ponencia de Gaspar Martín, director técnico de ACV, sobre los métodos de cálculo de consumo de a.c.s. y selección del sistema adecuado.

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CRITERIOS DE CÁLCULO Y OPTIMIZACIÓN DE INSTALACIONES DE
A.C.S. CON SISTEMAS SEMI-INSTANTÁNEOS DE CONDENSACIÓN.A.C.S. CON SISTEMAS SEMI-INSTANTÁNEOS DE CONDENSACIÓN.
GASPAR MARTÍN – DIRECTOR TÉCNICO ACV ESPAÑA.
PRESENCIA DE ACV EN EL MUNDO
• Fundada en 1922
• Exportación a más de 40 paises
• Filiales de venta en 12 paises (entre
ellos España)
• Fabricación en Bélgica y Eslovaquia• Fabricación en Bélgica y Eslovaquia
• Ensamblaje en Bélgica y Estados
Unidos
ACV Spain
Mataró
• 300 personas trabajando en la planta de Seneffe
– I+D
– Gestión de producto e ingeniería
– Producción
– Control de calidad.
FABRICACIÓN EN BÉLGICA
– Control de calidad.
– Formación y exportación
• Fabricación según ISO 9001
Concepto TANK IN TANK Concepto HEAT MASTER
DIRECTIVA DE ECODISEÑO ErP
DIRECTIVA ECODISEÑO Y ETIQUETADO
Consejo Europeo de Marzo 2007, se fijan objetivos 20:20:20
20 % de consumo de energía sea renovable
Reducir emisiones CO2 en un 20%
De donde venimos Directiva Rendimientos de calderas 92/42/CE
RD 275/1995
Calderas Estándar
Calderas de Baja Temperatura
Calderas de Condensación
Incrementar la eficiencia energética un 20%
26 de septiembre 2015:
Directiva 2009/125 de diseño ecológico en sus reglamentos 813 y 814
ErP (Energy related Products)
Directiva 2010/30 sobre etiquetado energético en sus reglamentos 811 y 812
ELD (Energy Labelling Directive)
DIRECTIVAS ERP Y ELD
Todos los productos lanzados al mercado a partir del 26 de Septiembre
de 2015 tienen que cumplir las Directivas de Ecodiseño (ErP) y
Etiquetado Energético (ELD).
PUNTOS PRINCIPALES:
Etiquetado Energético (ELD).
La Directiva ErP aplica a calderas de hasta 400 kW y acumuladores de
hasta 2.000 litros, marcando los requisitos mínimos de eficiencia
energética para los mismos.
La Directiva ELD aplica a calderas de hasta 70 kW y acumuladores de
hasta 500 litros, indicando la forma gráfica de representar la eficiencia
del producto mediante el uso de etiquetas con clases.
Se pueden realizar combinaciones de productos para aumentar la
eficiencia del conjunto. En estos casos se crearán unas ETIQUETAS y
FICHAS DE CONJUNTO.
IMPLICACIÓN EN PRODUCTOS
ACUMULADORES – PUEDEN PONERSE TODOS EN EL
MERCADO, PERO CON OBLIGACIÓN DE ETIQUETA HASTA 500
A PARTIR DEL 26 DE SEPTIEMBRE 2015:
MERCADO, PERO CON OBLIGACIÓN DE ETIQUETA HASTA 500
LITROS
› Los requisitos de Ecodiseño para acumuladores se aplican a partir 26
Septiembre 2017
CALDERAS – EN LÍNEAS GENERALES, SOLO SE PODRÁN
LANZAR AL MERCADO CALDERAS DE CONDENSACIÓN,
ETIQUETANDO AQUELLAS DE HASTA 70 KW
› Prestige, Prestige Kombi Kompakt
› HeatMaster C/TC
› Compact Condens
DIRECTIVA ETIQUETADO
Ejemplo de ETIQUETADO ENERGÉTICO de productos ACV.
Calderas
Solo calefacción
Calderas
ACS y Calefacción
Acumuladores
Solo calefacción ACS y Calefacción
Prestige Solo
E-Tech W
E-Tech P
Prestige
Excellence
HeatMaster C /
TC
PKK HR Eco
E-Tech S
Gama Smart
Gama Comfort
HRs
HRi
LCA
DIRECTIVA ETIQUETADO
Mediante la combinación de productos podemos MEJORAR LA
EFICIENCIA, que se reflejará en una ETIQUETA DE CONJUNTO que
acompañará a los mismos.
Prestige Solo
+ Termostato Clase VIII
A -> A+
Prestige Excellence
+ Termostato Clase VIII
+ Kit Solar
A -> A+ (Calefaccíon)
B -> A+ (ACS)
CLASE ENERGÉTICA
TANK IN TANK DOMÉSTICOS
SMART 130-210 GREEN
SMART 100-240SMART 100-240
SMART EW 100-240
SMART 160 DUPLEX
SMART E 130-300
SMART E PLUS 210-300
SMART ME 200
SMART ME 300-400SMART ME 300-400
COMFORT 100-240
COMFORT E 100-240
Nota: Solo los productos hasta 500 litros entrán en el alcance de la Directiva 812/2013. En doble
tanque, considerando volumen total (primario + secundario).
CLASE ENERGÉTICA
CALDERAS Y GENERADORES ACS Y CALEFACCIÓN
PRESTIGE KOMBI KOMPAKT
HR ECO
PRESTIGE 24-32 EXCELLENCE
HEAT MASTER 25-120 TC
XL
XL
XXL
XXL
HEAT MASTER 25-120 TC
HEAT MASTER 25 C
E-TECH S 160
E-TECH S 240
E-TECH S 380
PRESTIGE 24-32 SOLO
PRESTIGE 42-75 SOLO
E-TECH W 15-36
E-TECH P 57
XXL
L
XL
XXL
E-TECH P 57
Nota: Solo los productos hasta 70 kW entrán en el alcance de la Directiva 811/2013.
DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE INSTALACIONES DE A.C.S.
Elementos de las instalaciones de A.C.S.
CONCEPTOS PREVIOS
-CALDERA
-ELEMENTO INTERCAMBIADOR:
transfiere energía del lado generador
(circuito primario) al lado consumo (circuito
secundario).
-DEPÓSITO ACUMULADOR (para
absorber puntas de consumo).absorber puntas de consumo).
Objetivo de las instalaciones de A.C.S.
Satisfacer el confort de los
usuarios en su demanda de
A.C.S., con el mínimo
consumo energético yconsumo energético y
optimizando el coste
económico de la instalación.
Objetivo de las instalaciones de A.C.S.
consumo
energético
El principal objetivo es que la energía útil destinada al servicio de ACS
sea el máximo de la energía primaria empleada, reduciendo las pérdidas
que conforman el factor “f”, y mejorar el rendimiento útil del conjunto.
CONSUMO ENERGÉTICO
E = P (W) · T · f
Donde:
E = Energía necesaria para el sistema de A.C.S.
P = Potencia Útil obtenida del sistema (caldera + acumulador)
T = Horas del período considerado
f = factor que incluye las pérdidas por intercambio*,f = factor que incluye las pérdidas por intercambio*,
acumulación, circuito primario, circuito de distribución y
recirculación.
*Depende del sistema de intercambio (int. placas, serpentín, …).
Pérdidas asociadas a un sistema de A.C.S.
Pérdidas térmicas
en la distribución
Pérdidas térmicas
en la generación
Pérdidas térmicas
en el intercambio
CONSUMO ENERGÉTICO
· Uso A.C.S. No condensación por Tª de
en la generaciónen el intercambio
ACS ACS
108
129
CALEF
CALEF.
47
48
160
CALEF.
47
48
160
151
98
127122 127122
95
04:308070
Mezcla ºCRetorn oºC
Jueves14-03-2013
Regul ación
encurso
· Uso A.C.S. No condensación por Tª de
trabajo requeridas (η 95 – 96% s/PCI).Pérdidas térmicas
en la acumulación
E (Wh) = P (W) · T · f
CONSUMO ENERGÉTICO
Factores que influyen la reducción de pérdidas.
Rendimiento energético del generador:
- Instalación de equipos de condensación.
- Gestión del quemador modulante.- Gestión del quemador modulante.
Rendimiento energético del intercambiador:
- Intercambiadores de placas aislados.
- Uso de sistemas de intercambio doble envolvente.
