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El documento evalúa alternativas para el suministro energético de una urbanización en Zaragoza. Compara alternativas de suministro energético como instalaciones con calderas o bombas de calor, determinando la solución óptima. Estima la demanda energética de calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria y electricidad para el edificio de referencia y analiza instalaciones con calderas individuales o colectivas, así como su rendimiento energético estacional.
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- 1. Evaluación de alternativaspara elEvaluación de alternativas para el suministro energético de unasuministro energético de una urbanización en Zaragozaurbanización en Zaragoza Autor Juan Manuel Marín Giménez Directores Juan Carlos Pericás Gambra José César Ramos Saravia
- 2. ObjetivosObjetivos CompararComparar alternativas dealternativasde suministrosuministro energéticoenergético Determinar laDeterminar la solución óptimasolución óptima Urbanización deUrbanización de ValdesparteraValdespartera
- 3. Características urbanizaciónCaracterísticas urbanización PlanParcial de ValdesparteraPlan Parcial de Valdespartera
- 4. Características urbanizaciónCaracterísticas urbanización Parámetrosde diseñoParámetros de diseño Orientación Sur Mínimo sombreamiento Aislamiento 35 % mayor NBE CT 79 60 % invernaderos en fachadas sur Mínimo acristalamiento fachadas E,O,N Bloques S-N protección viento y ruido
- 5. MétodoMétodo 1.1. Estimación demandahoraria energíaEstimación demanda horaria energía – Calefacción, refrigeración, ACS, electricidad.Calefacción, refrigeración, ACS, electricidad. 2.2. Análisis distintas alternativasAnálisis distintas alternativas – Energético, económico, ecológico.Energético, económico, ecológico. 3.3. ConclusionesConclusiones
- 6. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 1.1. Ocupación de las viviendasOcupación de las viviendas H. servicios 14% H. construcción 16% H. industria 4% Agricultores 0% M. servicios 10% H. estudiantes 4% Parados 3% Jubiladas 6% M. estudiantes 4% Amas de casa 22% Paradas 6% M. Construcción 2% M. Ind. y agric. 0% Jubilados 8% DEMOGRAFÍA MARGEN IZQUIERDADEMOGRAFÍA MARGEN IZQUIERDA Distrito urbano de referencia: Margen Izquierda Datos demográficos Datos laborales Jóvenes 25% Jubilados 10% Familia estándar 43% Familia numerosa 6% Desocupado 16% Jóvenes Jubilados Familia estándar Familia numerosa Desocupado
- 7. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 1.1. Ocupación de las viviendasOcupación de las viviendas
- 8. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 2.2. Tipologías de edificiosTipologías de edificios
- 9. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 3.3. Edificio de referenciaEdificio de referencia Parque GoyaParque Goya
- 10. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 3.3. Edificio de referenciaEdificio de referencia Parque Goya:Parque Goya: Parcela P-11Parcela P-11
- 11. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 4.4. Estimación consumo calefacción y refrigeraciónEstimación consumo calefacción y refrigeración • Programa BSim2000Programa BSim2000 Consumo horario
- 12. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 4.4. Estimación consumo calefacción y refrigeraciónEstimación consumo calefacción y refrigeración • Programa BSim2000Programa BSim2000 Geometría y entorno Cerramientos Horarios y Operación: •Calefacción •Refrigeración •Personas •Electrodomésticos •Persianas •Ventilación •Invernaderos Consumo horario Datos climáticos
- 13. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 4.4. Estimación consumo calefacción y refrigeraciónEstimación consumo calefacción y refrigeración • Programa BSim2000Programa BSim2000 • División zonas térmicasDivisión zonas térmicas Bloque “Lineal S” Bloque “Lineal N”
- 14. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 4.4. Estimación consumo calefacción y refrigeraciónEstimación consumo calefacción y refrigeración • Programa BSim2000Programa BSim2000 • División zonas térmicasDivisión zonas térmicas Bloque “Lineal S” Bloque “Lineal N”
