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Alternativas eficientes en climatización
Adelqui Fissore – Universidad de Concepción.
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Introducción
La fábula de la rana hervida
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Introducción
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Introducción
SUSTENTABILIDAD
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Gasto en investigación y desarrollo (% del PIB) Fuente Banco mundial. http://datos.bancomundial.org/indicador/GB.XPD.RSDV.GD.ZS?page=1
Análisis de la situación actual
Como país nos hace falta pensar, meditar y replantearse el país que queremos… Se ha tenido muchos cambios últimamente, y la esencia se ha dejado al azar.
0
1
2
3
4
5
Porcentaje [%
]
Pais
Chile Argentina Brasil China Alemania Finalndia Japon Korea
Porcentaje del PIB destinado a la investigación en 2014
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Introducción
Evolución histórica de la calefacción
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Introducción
Esto claramente no es lo que se espera de la Innovación Tecnológica en Calefacción.
Se deben usar las tecnologías apropiadas considerando todas las
variables del entorno. Soluciones propias
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Que se entiende por climatización eficiente
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Que se entiende por climatización eficiente
Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista usuario
• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión
• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio, intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo preciso.• Independencia (local, comunitario edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea, napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual
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Que se entiende por climatización eficiente
Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista país
• Los mismos anteriores (aprox.) +
• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con un criterio diferente
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Que se entiende por climatización eficiente
¿ Que pasa con la eficiencia térmica del sistema ?
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Que se entiende por climatización eficiente
Reservas de carbón USA
Por ahora el problema sigue siendo económico
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Como se compatibilizan los mas importantes
• Bajo costo de operación (CO)• Bajo costo de inversión (CI)• Bajo costos de mantención (CM).• Vida útil (n).• Valor residual
Análisis técnico económico.
• Forma de análisis simple y directa basada en el costo anual.• La mayor parte de los costos anteriores son anuales.• Se debe pasar el costo de inversión a costos anualizado.• Se puede despreciar en primera instancia el valor residual
Costos total mínimo
,
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Energéticos y costos
Energético Poder CalorificoLeña 4.08 [kWh/kg]Pellet 4.98 [kWh/kg]Kerosene 9.78 [kWh/l]GLP 12.97 [kWh/kg]Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3]Petroleo Diesel 10.87 [kWh/l]Electricidad 1.00 [kWh/kWh]
Energéticos mas usados en calefacción en Chile. Para Aire acondicionado solo se usa la electricidad.
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Energéticos disponibles
Energético Poder Calorífico PrecioPrecio por energía [$/kWh]
Leña 4.08 [kWh/kg] $76 $/kg 18.6
Pellet 4.98 [kWh/kg] $172 $/kg 34.5
Kerosene 9.78 [kWh/l] $520 $/l 53.2
GLP 12.97 [kWh/kg] $1,000 $/kg 77.1
Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3] $650 $/Nm3 59.9
Petróleo Diesel 10.87 [kWh/l] $480 $/l 44.2
Electricidad (base) 1 [kWh/kWh] $110 $/kWh 110.0
Electricidad (inv.) 1 [kWh/kWh] $144 $/kWh 144.0
18,634,5
53,2
77,1
59,944,2
110,0
144,0
Leña Pellet Kero. GLP GN Pet. El B El Inv
Precio [$/kWh]
Energético
Precio por energía
El poder calorífico no aporta mucho, hay que combinar con
los precios de los combustibles.
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Tecnología para uso energético
ƞCaldera antigua 0.60Caldera tradicional 0.82Caldera Condensación 0.93Caldera a leña 0.68Caldera a pellet 0.80Calefactor a leña 0.64Calefactor a pellet 0.77Calefactor eléctrico 1.00BC aire ‐ aire Tradicional 2.60BC aire ‐ aire Inverter 3.20BC agua ‐ agua 3.70
También se debe considerar las eficiencia de los equipos en que se van a usar las tecnologías.
Rendimientos estacionales estimados de
algunas tecnologías.
Los valores de las bombas de calor son para modo calefacción. En modo enfriamiento los COP son un poco mas bajos.
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Tecnología para uso de energético
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGHC: Calefactor a gas con
chimenea.
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Tecnología para uso de energético
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
Costos de inversión[$/kWh] de demanda al año – Para demanda anual de 2000 [kWh/año]
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Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión ( Para una demanda de 2000 [kWh/año] )
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
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Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 1000 [kWh/año]
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
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Tecnología para uso de energético
Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 5000 [kWh/año]
• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o
GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire
aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –
aire Inverter.• BC G: Bomba de calor
geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con
chimenea
![Page 22: Alternativas eficientes en climatización · • Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta caldera suplirá el vapor necesario para la calefacción del edificio TPC, el vapor para](https://reader034.vdocuments.co/reader034/viewer/2022042612/5f4124bcc58d6059873d2df6/html5/thumbnails/22.jpg)
Que se entiende por climatización eficiente
Compatibilizar con el resto de los atributos• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión
• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio,
intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo
preciso.• Independencia (local, comunitario
edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea,
napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual
• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y
equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con
un criterio diferente
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Otros antecedentes a considerar
Optimizar la envolvente térmica y la ventilación
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Efecto de la actualización de la ordenanza
• La nueva ordenanza es muy restrictiva.• Las demandas de energía van a bajar drásticamente.• Los departamentos bien orientados quedarán casi cero energía.
Escenario cercano a los 1000 kWh/año o menor• Costo por kWh alto pero pocos
kWh.• La calefacción eléctrica directa,
bombas de calor aire aire e incluso los calefactores a parafina en competencia.
• Se van a requerir equipos mucho mas pequeños. Hoy ya están sobredimensionados.
• Los Split mas pequeños van a quedar sobredimensionado.
• Tarea para la industria. A competir en este contexto.
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Otros antecedentes a considerar
Problemática de la calefacción en edificiosNo todos los dptos. usan la misma cantidad de calefacción
Para disminuir las perdidas por distribución toma fuerza la calefacción eléctrica directa.
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Otros antecedentes a considerar
Diseños mas eficientes
Potencia
Tiem
po
Equipo
de alta eficiencia y
baja poten
cia
Equipo
interm
edio
Equipo de bajo costo y baja
eficiencia. Consumo punta
Se requiere un sistema de gestión de la energía
Pot. 1Pot. Total
Pot. 2
Pot. 3
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Otros antecedentes a considerar
Recuperadores de calor
• En centros comerciales se puede calefaccionar con el calor rechazado por los sistemas frigoríficos.
• Recuperación de condensados• Recuperación de gases residuales
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Otros antecedentes a considerar
En sistemas de aire acondicionadoComercial, oficinas e industrial
• Free Cooling• Enfriador evaporativo (industrial)• Cuidar la carga de iluminación (se paga 2 veces)• Equipos de alta eficiencia en la base• Recuperadores de calor• Ventiladores eficientes (alabes curvados hacia atrás) • Sistemas de piscinas eficientes• otros
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Aplicación Los Angeles
Caso de estudio 1
Implementación de 3 viviendas con bombas de calor Inverter y paneles fotovoltaicos
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Aplicación Los Angeles
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Aplicación Los Angeles
Cuidar los detalles de la aislación de las viviendas
después de la instalación de los sistemas solares
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Aplicación Los Angeles
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Aplicación Los Angeles
Descripción de datos y resultados
• Casa 1: 50 m2. Bomba de calor de 9.000 BTU/h y 500 W pico de paneles PV
• Casa 2: 70 m2. BC 18.000 BTU/h y 750 W de PV• Casa 3: 100 m2. BC 18.000 BTU/h y 1000 W pico de PV
• Inversiones entre 2 y 3.3 millones de pesos
• Costos de operación entre 0 y 15.000 pesos al año
• Costos total del orden de: 92 $/kWh. De todas formas, permite resolver el problema que la gente no tiene dinero para pagar la operación que no sea leña.
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Aplicación Hospital de Concepción
Caso de estudio 2
Hospital Regional de ConcepciónProyecto ENELAnálisis fase diseño
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Aplicación Hospital de Concepción
• Aislación de cañerías.• Aislación de cañerías y estanques en la subestación térmica TPC: Esto genera un ahorro tanto en la pérdida de
calor misma de los equipos, como en los “chiller” que deben gastar energía nuevamente para refrigerar este sector.
• Instalación de 3 Bombas de calor aerotérmicas de 80 KWt cada una. Estas estarán destinadas principalmente a cubrir las demandas de ACS, aunque no se descarta apoyar al servicio de calefacción en el caso en que la potencia disponible sea superior a la requerida para el ACS.
• Instalación de una Bomba de calor aerotérmica de 80 KWt para cubrir parte de la demanda de ACS del sector TPC.
• Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta caldera suplirá el vapor necesario para la calefacción del edificio TPC, el vapor para los consumos de vapor directo en TPC y MB y como apoyo al consumo de ACS en TPC.
• 4 calderas de condensación de pie de 320 kWt cada una. Estas calderas estarán orientadas principalmente a suplir la calefacción y ACS del sector Monoblock (MB). En la medida que quede potencia disponible, también podrá proveer de agua caliente para los servicios de calefacción y ACS en CAA.
• Sistema de Control Integrado para optimizar los procesos de generación y transferencia de energía en la central térmica. Este sistema controlará las variables térmicas y de control de la central térmica, el que buscará los equipos óptimos y puntos óptimos de funcionamiento de los equipos.
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Aplicación Hospital de Concepción
Modelo de consumos horarios
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Aplicación Hospital de Concepción
Consumos por equipos.
La idea es tener la mayor parte del tiempo operando los equipos mas eficientes (bombas de calor)
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Aplicación Hospital de Concepción
Consumos calculados antes y después del proyecto
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Gracias
La idea es antorcha que enciende las almas