Pérdidas térmicas en acumulación:
- Uso de sistemas semi-instantáneos, reduciendo acumulación.
- Aislamiento adecuado para los acumuladores.
Pérdidas térmicas en distribución:
- Minimizar los metros de tuberías de distribución (uso de
acumuladores doble envolvente o generadores semi-instantáneos).
- Aislar adecuadamente conducciones y elementos singulares.
Objetivo de las instalaciones de A.C.S.
Consumo
Energéticoconfort
prestaciones
1
•Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...•Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...
MÉTODO DE CÁLCULO Y SELECCIÓN
Cálculo paso a paso
1
2
• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo
3
• Diseño del sistema de acumulación adecuado al período
punta.
• Diseño del sistema de acumulación adecuado al período
punta.
4
• Calculo potencia a partir de la acumulación seleccionada.
Tipo de demanda de ACS:
CÁLCULO (DATOS PREVIOS)
1
• Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...• Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...
Períodos punta consumo definido:
Vestuarios industriales, campos deportivos, comisarías,
polideportivos, etc...
Normalmente el usuario dispone de grupos cuantificables.
(Turno actividad, grupo deportivo, etc...)
La demanda máxima es sostenida en el tiempo y relativamente fácil
de cuantificar.
Períodos punta aleatorios:Períodos punta aleatorios:
Hoteles, viviendas, residencias, gimnasios, etc...
A pesar de existir un programa funcional del edificio fiel a la
realidad de su uso, las posibles variaciones derivadas de la
individualidad hacen difícil cuantificar el período y consumo punta.
El problema fundamental es conocer el volumen de ACS en un periodo punta
(Vacs), tanto en valor como en duración (para poder identificar puntas de
consumo). Se requieren datos iníciales (nº de usuarios, distribución diaria, …)
CÁLCULO (DATOS PREVIOS)
3
6
3 3
4
5
Hotel Negocios día
Hotel
Vacs:
periodo
crítico
Vacs:
2 horas
Vacs
periodo
punta
0 0 0 0 0
1
3
1
2
3
1
2
3
2
1 1 1 1
2
0 0
1:00
2:00
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5:00
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9:00
10:00
11:00
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19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00
punta
2
• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo.• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo.
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
• UNE 149.201/08
• AFNOR
• Método Montecarlo
Qc máximo
instantáneo y
• Anàlisis del
Qp en Período
máximo
consumo
• CTE DB HE
• UNE 94005:2004
Total consumo día
instantáneo y
10 minutos punta
• Anàlisis del
consumo diario
Consumo total diario (Qd)
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo periodo punta 60/120
minutos (Qp)
Consumo periodo crítico 10 minutosConsumo periodo crítico 10 minutos
(Qc)
Norma UNE 94002/2005
CTE DB-HE 4, 2013
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo total diario (Qd)
La cantidad total de ACS que habrá que suministrar en un dia:
Cu · N = Vacs
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo total diario (Qd)
6
4
5
Consumo día
Hotel
Qd
Cu · N = Vacs
Cu = Consumo unitario uso/usuario
N = Usos/Usuarios previstos por el programa funcional del edificio
0 0 0 0 0
1
3
1
2
3
1
2
3
2
1 1 1 1
2
0 0
1:00
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10:00
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15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00
Qd
- Hay que definir un tiempo de duración para la punta (60/120 minutos).
- Hay que considerar un porcentaje sobre el consumo total diario que se
utiliza durante el período punta (Ej: En instalación hotelera es habitual
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo total diario (Qt)Consumo período punta (Qp)
utiliza durante el período punta (Ej: En instalación hotelera es habitual
considerar el 50% del total en 60 minutos).
Ejemplo: Hotel 4**** de 100 plazas
Consumo total diario por usuario 55 l/60⁰C
Consumo total diario: 5.500 l/60⁰C
Consumo en período punta (a escoger según datos iníciales y exigencia en
seguridad de la instalación):
% Sobre consumo Tacs Periodo punta% Sobre consumo
total diario
Tacs
60ºC.
Periodo punta
50% 2.750 l. 60 minutos
50% 2.750 l. 120 minutos
60% 3.300 l. 60 minutos
70% 3.850 l. 120 minutos
Cálculo del caudal punta máximo instantáneo:
Los caudales instantáneos se obtienen con la suma de los caudales de todos
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo período crítico 10 minutos (Qc)
Los caudales instantáneos se obtienen con la suma de los caudales de todos
los aparatos del edificio, aplicando un coeficiente de simultaneidad de uso, ya
que no todos los aparatos de un mismo edificio se utilizan al mismo tiempo.
Aunque no hay una norma de cumplimiento obligatorio en la que se indiquen
los coeficientes de simultaneidad, suelen utilizarse los datos obtenidos con la
aplicación de la Norma UNE 149.201/08, en la que los caudales instantáneos
se tienen con la siguiente expresión:
Qc = A · (QT)^B + CQc = A · (QT)^B + C
Siendo:
Qc: Caudal simultáneo de cálculo (l/s).
QT: Caudal total, suma de todos los aparatos del edificio (l/s).
A, B y C:Coeficientes que dependen del tipo de edificio, de los caudales
totales de el edificio y de los caudales máximos por aparato.
Tabla 2.1 Caudal instantáneo
mínimo para cada tipo de aparato
agua fría ACS
Tipo de aparato [dm3/s] [dm3/s]
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo período crítico 10 minutos (Qc)
UNE 149.201/08
Tipo de aparato [dm /s] [dm /s]
Lavamanos 0,05 0,03
Lavabo 0,10 0,065
Ducha 0,20 0,10
Bañera de 1,40 m o más 0,30 0,20
Bañera de menos de 1,40 m 0,20 0,15
Bidé 0,10 0,065
Fregadero doméstico 0,20 0,10
Fregadero no doméstico 0,30 0,20
Qc = A · (QT)^B + C
Fregadero no doméstico 0,30 0,20
Lavavajillas doméstico 0,15 0,10
Lavavajillas industrial (20 servicios) 0,25 0,20
Lavadero 0,20 0,10
Lavadora doméstica 0,20 0,15
Lavadora industrial (8 kg) 0,60 0,40
Grifo aislado 0,15 0,10
CÁLCULO (CAUDALES PUNTA)
Consumo período crítico 10 minutos (Qc)
Qc = A · (QT)^B + C
Qc(10 min) = (A · (QT)^B + C)·60·10
QT: Caudal total considerando caudales por aparato unitario (l/s).
3
• Diseño del sistema de acumulación adecuado al período
punta.
• Diseño del sistema de acumulación adecuado al período
punta.
CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA)
Instantáneo
Acumulación
Semi-acumulación
Semi-instantáneo
Tipos de sistemas de A.C.S.
Para dimensionar la instalación de producción de ACS debe considerarse que la energía aportada
(producción más acumulación) debe igualar a la consumida en el período punta; por eso si los
volúmenes de acumulación son menores las potencias deberán ser mayores (sistemas de semi-
acumulación, o semi-instantaneos) y si los volúmenes de acumulación son mayores las potencias
CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA)
Instantáneo
Semi- Instantáneo
Semi- acumulación
acumulación, o semi-instantaneos) y si los volúmenes de acumulación son mayores las potencias
podrán ser inferiores (sistemas de acumulación).
Acumulación
ENERGÍA APORTADA: Potencia caldera + Acumulación
Tipos de acumuladores-intercambiadores de A.C.S.
INTERACUMULADORES ACUMULADORES
CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA)
INTERCAMBIO: Serpentín Tubo aleteado Haz tubular Intercambiador de placas
TANQUE DOBLE ENVOLVENTE
Concepto TANK IN TANK
CÁLCULO (POTENCIA DEL GENERADOR)
4
• Calculo potencia a partir de la acumulación seleccionada.
Energía total necesaria = (Energía necesaria consumo en el período establecido
– Energía almacenada en acumulación) / coeficiente pérdidas del sistema
Ecal = (Eacs - Eac)/f
P(Wh) = [[ [Vacs (l.) · (TªAcs – TAF) ] - [ (Vac · (TªAc – TAF) · Fua) ] · 1.16 (Wh · l. · ºC) ·T(h) ] / f
Para cubrir
consumo en
período crítico
Para cubrir
consumo en
periodo punta
CÁLCULO (POTENCIA DEL GENERADOR)
Potencia Consumo
Potencia Recuperación
La potencia en la fase de
consumo punta suele ser la
más crítica y condiciona el
tamaño de la instalación.