- 15. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 5.5. Estimación consumo electricidadEstimación consumo electricidad • Proyecto INDELProyecto INDEL Documento REE Implementación informática Selección parámetros Consumo horario
- 16. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 5.5. Estimación consumo electricidadEstimación consumo electricidad • Proyecto INDELProyecto INDEL • Consumo por usosConsumo por usos Consumo Lavadora 0 10 20 30 40 50 60 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Invierno Verano Prim/Otoño Consumo Televisión 0 20 40 60 80 100 120 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Vatios Invierno Verano Prim/ Otoño Consumo Iluminación 0 50 100 150 200 250 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Vatios Invierno Verano Prim/Otoño Consumo Cocina 0 50 100 150 200 250 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Vatios Invierno Verano Prim/Otoño Consumo Horno 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Vatios Invierno Verano Prim/ Otoño Consumo Frigorífico 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Vatios Invierno Verano Prim/Otoño Lavadora Cocina Iluminación Televisión Horno Frigorífico
- 17. Consumo Electrico Temporadas 0 100 200 300 400 500 600 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Vatios Invierno Prim/Otoño Ver-Julio Ver-Agosto Estimación demanda energíaEstimación demanda energía 5.5. Estimación consumo electricidadEstimación consumo electricidad • Proyecto INDELProyecto INDEL • Consumo por usosConsumo por usos • ConsumoConsumo agregadoagregado
- 18. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 6.6. EstimaciónEstimación consumo ACSconsumo ACS • Consumo díaConsumo día medio de cadamedio de cada mesmes 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MesLitros/viv.dia Sin reducción por vacaciones Con reducción por vacaciones
- 19. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía 6.6. EstimaciónEstimación consumo ACSconsumo ACS • Consumo díaConsumo día medio de cadamedio de cada mesmes • Consumo horarioConsumo horario de cada diade cada dia 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 MesLitros/viv.dia Sin reducción por vacaciones Con reducción por vacaciones 0,0000 0,0250 0,0500 0,0750 0,1000 0,1250 0,1500 0,1750 0,2000 0,2250 0,2500 0,2750 0,3000 0,3250 0,3500 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Bloque de viviendas Una sola vivienda
- 20. Estimación demanda energíaEstimacióndemanda energía Potencia horaria demandadaPotencia horaria demandada Potencias Octubre 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horas Potencia(kW) Calefacción Refrigeración ACS Electricidad Potencias 2ª quincena Julio 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horas Potencia(kW) Calefacción Refrigeración ACS Electricidad Potencias 1ª quincena Abril 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horas Potencia(kW) Calefacción Refrigeración ACS Electricidad Potencias Enero 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Horas Potencia(kW) Calefacción Refrigeración ACS Electricidad
- 21. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones Calderas/ Bombas de calorCalderas / Bombas de calor Colectores solares para ACSColectores solares para ACS Colectores solares, CalderaColectores solares, Caldera BT y Enf. AbsorciónBT y Enf. Absorción TrigeneraciónTrigeneración
- 22. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con calderas / bomba de calorInstalación con calderas / bomba de calor • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones Según tipo de equipo:Según tipo de equipo: ET, BT, CD; Enf., BC.ET, BT, CD; Enf., BC. Según tamaño:Según tamaño: Indiv¡dual o colectiva.Indiv¡dual o colectiva. Según emisores:Según emisores: Radiadores o fan-coil.Radiadores o fan-coil. Según quemador:Según quemador: Modulante no modulante.Modulante no modulante.
- 23. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con calderas / bomba de calorInstalación con calderas / bomba de calor • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Operación de instalacionesOperación de instalaciones 20 30 40 50 60 70 80 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Tª Ext (ºC) Tªimpulsión(ºC) Ida Calefacción Ret. Calefacción Ida ACS Ret. ACS Mod. 1 Mod. 2 Dep. servicio Esquema instalación colectiva calderas BT Esquema instalación colectiva con BC Regulación Tª imp-Tª ext Ida ACS BC Ret. ACS Ida emisores Ret. emisores
- 24. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con calderas / bomba de calorInstalación con calderas / bomba de calor • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Operación de instalacionesOperación de instalaciones • Rendimiento energético instantáneoRendimiento energético instantáneo CalderasCalderas Bombas calorBombas calor Rendimiento instantáneo caldera BT 80% 82% 84% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % Factor de carga (%)Rendimiento(%) 200kW 80/60 ºC 24 kW 80/60 200 kW 55/45 ºC Rendimiento instantáneo caldera ET 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % Factor de carga (%) Rendimiento(%) 200 kW 80/60 ºC no Modulante 200 kW 80/60 ºC Modulante 24 kW 80/60 ºC no Modulante 24 kW 80/60 ºC Modulante Rendimiento instantáneo caldera CD 94% 96% 98% 100% 102% 104% 106% 108% 110% 112% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100 % Factor de carga (%) Rendimiento(%) 200 kW 80/60 ºC Modulante 24 kW 80/60 ºC Modulante 200 kW 55/45 ºC Modulante 2,0 2,3 2,5 2,8 3,0 3,3 3,5 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 COP Verano Invierno
- 25. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con calderasInstalación con calderas • Rendimiento estacionalRendimiento estacional Rendimiento estacional inst. con calderas 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% Cal.Ind.ETNoMod. Cal.Ind.ETMod. Cal.Ind.CDCal.Col.ETNomod. Cal.Col.ETMod. Cal.Col.BTRad. Cal.Col.CDRad. Cal.Col.BTFanCoilCal.Col.CDFanCoil Rendimiento
- 26. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con calderasInstalación con calderas • Rendimiento estacionalRendimiento estacional • Evaluación económicaEvaluación económica Rendimiento estacional inst. con calderas 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110% Cal.Ind.ETNoMod. Cal.Ind.ETMod. Cal.Ind.CDCal.Col.ETNomod. Cal.Col.ETMod. Cal.Col.BTRad. Cal.Col.CDRad. Cal.Col.BTFanCoilCal.Col.CDFanCoil Rendimiento Amortización calderas -1400 -1050 -700 -350 0 350 700 1050 1400 1750 2100 2450 2800 3150 3500 3850 4200 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años
- 27. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 1.1.Instalación con bombas de calorInstalación con bombas de calor • Rendimiento estacionalRendimiento estacional 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Enf. Ind. Enf. Col. BC Ind. BC Col. COP
- 28. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 2.2.Instalación con colectores solares para ACSInstalación con colectores solares para ACS • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones Ida ACS Ret. ACS Colectores Cal. Dep. solar Agua red Dep. servicio
- 29. Cobertura solar -m 2 colector/vivienda. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 m2 colector / vivienda Tasadecobertura Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 2.2. Instalación con colectores solares para ACSInstalación con colectores solares para ACS • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Tasa de coberturaTasa de cobertura
- 30. Cobertura solar -m 2 colector/vivienda. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 m2 colector / vivienda Tasadecobertura Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 2.2. Instalación con colectores solares para ACSInstalación con colectores solares para ACS • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Tasa de coberturaTasa de cobertura
- 31. Cobertura solar -m 2 colector/vivienda. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 m2 colector / vivienda Tasadecobertura Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 2.2. Instalación con colectores solares para ACSInstalación con colectores solares para ACS • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Tasa de coberturaTasa de cobertura Amortización colectores solares -500 -425 -350 -275 -200 -125 -50 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años • Evaluación económicaEvaluación económica
- 32. Cobertura solar -m 2 colector/vivienda. 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 m2 colector / vivienda Tasadecobertura Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 2.2. Instalación con colectores solares para ACSInstalación con colectores solares para ACS • Tipos de instalacionesTipos de instalaciones • Tasa de coberturaTasa de cobertura Amortización colectores solares -500 -425 -350 -275 -200 -125 -50 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años • Evaluación económicaEvaluación económica
- 33. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 3.3.Instalación con colectores solares,Instalación con colectores solares, enfriadora de absorción y caldera de BT.enfriadora de absorción y caldera de BT. • Operación de la instalaciónOperación de la instalación Colectores Ret. ACS Cal. Ida ACS Enf. Abs. Ida emisores Ret. emisores Dep. servicio Dep. solar Torre Refrig.
- 34. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 3.3.Instalación con colectores solares,Instalación con colectores solares, enfriadora de absorción y caldera de BT.enfriadora de absorción y caldera de BT. • Operación de la instalaciónOperación de la instalación • Rendimiento instantáneoRendimiento instantáneo Rendimiento instantáneo caldera BT 80% 82% 84% 86% 88% 90% 92% 94% 96% 98% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Factor de carga (%) Rendimiento(%) 200 kW 55/45 ºC 310 kW 55/45 ºC Cobertura solar Enero 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Horas Potenciaaguacaliente(kW) Producción solar Demanda térmica Producción solar Rend. caldera Rend. Enfriadora absorción
- 35. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 3.3.Instalación con colectores solares,Instalación con colectores solares, enfriadora de absorción y caldera de BT.enfriadora de absorción y caldera de BT. • Rendimiento estacionalRendimiento estacional Rend. según m 2 colector 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m 2 colector/vivienda Rendimiento
- 36. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 3.3.Instalación con colectores solares,Instalación con colectores solares, enfriadora de absorción y caldera de BT.enfriadora de absorción y caldera de BT. • Rendimiento estacionalRendimiento estacional • Evaluación económicaEvaluación económica Rend. según m 2 colector 0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 m 2 colector/vivienda Rendimiento Amortización caldera+absorcion+colectores -2400 -2100 -1800 -1500 -1200 -900 -600 -300 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años
- 37. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 4.4.Instalación de trigeneraciónInstalación de trigeneración • Operación de la instalaciónOperación de la instalación Motor Red Ev Qaux Fa Ec Caldera QhQc Qa Ed Ep Qd Eaux Eaux Qabs Rabs Raux Rd A torre A torre Torre de refrigeración Fc Enf. absorción Enf. eléctrica
- 38. Análisis instalacionesAnálisis instalaciones 4.4.Instalación de trigeneraciónInstalación de trigeneración • Operación de la instalaciónOperación de la instalación • Modelización matemática con LINGOModelización matemática con LINGO Demanda Energia Enero 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Periodo (2 horas) Potencia(kW) Cal+ACS Electricidad Demanda Energia Enero 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Periodo (2 horas) Potencia(kW) Wc Qc Qa Datos horarios Código operación Optimización Coste de explotación mínimo Potencia máxima equipos Régimen operación
- 39. Evaluación globalEvaluación global 1.1.OpcionesOpciones 1.1. Individual ETIndividual ET: Caldera ET y multisplit (individual): Caldera ET y multisplit (individual) 2.2. Colectiva ETColectiva ET: Caldera ET y enfriadora (colectiva): Caldera ET y enfriadora (colectiva) 3.3. Colectiva BTColectiva BT: Caldera BT y enfriadora (colectiva): Caldera BT y enfriadora (colectiva) 4.4. BC IndividualBC Individual: BC (individual): BC (individual) 5.5. BC ColectivaBC Colectiva : BC (colectiva): BC (colectiva) 6.6. Col+Cal+AbsCol+Cal+Abs: 4 m: 4 m22 colectores+Caldera+Absorcióncolectores+Caldera+Absorción 7.7. TrigeneraciónTrigeneración
- 40. Evaluación globalEvaluación global 1.1.OpcionesOpciones 1.1. Individual ETIndividual ET 2.2. Colectiva ETColectiva ET 3.3. Colectiva BTColectiva BT 4.4. BC IndividualBC Individual 5.5. BC ColectivaBC Colectiva 6.6. Col+Cal+AbsCol+Cal+Abs 7.7. TrigeneraciónTrigeneración 2.2. Inversión y gastoInversión y gasto Gasto anual por vivienda 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1 2 3 4 5 6 7 Opciones Euros/vivaño Coste de inversión por vivienda 0 2000 4000 6000 8000 10000 1 2 3 4 5 6 7 Opciones Euros/vivaño
- 41. Evaluación globalEvaluación global 1.1.OpcionesOpciones 1.1. Individual ETIndividual ET 2.2. Colectiva ETColectiva ET 3.3. Colectiva BTColectiva BT 4.4. BC IndividualBC Individual 5.5. BC ColectivaBC Colectiva 6.6. Col+Cal+AbsCol+Cal+Abs 7.7. TrigeneraciónTrigeneración 2.2. Inversión y gastoInversión y gasto 3.3. Valor Actual NetoValor Actual Neto Amortización opciones de suministro total 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 2 3 4 5 6 7 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años
- 42. Evaluación globalEvaluación global 1.1.OpcionesOpciones 1.1. Individual ETIndividual ET 2.2. Colectiva ETColectiva ET 3.3. Colectiva BTColectiva BT 4.4. BC IndividualBC Individual 5.5. BC ColectivaBC Colectiva 6.6. Col+Cal+AbsCol+Cal+Abs 7.7. TrigeneraciónTrigeneración 2.2. Inversión y gastoInversión y gasto 3.3. Valor Actual NetoValor Actual Neto 4.4. Emisiones COEmisiones CO22 Emisiones anuales de CO2 por vivienda 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 1 2 3 4 5 6 7 Opción kgCO2/vivaño Amortización opciones de suministro total 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 1 2 3 4 5 6 7 Opción Euros VAN 5 años VAN 10 años VAN 15 años