La importancia del Aire Acondicionado en un Edificio
Electricity
Tap water
Air conditioning Lights
Fire alarm
Lift
< Varios sistemas en un edificio >
Others
Estructura primaria del consumo de energia en un edificio Comercial (from BTS, 2001; ADL, 1999; ADL, 2001)
Utilización de Energía de un típico edificio Comercial
Utilización de la energía en las instalaciones
4
30%
28%
26%
8% 8%
HVAC
Otros
Iluminación
Calentamiento de agua
Equipos de oficina
•Consiste en la realización de determinadas funciones destinadas a proporcion
ar durante todo el año el confort y la calidad del aire interior para la vida de la
s personas o la mejora de los procesos industriales.
¿Qué es el aire acondicionado?
Debe tenerse en cuenta: •El control automático •La preservación del medio ambiente •El menor consumo energético
• Las funciones que debe realizar un equipo de aire acondicionado para co
nfort durante todo el año son:
• Verano
• Enfriamiento y deshumidificación
• Invierno
• Calentamiento y humidificación
• Comunes en todo el año
• Ventilación
• Filtrado
• Circulación
Funciones que debe cumplir
Posibilidades de Eficiencia en Edificios Típicos
• Edificio de Oficinas Típico
• Perfil de Carga: Escenario Base
• Perfil de Carga, Con todas las
• medidas de ahorro aplicadas
Source: Based on modeling performed by ICF International using eQUEST, a DOE-2 based software tool.
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de
Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil de Cargas
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
Agua
Energía Electricidad, Gas,
Vapor, etc.
8
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
VAPOR
- Costo/ tipo de estructura - Presión - Calidad
ELECTRICIDAD
- Costo/ tipo de estructura - Voltaje - Utilizacion
Gas/Combustible
- Costo/ Tipo de estructura
Espacio en el piso
Nuevo/ Reemplazo Accesibilidad
Espacio exterior
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
Proceso de Enfriamiento
Enfriamiento de Confort
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
Capacidad Total
- Carga Mínima
- Carga Máxima
- Horas diarias de
Operación
- Operación por
temporadas
- Ubicación Geográfica
Enfriamiento y Calentamiento
Simultaneos
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
• Los sistemas de frío se calculan para las condiciones más críticas de verano.
• Los sistemas de calor para las condiciones más críticas de invierno.
• Las condiciones de diseño sólo ocurren 1% del tiempo de operación.
• Los Equipos se dimensionan según estas condiciones extremas.
• Instalaciones muy distintas según el uso.
Diseño de Balance Térmico - Dimensionamiento
• La temperatura del aire es el parámetro más importante
para lograr las condiciones de confort, siendo los márgen
es los siguientes:
• Invierno (ropaje normal) 1 clo: 18 - 23ºC
• Verano (ropas livianas) 0,5 clo: 23 - 27ºC
• Los valores son diferentes según se trate de invierno o ve
rano por el distinto ropaje, alimentación y a las modifica
ciones del metabolismo.
El cuerpo humano se va adaptando naturalmente al
clima exterior.
Temperaturas del aire
• Son aquellas que se logra el máximo de confort que es del 80/ 95%.
• Verano
• Pantalones livianos o cortos, camisas de manga corta o remeras
• Clo 0,5 Met 1,2 Mov.aire 6 a 12 m/min
• Temperatura del aire 24,5ºC Humedad relativa 50 %
• Invierno
• Pantalones gruesos, camisa manga larga y suéter
• Clo 1 Met 1,2 Mov.aire 6 m/min
• Temperatura del aire 21,5ºC Humedad relativa 50 %
Condiciones óptimas de diseño
Presupuesto
Financiamiento
ROI
Consideraciones Tributarias
Descuentos
Concesiones
16
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
17
Temas ambientales Inventario existente Politica de la compañia Ubicacion de la planta Preferencia
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
Personal / Experiencia Asuntos existentes - Restricciones de Diseño
18
• 1. Recursos disponibles
• 2. Propiedades de la fuente de Energía
• 3. Restricciones Físicas
• 4. Misión de las instalaciones
• 5. Perfil De Carga
• 6. Restricciones Financieras
• 7. Restricciones de refrigerante
• 8. Mantenimiento / Operaciones
Consideraciones de las instalaciones
75% de los costos de edificio son después de la construcción
• Un equipo de diseño integrado proporcionará Edificios Ecológicos
• Valore la Ingeniería al PRINCIPIO “No Valore al Ingeniero” al final
Demanda -- > Estrategias de Diseño, operación y mantenimiento
Eficiencia / Rendimiento Energético de la instalación -- > Estrategias de los Sistemas Mecánicos
Cómo Mejorar la Eficiencia Energética del Sistema de A/A
10 15 20 25 30 35 40
SEER = Coeficiente de Eficiencia Estacional
¿Por qué es importante el SEER?