3
6
3 3
4
5
Hotel Negocios día
Hotel
Fase
recuperación
Fase
consumo
Fase
consumo
Fase
recuperación
Fase
recuperación
Potencia recuperación:
P (Wh) = Vac (l.) · (TªAc – TfAc) · 1.16 · T(h)
P = Potencia útil del generador de calor
Vac= Volumen de acumulación de ACS
TªAc = Temperatura de la acumulación
0 0 0 0 0
1 1
2
1
2 2
1 1 1 1
2
0 0
1:00
2:00
3:00
4:00
5:00
6:00
7:00
8:00
9:00
10:00
11:00
12:00
13:00
14:00
15:00
16:00
17:00
18:00
19:00
20:00
21:00
22:00
23:00
0:00
TªAc = Temperatura de la acumulación
TªfAc = Temperatura final del tanque*
T (h) = Tiempo periodo de recuperación
(1 hora = 1 = 60/60, 40 min. = 1,5 = 60/40)
Instalación de referencia:
· Hotel urbano de negocios de 4*** en Madrid.
· 100 habitaciones (considerando 60 dobles y 40 individuales).
· No se considera consumo de caldera para calefacción.
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
· No se considera consumo de caldera para calefacción.
· Necesidades en ACS: 1 lavamanos por habitación, 30%
de usos como bañera, y 70% usos como duchas.
· No se consideran consumos adicionales de A.C.S. por lavandería,
cocina, etc…
NOTA: No se considera el aporte de energía solar en los cálculos.
Definir potencia de caldera y volumen de acumulación en función del
tipo de sistema escogido
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Acumulación
Hoteles
Tipo N º Camas
Consumo día
estimado ACS
60ºC.
Total diario
estimado Qtd 60ºC
Hotel 4 estrellas 160 55 8800
Servicio Restaurant/Cafeteria Nº servicios
Consumo día
estimado
Qtd
Desayunos - 3 -
Comidas - 8 -
Cenas - 8 -
Sumas - -
Servicio lavanderia 125
Número de usos lavanderia/día 125 0 -
Consumo total diario 60ºC. Qtd 8.800 litros
Caudal instantáneo instalado Qt 19,500 l/s
Coeficiente Simultaneidad instantánea K 0,698 x Qt ^ 0,5 + -0,12
· Qt = 8.800 litros (60 ºC)
· Qp = 4.400 litros (60 ºC)
(50% en 60 minutos)
CTE +UNE 149.201/2008
Caudal instantáneo simultaneo Qc 2,962 l/s
Periodo crítico de consumo 15 minutos
Período punta de consumo 50 % del total diario
ACS 40ºC. ACS 60ºC.
Necesidades de ACS en periodo crítico 1.777 1.599 Litros en 15 minutos
Necesidades de ACS en periodo punta 6.600 4.400 Litros en 60 minutos
· Qc = 1.701 litros (60 ºC)
(período critico 15 min.)
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Acumulación – Semi-acumulación
Tipo sistema % Qt Vac Características
Acumulación 100 % 9.778 l Acumulación igual al consumo
total diario (Qt)
NOTA: En los cálculos se ha considerado un factor Fua para el acumulador entre 0,9 y 0,94 según
volumen del deposito utilizado. Fua= 0,63 + 0,14·(H/D)
total diario (Qt)
Acumulación 50 % 4.889 l Acumulación igual a la mitad
del consumo diario (Qt)
Semi-acumulación 18,2 % 1.809 l Acumulación para consumo
punta (Qp) en 15 minutos
(criterio habitual de cálculo)
volumen del deposito utilizado. Fua= 0,63 + 0,14·(H/D)
Semi-acumulación 18,2 % 1.809 l Acumulación para consumo
punta (Qp) en 15 minutos
(criterio habitual de cálculo)
Vac: 2 x 1.000 litros
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Cálculo de potencia
· Potencia para asegurar consumo punta en 60 minutos (4.400 litros),
considerando el volumen ya acumulado (2.000 litros) Pu =139 kW.
f (factor de pérdidas del sistema):
· 0,88 pérdidas intercambio
· 0,95 pérdidas distrib-acum
· 0,95 rendimiento caldera
Según RD 238/2013 (modificación
RITE 2007) se exigen los siguientes
rendimientos en obra nueva para gas:
· Carga total: η ≥ 90 + 2 log Pu
· Carga parcial: η ≥ 97 + log Pu
Pc= 175 kW
Pc: 2 x 90 kW (con calderas de condensación)
· Carga parcial: η ≥ 97 + log Pu
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Sistema convencional
ACS ACS
108
129
CALEF
CALEF.
47
48
160
CALEF.
47
48
160
151
98
127122 127122
95
04:308070
Mezcla ºCRetorn oºC
Jueves14-03-2013
Regul ación
encurso
· 2 Calderas de condensación modulantes de 90 kW.
· 1 Intercambiador de placas de 180 kW.
· 2 Depósitos acumuladores de 1.000 litros
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Sistema acumulación SMART
f (factor de pérdidas del sistema):
· 0,97 pérdidas intercambio
· 0,97 pérdidas distrib-acum
· 0,95 rendimiento caldera
CALEF.
47
48
160
CALEF.
47
48
160
98
127122 127122
95
45
51
49
ACS
50
53
45
51
49
ACS
50
53
45
51
49
ACS
50
53
108
60
04:30 80 70
Mez cla ºC RetornoºC
Jueves 14-0 3-2013
Re gulación
en curso
Shock Menu O K
80
· 2 Calderas de condensación de 90 kW.
· 3 Depósitos SMART SL 420 (acumulación 1.074 litros)
Gran superficie de
intercambio + SUPERFICIE DE INTERCAMBIO
+ PRODUCCIÓN EN ACS
- VOLUMEN DE ACUMULACIÓN
- ESPACIO UTILIZADO
Sistema acumulación SMART
Acero inoxidable
Autodesincrustante
Autolimpiable
- ESPACIO UTILIZADO
- CONSUMO ENERGÉTICO
- PERDIDAS EN EL EQUIPO
-TIEMPO DE RECUPERACIÓN
- PROBLEMAS INCRUSTACIONES
CALCÁREAS
Concepto TANK IN TANK
Aislamiento óptimo
EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S.
Sistema semi-instantáneo HEAT MASTER TC
f (factor de pérdidas del sistema):
· 0,98 pérdidas intercambio
· 0,98 pérdidas distrib-acum
· 1,04 rendimiento caldera (A.C.S.)
ACS
04:30 80 70
MezclaºC RetornoºC
Jueves 14-03-2013
Regulación
en curso
Shock Menu OK
60
90
60
90
· 2 Generadores doble servicio HEAT MASTER TC 120
(Potencia total 223,2 Kw y acumulación 380 litros).
REGULACIÓN
Sistema HEAT MASTER TC
QUEMADOR
PREMEZCLA
REGULACIÓN
ACVMAX
CONDENSACIÓN TOTAL
CUERPO INOX
CONDENSACIÓN
El concepto Tank in Tank :
La pared exterior del tanque interno se usa como un
Combinación de dos tecnologías ACV
Sistema HEAT MASTER TC
La pared exterior del tanque interno se usa como un
intercambiador térmico, permitiendo calentar grandes
cantidades de agua para uso sanitario en un tiempo muy corto.
El concepto Total Condensing (condensación en calefacción y en
producción de ACS):
El agua fría entra por la parte inferior del generador y enfría los
gases de la combustión, provocando condensación continua
tanto en uso de calefacción como en produccion de agua caliente
sanitaria.
Máxima eficiencia gracias a su quemador premix modulantes.
HeatMaster TC puede suministrar potencia para calefacción y
A.C.S. en un mismo equipo (menos espacio utilizado y mano de
obra para su instalación).
Sistema HEAT MASTER TC
Objetivo de las instalaciones de A.C.S.
Consumo
Energéticoeconómico
COMPARATIVA ECONÓMICA.
Tipo sistema Material Coste neto (€) Ahorro
instalación
(MO+mat ad)
Ahorro
energético
Ahorro en
gas anual
Convencional 2 Calderas cond. 90 21.245 - - -
NOTA: Calculo a partir de tarifas Abril 2016.
Convencional 2 Calderas cond. 90
kW + IT 180 kW + 2
Acumuladores inox
1.000 litros
21.245 - - -
Acumulación
SMART
2 Calderas cond. 90
kW + 3
Acumuladores SL
420
20.185 5,0 %
(10,1 %)
8,1 % 754 €
HEAT MASTER TC 2 Generadores HEAT
MASTER TC 120
18.545 12,7 %
(36,1 %)
18,4 % 1.709 €
MASTER TC 120 (36,1 %)
NOTA: En el cálculo de costes se ha considerado material adicional (valvulería, bombas, …) y mano de obra.
CASOS REALES DE APLICACIÓN
MADRID VALENCIA
Número de duchas 22 24
Afluencia media diaria 1.130 personas 760 personas
Sistema de producción 2 HEAT MASTER 85 TC ACV 2 calderas de 70 kW/c.u.
Acumulación A.C.S. 380 litros (interna a los HM TC) 2.000 litros
Instalación solar 15 captadores Kaplan S 2.6V,
con sistema autovaciado
12 captadores superficie
2.9, con sistema de
CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS.
• Gimnasios de similar tamaño.
• Instalación de VALENCIA resuelta con sistema
convencional y MADRID con sistema HEAT
MASTER TC.
• Distribución de ocupación similar a lo largo de
los meses.
Instalación solar 15 captadores Kaplan S 2.6V,
con sistema autovaciado
DRAIN BACK ACV
12 captadores superficie
2.9, con sistema de
disipación por aerotermo
Acumulación solar LCA 2.000 litros ACV 2.000 litros
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
VALENCIA
los meses.
• Número total de personas y punta mayor para la
instalación de MADRID (412.000 vs . 278.000
usuarios).
• Ambas instalaciones tienen aportación de
energía solar.
• Generación de un ratio energético por usuario.
0
5000
10000
15000
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
VALENCIA
MADRID
CONSUMOS kWh ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL
VALENCIA 8.195 9.160 5.643 5.777 6.697 5.261 4.469 2.823 4.461 5.205 5.442 6.276 69.409
MADRID 11.304 19.123 13.346 11.959 9.213 9.913 9.380 5.325 5.451 10.381 10.650 8.245 124.290
CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS.
Datos de consumo anual 2014
CONSUMOS € ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL
VALENCIA 605 554 374 464 428 343 302 212 301 343 413 355 4.692
MADRID 1.309 1.070 752 840 537 583 514 362 349 625 837 663 8.441
RATIOS kWh/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA
VALENCIA 0,830 0,817 0,473 0,493 0,501 0,372 0,336 0,356 0,310 0,381 0,501 0,795 0,514
MADRID 0,421 0,659 0,427 0,451 0,350 0,387 0,401 0,340 0,195 0,346 0,421 0,397 0,400
RATIOS Cent€/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA
VALENCIA 6,13 4,94 3,13 3,96 3,20 2,43 2,27 2,67 2,09 2,51 3,80 4,50 3,47
MADRID 4,87 3,69 2,40 3,17 2,04 2,28 2,20 2,31 1,24 2,08 3,31 3,19 2,73
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
VALENCIA
• Ahorro del 22% por usuario.
• Meses fríos se maximizan los ahorros, por
menor radiación solar y aumento en el
número de horas de funcionamiento de las
CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS.
Resultados
0,00
1,00
2,00
ENERO
FEBRERO
MARZO
ABRIL
MAYO
JUNIO
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
NOVIEMBRE
DICIEMBRE
VALENCIA
MADRID
número de horas de funcionamiento de las
calderas.
• Meses cálidos, ratios similares por aportación
circuito solar.
• Ahorro de 2.270 € en la instalación de MADRID
respecto a solución convencional.
RATIOS Cent€/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA
VALENCIA 6,13 4,94 3,13 3,96 3,20 2,43 2,27 2,67 2,09 2,51 3,80 4,50 3,47
MADRID 4,87 3,69 2,40 3,17 2,04 2,28 2,20 2,31 1,24 2,08 3,31 3,19 2,73
ACS
04:30 80 70
Mezcl aºC RetornoºC
Jueves 14-03-2013
Regulación
encurso
S hock M enu OK
60
90
60
90
-Mayor rendimiento instantáneo del generador.
-Menos pérdidas de intercambio.
-Menos pérdidas por acumulación.
-Menos pérdidas por distribución.
El uso de sistemas DRAIN
Sistemas DRAIN BACK
Régimen de funcionamiento, Bomba ON
El uso de sistemas DRAIN
BACK permite instalaciones
más fiables y duraderas con
menos problemas por
mantenimiento.
Ahorro energético adicional
respecto a sistemas
forzados por no necesidad
de aerotermo de disipación.
Instalación solar vacía. Bomba OFF
• Hotel vacacional de 4 estrellas y 120 apartamentos en Mallorca.
• Instalación con 30 años de uso.
• Instalación con 2 calderas de gasóleo de 349 kW (rendimiento del
CASO 2: REFORMA HOTEL.
Instalación antes de la reforma.
• Instalación con 2 calderas de gasóleo de 349 kW (rendimiento del
85%), 1 intercambiador de placas y 2 acumuladores de 4.000 litros.
129
CALEF.
47
48
160
CALEF.
47
48
160
127122 127122
95
04:308070
Mezcla ºCRet ornoºC
Jueves14-03-2013
Regulación
encurso
ACS ACS
108
CALEF
160 160
151
98
• Reforma realizada en Diciembre 2013.
• Instalación de 2 generadores semi-instantáneos a gas de 120
kW, eliminando intercambiador de placas y acumuladores existentes.
CASO 2: REFORMA HOTEL.
Instalación después de la reforma.
• Producción de agua caliente de 5.850 l/h a 45 ºC.
04:30 80 70
MezclaºC RetornoºC
Jueves 14-03-2013
Regulación
en curso
Shock M enu OK
60 60
ACS
90 90
NOTA: Consumos a partir de factura.
Mes Consumo gasóleo 2013 (€) Consumo gas 2014 (€) Ahorro (€ / %)
Enero 5.070 3.341 1.729 / 34,1
Febrero 4.620 1.650 2.970 / 64,3
Marzo 3.810 1.757 2.053 / 53,9
Abril 3.081 2.574 507 / 16,5
Mayo 3.391 1.739 1.652 / 48,7
CASO 2: REFORMA HOTEL.
-Mayor rendimiento instantáneo del generador.
-Menos pérdida de intercambio.
Mayo 3.391 1.739 1.652 / 48,7
Junio 3.136 1.970 1.166 / 37,2
Julio 3.791 1.386 2.405 / 63,4
Agosto 3.204 1.808 1.396 / 43,6
Septiembre 2.724 1.754 970 / 35,6
Octubre 3.269 1.795 1.474 / 45,1
Noviembre 3.216 1.369 1.848 / 57,4
Diciembre 3.941 1.076 2.865 / 72,7
TOTAL 43.253 22.218 21.035 / 48,6
43.253 €50.000
Consumo de combustible anual con sistema convencional vs.
TOTAL CONDENSING HEAT MASTER TC (€)
HM TCCONVENCIONAL
-Menos pérdida de intercambio.
-Menos pérdidas por acumulación.
-Mayor eficiencia y menor coste del combustible.
43.253 €
22.218 €
Concepto Sistema convencional Sistema HM TC
Rendimiento de caldera 95% (Tª 85-65ºC) 105% (Tª red 11ºC)
Sistema de intercambio 88% (IT sin aislar) 98%
Acumulación-distribución 94% 97%
0
10.000
20.000
30.000
40.000
50.000
CASO 2: REFORMA HOTEL.
Reducción espacio utilizado.
RECONVERSIÓN HOTEL EN MALLORCA:
-2 calderas de gasóleo, 2 intercambiadores de
placas y dos acumuladores.placas y dos acumuladores.
-Instalación de 2 HEAT MASTER 120 TC
Reducción de un 80% del espacio ocupado.
• Aprovechamiento efectivo de los rendimientos
de los generadores de condensación instalados.
• Ahorro energético global (calderas y
CONCLUSIONES
• Ahorro energético global (calderas y
circuito hidráulico de la instalación).
• Tiempos de amortización reducidos.
• Ahorro en elementos de la instalación y tuberías.
• Menor espacio ocupado en la sala de calderas.
• Facilidad de actuación en reconversiones.
• Sistema con rápida respuesta a la demanda de agua
caliente, manteniendo el confort y prestaciones
requeridas en instalaciones de A.C.S.requeridas en instalaciones de A.C.S.
• Posibilidad de integración con sistemas solares de
autovaciado DRAIN BACK.
Objetivo de las instalaciones de A.C.S.
Satisfacer el confort de los
usuarios en su demanda de
A.C.S., con el mínimo
consumo energético yconsumo energético y
optimizando el coste
económico de la instalación.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
GASPAR MARTÍN – gaspar.martin@acv.com

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Criterios de cálculo y optimización de instalaciones de A.C.S con sistemas semi-instantáneos de condensación.

  • 1. CRITERIOS DE CÁLCULO Y OPTIMIZACIÓN DE INSTALACIONES DE A.C.S. CON SISTEMAS SEMI-INSTANTÁNEOS DE CONDENSACIÓN.A.C.S. CON SISTEMAS SEMI-INSTANTÁNEOS DE CONDENSACIÓN. GASPAR MARTÍN – DIRECTOR TÉCNICO ACV ESPAÑA.
  • 2. PRESENCIA DE ACV EN EL MUNDO • Fundada en 1922 • Exportación a más de 40 paises • Filiales de venta en 12 paises (entre ellos España) • Fabricación en Bélgica y Eslovaquia• Fabricación en Bélgica y Eslovaquia • Ensamblaje en Bélgica y Estados Unidos ACV Spain Mataró
  • 3. • 300 personas trabajando en la planta de Seneffe – I+D – Gestión de producto e ingeniería – Producción – Control de calidad. FABRICACIÓN EN BÉLGICA – Control de calidad. – Formación y exportación • Fabricación según ISO 9001 Concepto TANK IN TANK Concepto HEAT MASTER
  • 5. DIRECTIVA ECODISEÑO Y ETIQUETADO Consejo Europeo de Marzo 2007, se fijan objetivos 20:20:20 20 % de consumo de energía sea renovable Reducir emisiones CO2 en un 20% De donde venimos Directiva Rendimientos de calderas 92/42/CE RD 275/1995 Calderas Estándar Calderas de Baja Temperatura Calderas de Condensación Incrementar la eficiencia energética un 20% 26 de septiembre 2015: Directiva 2009/125 de diseño ecológico en sus reglamentos 813 y 814 ErP (Energy related Products) Directiva 2010/30 sobre etiquetado energético en sus reglamentos 811 y 812 ELD (Energy Labelling Directive)
  • 6. DIRECTIVAS ERP Y ELD Todos los productos lanzados al mercado a partir del 26 de Septiembre de 2015 tienen que cumplir las Directivas de Ecodiseño (ErP) y Etiquetado Energético (ELD). PUNTOS PRINCIPALES: Etiquetado Energético (ELD). La Directiva ErP aplica a calderas de hasta 400 kW y acumuladores de hasta 2.000 litros, marcando los requisitos mínimos de eficiencia energética para los mismos. La Directiva ELD aplica a calderas de hasta 70 kW y acumuladores de hasta 500 litros, indicando la forma gráfica de representar la eficiencia del producto mediante el uso de etiquetas con clases. Se pueden realizar combinaciones de productos para aumentar la eficiencia del conjunto. En estos casos se crearán unas ETIQUETAS y FICHAS DE CONJUNTO.
  • 7. IMPLICACIÓN EN PRODUCTOS ACUMULADORES – PUEDEN PONERSE TODOS EN EL MERCADO, PERO CON OBLIGACIÓN DE ETIQUETA HASTA 500 A PARTIR DEL 26 DE SEPTIEMBRE 2015: MERCADO, PERO CON OBLIGACIÓN DE ETIQUETA HASTA 500 LITROS › Los requisitos de Ecodiseño para acumuladores se aplican a partir 26 Septiembre 2017 CALDERAS – EN LÍNEAS GENERALES, SOLO SE PODRÁN LANZAR AL MERCADO CALDERAS DE CONDENSACIÓN, ETIQUETANDO AQUELLAS DE HASTA 70 KW › Prestige, Prestige Kombi Kompakt › HeatMaster C/TC › Compact Condens
  • 8. DIRECTIVA ETIQUETADO Ejemplo de ETIQUETADO ENERGÉTICO de productos ACV. Calderas Solo calefacción Calderas ACS y Calefacción Acumuladores Solo calefacción ACS y Calefacción Prestige Solo E-Tech W E-Tech P Prestige Excellence HeatMaster C / TC PKK HR Eco E-Tech S Gama Smart Gama Comfort HRs HRi LCA
  • 9. DIRECTIVA ETIQUETADO Mediante la combinación de productos podemos MEJORAR LA EFICIENCIA, que se reflejará en una ETIQUETA DE CONJUNTO que acompañará a los mismos. Prestige Solo + Termostato Clase VIII A -> A+ Prestige Excellence + Termostato Clase VIII + Kit Solar A -> A+ (Calefaccíon) B -> A+ (ACS)
  • 10. CLASE ENERGÉTICA TANK IN TANK DOMÉSTICOS SMART 130-210 GREEN SMART 100-240SMART 100-240 SMART EW 100-240 SMART 160 DUPLEX SMART E 130-300 SMART E PLUS 210-300 SMART ME 200 SMART ME 300-400SMART ME 300-400 COMFORT 100-240 COMFORT E 100-240 Nota: Solo los productos hasta 500 litros entrán en el alcance de la Directiva 812/2013. En doble tanque, considerando volumen total (primario + secundario).
  • 11. CLASE ENERGÉTICA CALDERAS Y GENERADORES ACS Y CALEFACCIÓN PRESTIGE KOMBI KOMPAKT HR ECO PRESTIGE 24-32 EXCELLENCE HEAT MASTER 25-120 TC XL XL XXL XXL HEAT MASTER 25-120 TC HEAT MASTER 25 C E-TECH S 160 E-TECH S 240 E-TECH S 380 PRESTIGE 24-32 SOLO PRESTIGE 42-75 SOLO E-TECH W 15-36 E-TECH P 57 XXL L XL XXL E-TECH P 57 Nota: Solo los productos hasta 70 kW entrán en el alcance de la Directiva 811/2013.
  • 12. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN DE INSTALACIONES DE A.C.S.
  • 13. Elementos de las instalaciones de A.C.S. CONCEPTOS PREVIOS -CALDERA -ELEMENTO INTERCAMBIADOR: transfiere energía del lado generador (circuito primario) al lado consumo (circuito secundario). -DEPÓSITO ACUMULADOR (para absorber puntas de consumo).absorber puntas de consumo).
  • 14. Objetivo de las instalaciones de A.C.S. Satisfacer el confort de los usuarios en su demanda de A.C.S., con el mínimo consumo energético yconsumo energético y optimizando el coste económico de la instalación.
  • 15. Objetivo de las instalaciones de A.C.S. consumo energético
  • 16. El principal objetivo es que la energía útil destinada al servicio de ACS sea el máximo de la energía primaria empleada, reduciendo las pérdidas que conforman el factor “f”, y mejorar el rendimiento útil del conjunto. CONSUMO ENERGÉTICO E = P (W) · T · f Donde: E = Energía necesaria para el sistema de A.C.S. P = Potencia Útil obtenida del sistema (caldera + acumulador) T = Horas del período considerado f = factor que incluye las pérdidas por intercambio*,f = factor que incluye las pérdidas por intercambio*, acumulación, circuito primario, circuito de distribución y recirculación. *Depende del sistema de intercambio (int. placas, serpentín, …).
  • 17. Pérdidas asociadas a un sistema de A.C.S. Pérdidas térmicas en la distribución Pérdidas térmicas en la generación Pérdidas térmicas en el intercambio CONSUMO ENERGÉTICO · Uso A.C.S. No condensación por Tª de en la generaciónen el intercambio ACS ACS 108 129 CALEF CALEF. 47 48 160 CALEF. 47 48 160 151 98 127122 127122 95 04:308070 Mezcla ºCRetorn oºC Jueves14-03-2013 Regul ación encurso · Uso A.C.S. No condensación por Tª de trabajo requeridas (η 95 – 96% s/PCI).Pérdidas térmicas en la acumulación E (Wh) = P (W) · T · f
  • 18. CONSUMO ENERGÉTICO Factores que influyen la reducción de pérdidas. Rendimiento energético del generador: - Instalación de equipos de condensación. - Gestión del quemador modulante.- Gestión del quemador modulante. Rendimiento energético del intercambiador: - Intercambiadores de placas aislados. - Uso de sistemas de intercambio doble envolvente. Pérdidas térmicas en acumulación: - Uso de sistemas semi-instantáneos, reduciendo acumulación. - Aislamiento adecuado para los acumuladores. Pérdidas térmicas en distribución: - Minimizar los metros de tuberías de distribución (uso de acumuladores doble envolvente o generadores semi-instantáneos). - Aislar adecuadamente conducciones y elementos singulares.
  • 19. Objetivo de las instalaciones de A.C.S. Consumo Energéticoconfort prestaciones
  • 20. 1 •Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...•Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc... MÉTODO DE CÁLCULO Y SELECCIÓN Cálculo paso a paso 1 2 • Cuantificar períodos y caudales punta de consumo• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo 3 • Diseño del sistema de acumulación adecuado al período punta. • Diseño del sistema de acumulación adecuado al período punta. 4 • Calculo potencia a partir de la acumulación seleccionada.
  • 21. Tipo de demanda de ACS: CÁLCULO (DATOS PREVIOS) 1 • Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc...• Analizar el consumo: Usuarios, entorno, estacionalidad, etc... Períodos punta consumo definido: Vestuarios industriales, campos deportivos, comisarías, polideportivos, etc... Normalmente el usuario dispone de grupos cuantificables. (Turno actividad, grupo deportivo, etc...) La demanda máxima es sostenida en el tiempo y relativamente fácil de cuantificar. Períodos punta aleatorios:Períodos punta aleatorios: Hoteles, viviendas, residencias, gimnasios, etc... A pesar de existir un programa funcional del edificio fiel a la realidad de su uso, las posibles variaciones derivadas de la individualidad hacen difícil cuantificar el período y consumo punta.
  • 22. El problema fundamental es conocer el volumen de ACS en un periodo punta (Vacs), tanto en valor como en duración (para poder identificar puntas de consumo). Se requieren datos iníciales (nº de usuarios, distribución diaria, …) CÁLCULO (DATOS PREVIOS) 3 6 3 3 4 5 Hotel Negocios día Hotel Vacs: periodo crítico Vacs: 2 horas Vacs periodo punta 0 0 0 0 0 1 3 1 2 3 1 2 3 2 1 1 1 1 2 0 0 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 punta
  • 23. 2 • Cuantificar períodos y caudales punta de consumo.• Cuantificar períodos y caudales punta de consumo. CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) • UNE 149.201/08 • AFNOR • Método Montecarlo Qc máximo instantáneo y • Anàlisis del Qp en Período máximo consumo • CTE DB HE • UNE 94005:2004 Total consumo día instantáneo y 10 minutos punta • Anàlisis del consumo diario
  • 24. Consumo total diario (Qd) CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo periodo punta 60/120 minutos (Qp) Consumo periodo crítico 10 minutosConsumo periodo crítico 10 minutos (Qc)
  • 25. Norma UNE 94002/2005 CTE DB-HE 4, 2013 CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo total diario (Qd)
  • 26. La cantidad total de ACS que habrá que suministrar en un dia: Cu · N = Vacs CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo total diario (Qd) 6 4 5 Consumo día Hotel Qd Cu · N = Vacs Cu = Consumo unitario uso/usuario N = Usos/Usuarios previstos por el programa funcional del edificio 0 0 0 0 0 1 3 1 2 3 1 2 3 2 1 1 1 1 2 0 0 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 Qd
  • 27. - Hay que definir un tiempo de duración para la punta (60/120 minutos). - Hay que considerar un porcentaje sobre el consumo total diario que se utiliza durante el período punta (Ej: En instalación hotelera es habitual CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo total diario (Qt)Consumo período punta (Qp) utiliza durante el período punta (Ej: En instalación hotelera es habitual considerar el 50% del total en 60 minutos). Ejemplo: Hotel 4**** de 100 plazas Consumo total diario por usuario 55 l/60⁰C Consumo total diario: 5.500 l/60⁰C Consumo en período punta (a escoger según datos iníciales y exigencia en seguridad de la instalación): % Sobre consumo Tacs Periodo punta% Sobre consumo total diario Tacs 60ºC. Periodo punta 50% 2.750 l. 60 minutos 50% 2.750 l. 120 minutos 60% 3.300 l. 60 minutos 70% 3.850 l. 120 minutos
  • 28. Cálculo del caudal punta máximo instantáneo: Los caudales instantáneos se obtienen con la suma de los caudales de todos CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo período crítico 10 minutos (Qc) Los caudales instantáneos se obtienen con la suma de los caudales de todos los aparatos del edificio, aplicando un coeficiente de simultaneidad de uso, ya que no todos los aparatos de un mismo edificio se utilizan al mismo tiempo. Aunque no hay una norma de cumplimiento obligatorio en la que se indiquen los coeficientes de simultaneidad, suelen utilizarse los datos obtenidos con la aplicación de la Norma UNE 149.201/08, en la que los caudales instantáneos se tienen con la siguiente expresión: Qc = A · (QT)^B + CQc = A · (QT)^B + C Siendo: Qc: Caudal simultáneo de cálculo (l/s). QT: Caudal total, suma de todos los aparatos del edificio (l/s). A, B y C:Coeficientes que dependen del tipo de edificio, de los caudales totales de el edificio y de los caudales máximos por aparato.
  • 29. Tabla 2.1 Caudal instantáneo mínimo para cada tipo de aparato agua fría ACS Tipo de aparato [dm3/s] [dm3/s] CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo período crítico 10 minutos (Qc) UNE 149.201/08 Tipo de aparato [dm /s] [dm /s] Lavamanos 0,05 0,03 Lavabo 0,10 0,065 Ducha 0,20 0,10 Bañera de 1,40 m o más 0,30 0,20 Bañera de menos de 1,40 m 0,20 0,15 Bidé 0,10 0,065 Fregadero doméstico 0,20 0,10 Fregadero no doméstico 0,30 0,20 Qc = A · (QT)^B + C Fregadero no doméstico 0,30 0,20 Lavavajillas doméstico 0,15 0,10 Lavavajillas industrial (20 servicios) 0,25 0,20 Lavadero 0,20 0,10 Lavadora doméstica 0,20 0,15 Lavadora industrial (8 kg) 0,60 0,40 Grifo aislado 0,15 0,10
  • 30. CÁLCULO (CAUDALES PUNTA) Consumo período crítico 10 minutos (Qc) Qc = A · (QT)^B + C Qc(10 min) = (A · (QT)^B + C)·60·10 QT: Caudal total considerando caudales por aparato unitario (l/s).
  • 31. 3 • Diseño del sistema de acumulación adecuado al período punta. • Diseño del sistema de acumulación adecuado al período punta. CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA) Instantáneo Acumulación Semi-acumulación Semi-instantáneo
  • 32. Tipos de sistemas de A.C.S. Para dimensionar la instalación de producción de ACS debe considerarse que la energía aportada (producción más acumulación) debe igualar a la consumida en el período punta; por eso si los volúmenes de acumulación son menores las potencias deberán ser mayores (sistemas de semi- acumulación, o semi-instantaneos) y si los volúmenes de acumulación son mayores las potencias CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA) Instantáneo Semi- Instantáneo Semi- acumulación acumulación, o semi-instantaneos) y si los volúmenes de acumulación son mayores las potencias podrán ser inferiores (sistemas de acumulación). Acumulación ENERGÍA APORTADA: Potencia caldera + Acumulación
  • 33. Tipos de acumuladores-intercambiadores de A.C.S. INTERACUMULADORES ACUMULADORES CÁLCULO (SELECCIÓN DEL SISTEMA) INTERCAMBIO: Serpentín Tubo aleteado Haz tubular Intercambiador de placas TANQUE DOBLE ENVOLVENTE Concepto TANK IN TANK
  • 34. CÁLCULO (POTENCIA DEL GENERADOR) 4 • Calculo potencia a partir de la acumulación seleccionada. Energía total necesaria = (Energía necesaria consumo en el período establecido – Energía almacenada en acumulación) / coeficiente pérdidas del sistema Ecal = (Eacs - Eac)/f P(Wh) = [[ [Vacs (l.) · (TªAcs – TAF) ] - [ (Vac · (TªAc – TAF) · Fua) ] · 1.16 (Wh · l. · ºC) ·T(h) ] / f Para cubrir consumo en período crítico Para cubrir consumo en periodo punta
  • 35. CÁLCULO (POTENCIA DEL GENERADOR) Potencia Consumo Potencia Recuperación La potencia en la fase de consumo punta suele ser la más crítica y condiciona el tamaño de la instalación. 3 6 3 3 4 5 Hotel Negocios día Hotel Fase recuperación Fase consumo Fase consumo Fase recuperación Fase recuperación Potencia recuperación: P (Wh) = Vac (l.) · (TªAc – TfAc) · 1.16 · T(h) P = Potencia útil del generador de calor Vac= Volumen de acumulación de ACS TªAc = Temperatura de la acumulación 0 0 0 0 0 1 1 2 1 2 2 1 1 1 1 2 0 0 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 TªAc = Temperatura de la acumulación TªfAc = Temperatura final del tanque* T (h) = Tiempo periodo de recuperación (1 hora = 1 = 60/60, 40 min. = 1,5 = 60/40)
  • 36. Instalación de referencia: · Hotel urbano de negocios de 4*** en Madrid. · 100 habitaciones (considerando 60 dobles y 40 individuales). · No se considera consumo de caldera para calefacción. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. · No se considera consumo de caldera para calefacción. · Necesidades en ACS: 1 lavamanos por habitación, 30% de usos como bañera, y 70% usos como duchas. · No se consideran consumos adicionales de A.C.S. por lavandería, cocina, etc… NOTA: No se considera el aporte de energía solar en los cálculos. Definir potencia de caldera y volumen de acumulación en función del tipo de sistema escogido
  • 37. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Acumulación Hoteles Tipo N º Camas Consumo día estimado ACS 60ºC. Total diario estimado Qtd 60ºC Hotel 4 estrellas 160 55 8800 Servicio Restaurant/Cafeteria Nº servicios Consumo día estimado Qtd Desayunos - 3 - Comidas - 8 - Cenas - 8 - Sumas - - Servicio lavanderia 125 Número de usos lavanderia/día 125 0 - Consumo total diario 60ºC. Qtd 8.800 litros Caudal instantáneo instalado Qt 19,500 l/s Coeficiente Simultaneidad instantánea K 0,698 x Qt ^ 0,5 + -0,12 · Qt = 8.800 litros (60 ºC) · Qp = 4.400 litros (60 ºC) (50% en 60 minutos) CTE +UNE 149.201/2008 Caudal instantáneo simultaneo Qc 2,962 l/s Periodo crítico de consumo 15 minutos Período punta de consumo 50 % del total diario ACS 40ºC. ACS 60ºC. Necesidades de ACS en periodo crítico 1.777 1.599 Litros en 15 minutos Necesidades de ACS en periodo punta 6.600 4.400 Litros en 60 minutos · Qc = 1.701 litros (60 ºC) (período critico 15 min.)
  • 38. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Acumulación – Semi-acumulación Tipo sistema % Qt Vac Características Acumulación 100 % 9.778 l Acumulación igual al consumo total diario (Qt) NOTA: En los cálculos se ha considerado un factor Fua para el acumulador entre 0,9 y 0,94 según volumen del deposito utilizado. Fua= 0,63 + 0,14·(H/D) total diario (Qt) Acumulación 50 % 4.889 l Acumulación igual a la mitad del consumo diario (Qt) Semi-acumulación 18,2 % 1.809 l Acumulación para consumo punta (Qp) en 15 minutos (criterio habitual de cálculo) volumen del deposito utilizado. Fua= 0,63 + 0,14·(H/D) Semi-acumulación 18,2 % 1.809 l Acumulación para consumo punta (Qp) en 15 minutos (criterio habitual de cálculo) Vac: 2 x 1.000 litros
  • 39. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Cálculo de potencia · Potencia para asegurar consumo punta en 60 minutos (4.400 litros), considerando el volumen ya acumulado (2.000 litros) Pu =139 kW. f (factor de pérdidas del sistema): · 0,88 pérdidas intercambio · 0,95 pérdidas distrib-acum · 0,95 rendimiento caldera Según RD 238/2013 (modificación RITE 2007) se exigen los siguientes rendimientos en obra nueva para gas: · Carga total: η ≥ 90 + 2 log Pu · Carga parcial: η ≥ 97 + log Pu Pc= 175 kW Pc: 2 x 90 kW (con calderas de condensación) · Carga parcial: η ≥ 97 + log Pu
  • 40. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Sistema convencional ACS ACS 108 129 CALEF CALEF. 47 48 160 CALEF. 47 48 160 151 98 127122 127122 95 04:308070 Mezcla ºCRetorn oºC Jueves14-03-2013 Regul ación encurso · 2 Calderas de condensación modulantes de 90 kW. · 1 Intercambiador de placas de 180 kW. · 2 Depósitos acumuladores de 1.000 litros
  • 41. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Sistema acumulación SMART f (factor de pérdidas del sistema): · 0,97 pérdidas intercambio · 0,97 pérdidas distrib-acum · 0,95 rendimiento caldera CALEF. 47 48 160 CALEF. 47 48 160 98 127122 127122 95 45 51 49 ACS 50 53 45 51 49 ACS 50 53 45 51 49 ACS 50 53 108 60 04:30 80 70 Mez cla ºC RetornoºC Jueves 14-0 3-2013 Re gulación en curso Shock Menu O K 80 · 2 Calderas de condensación de 90 kW. · 3 Depósitos SMART SL 420 (acumulación 1.074 litros)
  • 42. Gran superficie de intercambio + SUPERFICIE DE INTERCAMBIO + PRODUCCIÓN EN ACS - VOLUMEN DE ACUMULACIÓN - ESPACIO UTILIZADO Sistema acumulación SMART Acero inoxidable Autodesincrustante Autolimpiable - ESPACIO UTILIZADO - CONSUMO ENERGÉTICO - PERDIDAS EN EL EQUIPO -TIEMPO DE RECUPERACIÓN - PROBLEMAS INCRUSTACIONES CALCÁREAS Concepto TANK IN TANK Aislamiento óptimo
  • 43. EJEMPLO DE INSTALACIÓN DE A.C.S. Sistema semi-instantáneo HEAT MASTER TC f (factor de pérdidas del sistema): · 0,98 pérdidas intercambio · 0,98 pérdidas distrib-acum · 1,04 rendimiento caldera (A.C.S.) ACS 04:30 80 70 MezclaºC RetornoºC Jueves 14-03-2013 Regulación en curso Shock Menu OK 60 90 60 90 · 2 Generadores doble servicio HEAT MASTER TC 120 (Potencia total 223,2 Kw y acumulación 380 litros).
  • 44. REGULACIÓN Sistema HEAT MASTER TC QUEMADOR PREMEZCLA REGULACIÓN ACVMAX CONDENSACIÓN TOTAL CUERPO INOX CONDENSACIÓN
  • 45. El concepto Tank in Tank : La pared exterior del tanque interno se usa como un Combinación de dos tecnologías ACV Sistema HEAT MASTER TC La pared exterior del tanque interno se usa como un intercambiador térmico, permitiendo calentar grandes cantidades de agua para uso sanitario en un tiempo muy corto. El concepto Total Condensing (condensación en calefacción y en producción de ACS): El agua fría entra por la parte inferior del generador y enfría los gases de la combustión, provocando condensación continua tanto en uso de calefacción como en produccion de agua caliente sanitaria. Máxima eficiencia gracias a su quemador premix modulantes.
  • 46. HeatMaster TC puede suministrar potencia para calefacción y A.C.S. en un mismo equipo (menos espacio utilizado y mano de obra para su instalación). Sistema HEAT MASTER TC
  • 47. Objetivo de las instalaciones de A.C.S. Consumo Energéticoeconómico
  • 48. COMPARATIVA ECONÓMICA. Tipo sistema Material Coste neto (€) Ahorro instalación (MO+mat ad) Ahorro energético Ahorro en gas anual Convencional 2 Calderas cond. 90 21.245 - - - NOTA: Calculo a partir de tarifas Abril 2016. Convencional 2 Calderas cond. 90 kW + IT 180 kW + 2 Acumuladores inox 1.000 litros 21.245 - - - Acumulación SMART 2 Calderas cond. 90 kW + 3 Acumuladores SL 420 20.185 5,0 % (10,1 %) 8,1 % 754 € HEAT MASTER TC 2 Generadores HEAT MASTER TC 120 18.545 12,7 % (36,1 %) 18,4 % 1.709 € MASTER TC 120 (36,1 %) NOTA: En el cálculo de costes se ha considerado material adicional (valvulería, bombas, …) y mano de obra.
  • 49. CASOS REALES DE APLICACIÓN
  • 50. MADRID VALENCIA Número de duchas 22 24 Afluencia media diaria 1.130 personas 760 personas Sistema de producción 2 HEAT MASTER 85 TC ACV 2 calderas de 70 kW/c.u. Acumulación A.C.S. 380 litros (interna a los HM TC) 2.000 litros Instalación solar 15 captadores Kaplan S 2.6V, con sistema autovaciado 12 captadores superficie 2.9, con sistema de CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS. • Gimnasios de similar tamaño. • Instalación de VALENCIA resuelta con sistema convencional y MADRID con sistema HEAT MASTER TC. • Distribución de ocupación similar a lo largo de los meses. Instalación solar 15 captadores Kaplan S 2.6V, con sistema autovaciado DRAIN BACK ACV 12 captadores superficie 2.9, con sistema de disipación por aerotermo Acumulación solar LCA 2.000 litros ACV 2.000 litros 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 VALENCIA los meses. • Número total de personas y punta mayor para la instalación de MADRID (412.000 vs . 278.000 usuarios). • Ambas instalaciones tienen aportación de energía solar. • Generación de un ratio energético por usuario. 0 5000 10000 15000 ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE VALENCIA MADRID
  • 51. CONSUMOS kWh ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL VALENCIA 8.195 9.160 5.643 5.777 6.697 5.261 4.469 2.823 4.461 5.205 5.442 6.276 69.409 MADRID 11.304 19.123 13.346 11.959 9.213 9.913 9.380 5.325 5.451 10.381 10.650 8.245 124.290 CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS. Datos de consumo anual 2014 CONSUMOS € ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL VALENCIA 605 554 374 464 428 343 302 212 301 343 413 355 4.692 MADRID 1.309 1.070 752 840 537 583 514 362 349 625 837 663 8.441 RATIOS kWh/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA VALENCIA 0,830 0,817 0,473 0,493 0,501 0,372 0,336 0,356 0,310 0,381 0,501 0,795 0,514 MADRID 0,421 0,659 0,427 0,451 0,350 0,387 0,401 0,340 0,195 0,346 0,421 0,397 0,400 RATIOS Cent€/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA VALENCIA 6,13 4,94 3,13 3,96 3,20 2,43 2,27 2,67 2,09 2,51 3,80 4,50 3,47 MADRID 4,87 3,69 2,40 3,17 2,04 2,28 2,20 2,31 1,24 2,08 3,31 3,19 2,73
  • 52. 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 VALENCIA • Ahorro del 22% por usuario. • Meses fríos se maximizan los ahorros, por menor radiación solar y aumento en el número de horas de funcionamiento de las CASO 1: CADENA DE GIMNASIOS. Resultados 0,00 1,00 2,00 ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE VALENCIA MADRID número de horas de funcionamiento de las calderas. • Meses cálidos, ratios similares por aportación circuito solar. • Ahorro de 2.270 € en la instalación de MADRID respecto a solución convencional. RATIOS Cent€/pax ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE MEDIA VALENCIA 6,13 4,94 3,13 3,96 3,20 2,43 2,27 2,67 2,09 2,51 3,80 4,50 3,47 MADRID 4,87 3,69 2,40 3,17 2,04 2,28 2,20 2,31 1,24 2,08 3,31 3,19 2,73 ACS 04:30 80 70 Mezcl aºC RetornoºC Jueves 14-03-2013 Regulación encurso S hock M enu OK 60 90 60 90 -Mayor rendimiento instantáneo del generador. -Menos pérdidas de intercambio. -Menos pérdidas por acumulación. -Menos pérdidas por distribución.
  • 53. El uso de sistemas DRAIN Sistemas DRAIN BACK Régimen de funcionamiento, Bomba ON El uso de sistemas DRAIN BACK permite instalaciones más fiables y duraderas con menos problemas por mantenimiento. Ahorro energético adicional respecto a sistemas forzados por no necesidad de aerotermo de disipación. Instalación solar vacía. Bomba OFF
  • 54. • Hotel vacacional de 4 estrellas y 120 apartamentos en Mallorca. • Instalación con 30 años de uso. • Instalación con 2 calderas de gasóleo de 349 kW (rendimiento del CASO 2: REFORMA HOTEL. Instalación antes de la reforma. • Instalación con 2 calderas de gasóleo de 349 kW (rendimiento del 85%), 1 intercambiador de placas y 2 acumuladores de 4.000 litros. 129 CALEF. 47 48 160 CALEF. 47 48 160 127122 127122 95 04:308070 Mezcla ºCRet ornoºC Jueves14-03-2013 Regulación encurso ACS ACS 108 CALEF 160 160 151 98
  • 55. • Reforma realizada en Diciembre 2013. • Instalación de 2 generadores semi-instantáneos a gas de 120 kW, eliminando intercambiador de placas y acumuladores existentes. CASO 2: REFORMA HOTEL. Instalación después de la reforma. • Producción de agua caliente de 5.850 l/h a 45 ºC. 04:30 80 70 MezclaºC RetornoºC Jueves 14-03-2013 Regulación en curso Shock M enu OK 60 60 ACS 90 90
  • 56. NOTA: Consumos a partir de factura. Mes Consumo gasóleo 2013 (€) Consumo gas 2014 (€) Ahorro (€ / %) Enero 5.070 3.341 1.729 / 34,1 Febrero 4.620 1.650 2.970 / 64,3 Marzo 3.810 1.757 2.053 / 53,9 Abril 3.081 2.574 507 / 16,5 Mayo 3.391 1.739 1.652 / 48,7 CASO 2: REFORMA HOTEL. -Mayor rendimiento instantáneo del generador. -Menos pérdida de intercambio. Mayo 3.391 1.739 1.652 / 48,7 Junio 3.136 1.970 1.166 / 37,2 Julio 3.791 1.386 2.405 / 63,4 Agosto 3.204 1.808 1.396 / 43,6 Septiembre 2.724 1.754 970 / 35,6 Octubre 3.269 1.795 1.474 / 45,1 Noviembre 3.216 1.369 1.848 / 57,4 Diciembre 3.941 1.076 2.865 / 72,7 TOTAL 43.253 22.218 21.035 / 48,6 43.253 €50.000 Consumo de combustible anual con sistema convencional vs. TOTAL CONDENSING HEAT MASTER TC (€) HM TCCONVENCIONAL -Menos pérdida de intercambio. -Menos pérdidas por acumulación. -Mayor eficiencia y menor coste del combustible. 43.253 € 22.218 € Concepto Sistema convencional Sistema HM TC Rendimiento de caldera 95% (Tª 85-65ºC) 105% (Tª red 11ºC) Sistema de intercambio 88% (IT sin aislar) 98% Acumulación-distribución 94% 97% 0 10.000 20.000 30.000 40.000 50.000
  • 57. CASO 2: REFORMA HOTEL. Reducción espacio utilizado. RECONVERSIÓN HOTEL EN MALLORCA: -2 calderas de gasóleo, 2 intercambiadores de placas y dos acumuladores.placas y dos acumuladores. -Instalación de 2 HEAT MASTER 120 TC Reducción de un 80% del espacio ocupado.
  • 58. • Aprovechamiento efectivo de los rendimientos de los generadores de condensación instalados. • Ahorro energético global (calderas y CONCLUSIONES • Ahorro energético global (calderas y circuito hidráulico de la instalación). • Tiempos de amortización reducidos. • Ahorro en elementos de la instalación y tuberías. • Menor espacio ocupado en la sala de calderas. • Facilidad de actuación en reconversiones. • Sistema con rápida respuesta a la demanda de agua caliente, manteniendo el confort y prestaciones requeridas en instalaciones de A.C.S.requeridas en instalaciones de A.C.S. • Posibilidad de integración con sistemas solares de autovaciado DRAIN BACK.
  • 59. Objetivo de las instalaciones de A.C.S. Satisfacer el confort de los usuarios en su demanda de A.C.S., con el mínimo consumo energético yconsumo energético y optimizando el coste económico de la instalación.
  • 60. GRACIAS POR SU ATENCIÓN GASPAR MARTÍN – gaspar.martin@acv.com