- El EER no puede representar el desempeño real del equipo ya que la mayor parte del desempeño ocurre a menos de 35℃ y por
debajo del 100%.
- Las condiciones parciales de carga a 25%, 50%, 75% son añadidas en el SEER.
SEER = A*0.03 + B*0.33 + C*0.41 + D*0.23
¿Qué es SEER?
Jul Jan Dec
Temperatura Ambiente Máxima
38℃
-10℃ Cooling
Heating Heating
Bin hours
May Oct
Perfil de Carga de enfriamiento May ~ Oct
Coeficiente parcial Temp. Interior Temp. Ambient EER Factor de Peso
100% 27/19℃ 35℃ A 0.03
75% 27/19℃ 30℃ B 0.33
50% 27/19℃ 25℃ C 0.41
25% 27/19℃ 20℃ D 0.23
*Las condiciones de prueba pueden cambiar de acuerdo al país.
Condiciones más frecuentes para enfriamiento
23% 41%
33%
3%
¿Qué es IEER?
IEER = Coeficiente Integrado de Eficiencia Energética
¿Por qué es importante?
- El EER no puede representar el desempeño real del equipo ya que la mayor parte del desempeño ocurre a menos de 35℃ y por debajo
del 100%.
- El SEER varía dependiendo de las condiciones de temperatura anual de cada país.
- Las condiciones parciales de carga a 25%, 50%, 75% son añadidas en el SEER.
IEER = A*0.020 + B*0.617 + C*0.238 + D*0.125
Coeficiente parcial Temp. interior Temp. Ambient EER Factor de peso
100% 26.7/19.4℃ 35.0℃ A 0.020
75% 26.7/19.4℃ 27.5℃ B 0.617
50% 26.7/19.4℃ 20.0℃ C 0.238
25% 26.7/19.4℃ 18.3℃ D 0.125
Condiciones más frecuentes para enfriamiento
EEV
EEV
Unitario
DVM
2 phase gas
gas
gas
líquido
*Control de refrigerante por la unidad exterior
* Control de refrigerante por cada unidad interior.
Control de Unidades Interiores – On / Off
F3/4 comm.
ON ON ON
Flujo de refrigerante
F3/4 comm.
ON ON OFF
No hay flujo de refrigerante
Encendida
Thermo on
Encendida
Thermo off
Apagada F3/4 comm.
OFF OFF OFF
No hay flujo de refrigerante
Condición U. Int.
ON ON
ON OFF
OFF OFF
Control de Unidades Exteriores– On / Off
OFF OFF OFF OFF OFF
ON OFF OFF OFF ON
ON OFF OFF OFF OFF
*Thermo off
ON OFF ON OFF ON
*Thermo off
* Si cualquier unidad entra en “Thermo On” la u. exterior se encenderá.
*Thermo on
*Thermo on
ON OFF OFF OFF ON
ON OFF ON ON ON
ON OFF ON ON ON
5.2kw 5.2kw 5.2kw 5.2kw
5.2kw 5.2kw 5.2kw 5.2kw
5.2kw 5.2kw 5.2kw 5.2kw
5.2kw
15.6kw
*Thermo off
5.2kw
*Thermo off
Capacidad Objetivo
Unidad exterior
Control de Capacidad– Unidad exterior
□
29 ‘
Comparación VRF vs. Chiller
Sistema VRF Chiller
Expansión Directo Indirecto
Condensación Aire y Agua Aire y Agua
Método de intercambio Refrigerante Agua
Casa de máquinas Única o dividida Única
30 ‘
Intercambio de Energía:
Ducto 42” Tubería de refrigerante 5/8” Tubería 2”
Todas las tuberías mueven la misma cantidad
de energía !!!
□ Comparación VRF vs. Chiller
31 ‘
Ventajas del Sistema VRF
1. Diseño modular e instalación simplificada
2. No desfigura la fachada del edificio
3. Menor espacio de “shafts” para tuberías de refrigerante
4. Es posible subdividir los espacios
5. Fácil instalación sin mayor impacto a la estructura
6. Todas las partes del sistema se integran en un sólo fabricante.
7. Control individual por ambiente
8. Operación en enfriamiento y calentamiento
9. Pequeñas variaciones de la temperatura deseada
10. Bajo consumo en cargas parciales (compresor inverter)
11. Es posible distribuir el consumo de electricidad
12. Sistema de control centralizado integrado
13. Bajo nivel de ruido, 54 a 63 dB (A) (unid. Exteriores)
32 ‘
Desventajas del sistema VRF
1. Costo inicial (sólo equipos)
2. Mantenimiento de unidades interiores (en comparación con grandes manejadoras)
3. Difícil control de CO2 o humedad
4. Se requiere de otras soluciones para cuartos estériles (hospitales, laboratorios)
5. Mayor costo y posibilidad de fugas de refrigerante si la instalación o mantenimiento no es hecho de manera correcta.
33 ‘
Ventajas de los sistemas de Agua Helada
1. Posibilidad de controlar el calor latente, humedad y filtros especiales (cuartos estériles)
2. Menor volumen de refrigerante
3. Mejor desempeño en habitaciones con poco cambio de carga térmica.
34 ‘
Desventajas de los Sistemas de Agua Helada
1. Instalación centralizada (dificultad para expansión/ cambios)
2. Mayor peso sobre la estructura
3. Mayor impacto en la instalación:
Sistema de bombas de agua helada
Casa de máquinas
Sistemas de ductos
4. Múltiples suplidores para el mismo sistema
5. Sólo enfriamiento
6. El sistema de control es tercerizado
7. Alto nivel de ruido en el cuarto de máquinas
Suplidor Único
VRF
Válvulas Sensores
Bombas
Filtros
Múltiples proveedores
Water Chiller
AHU
Chiller
FCU
Torre de enfriamiento
Controles
Tanque de expansión
Comparación entre VRF y Agua Helada
8.91
10.90
9.83 10.20
11.65
8.91
14.70 15.25
18.90 18.41
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
Split / Self Screw Chiller Scroll Chiller Screw Chiller withFrequency Driver
DVM S
Efic
iên
cia
(Btu
/W)
Efficiency between equipment’s
EER
IEER
38 ‘
Scroll Chiller Screw Chiller DVM S Split / Self
+
BAG
+
BAG
+
FCU
+
FCU
Comparación entre VRF y Agua Helada
39 ‘
8.91 9.08
8.33 8.59
11.65
8.91
12.68 13.09
15.69
18.41
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
16.00
18.00
20.00
Split / Self Screw Chiller Scroll Chiller Screw Chiller withFrequency Driver
DVM S
Efic
iên
cia
(Btu
/W)
Efficiency between equipment’s
EER
IEER
Comparación entre VRF y Agua Helada
Adquisición del aire acondicionado: 3 a 5% Consumo eléctrico: aprox. 50%
Ide
aliz
ació
n d
el
pro
yect
o
Dis
eñ
o y
p
roye
cció
n
Co
nst
rucc
ión
Uso
y
op
era
ció
n
Re
no
vaci
ón
Costo de operación de un edificio en un período de 50 años: