BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL EN SISTEMAS …blog.uclm.es/uvtnetwork/files/2013/03/Banco-de-ensayos-a-escala-re… · 1Carlos Fúnez Guerra (Conferenciante). 1Luis Mansilla Plaza

1Carlos Fúnez Guerra (Conferenciante).1Luis Mansilla Plaza

1Eusebio Angulo Sánchez-Herrera.1 Ricardo García Ródenas. 1Doroteo Verastegui Rayo.

BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL EN SISTEMAS

CLIMATIZACION BASADO EN GEOTERMIA.

1Universidad de Castilla la Mancha.

22/01/2015II ENCUENTRO DE EXPERIENCIAS DOCENTES EN EDUCACION SUPERIOR.1

INDICE.

1.ANTECEDENTES.

2. EL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN FUNCIONA.Y AHORA QUE HACEMOS?.

3. QUE INVESTIGACIÓNVAMOS A HACER?.

3.1. ESTUDIO DE SISTEMAS DE CAPTACIÓN GEOTÉRMICA.

3.2.ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DE BOMBAS DE CALOR.

3.3. ESTUDIO DE LOS DIFERENTES SISTEMAS RADIANTES.

3.4. ESTUDIOS RELACIONADOS CON EL SISTEMA DEVENTILACIÓN.

3.5. CERTIFICACIÓN DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN.

3.6. ESTUDIO DE SISTEMAS DE BOMBEO.

3.7. MONITORIZACIÓN DE INSTALACIÓN.

4. SITUACION ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO.

2 22/01/2015II ENCUENTRO DE EXPERIENCIAS DOCENTES EN EDUCACION SUPERIOR.

1. ANTECEDENTES.

� Se aprueba por parte de la UCLM la construcción de un edificio de laboratorios para la EIMIA.

� La Oficina de Gestión de Infraestructuras realiza el proyecto de detalle del edificio delaboratorios.

� Desde la EIMIA, se analiza el diseño del edificio el líneas generales y el diseño del sistema declimatización en particular.

� El diseño inicialmente previsto para el sistema de climatización es un sistema de VRV MULTISPLIT, con bomba de calor, con recuperación, para atender en toda época del año las demandastérmicas de las dependencias ocupadas.

� Del estudio detallado del sistema de climatización, se concluye que es un sistema de escasaeficiencia y que no muestra el compromiso que la EIMIA, tiene con la eficiencia energética.

� Se comienza a realizar un estudio detallado de los posibles sistemas de climatización alternativosbasados en energías renovables que tengan una eficiencia energética superior al inicialmenteprevisto en el proyecto.


1. ANTECEDENTES.• Propuesta compuesta fundamentalmente por:

• Energía geotérmica como fuente energética.

• Bomba de calor geotérmica o agua – agua.

• Sistema de distribución mixto, es decir, parte agua y parte aire.

• Suelo radiante / refrescante y techo radiante / refrescante para combatir las cargas sensibles.

• Ventilación por desplazamiento mediante red de impulsión y retorno de conductosutilizando Unidad de Tratamiento de Aire y la técnica de difusión por desplazamiento.

• Precalentamiento de ACS.

• La nueva propuesta del sistema de climatización utilizando energías renovables se presenta ala Oficina de Gestión de Infraestructuras de la Universidad de Castilla la Mancha.

• Tras el análisis de la Oficina de Gestión de Infraestructuras de la Universidad de Castilla laMancha, la EIMIA redacta el proyecto de climatización al completo para que seaintroducido como modificado en el proyecto original.


1. ANTECEDENTES.


2. EL SISTEMA DE CLIMATIZACION FUNCIONA, Y AHORA QUE HACEMOS?

� Se decide seleccionar un grupo de alumnos que estén cursando segundo curso paraformarles en las diferentes técnicas de climatización utilizadas en el edificio.

� Una vez que tienen una formación generalista de los diferentes sistemas declimatización utilizados, se comienza a centrar a cada uno de los alumnos entécnicas concretas con el objeto de que se especialicen y poder comenzar con lainvestigación.

� Se quiere hacer una investigación aplicada, es decir, investigación útil.

� Para ello se habla con empresas del sector de climatización en general y con lasempresas que han participado bien como suministradoras o como instaladora en eledificio Casiano de Prado con el objeto de firmar diferentes convenios.

� Se han firmado de momento, 4 convenios marco con empresas del sector declimatización y se encuentran en periodo de redacción convenios específicos condichas empresas.


3. QUE INVESTIGACION VAMOS A HACER?.� Estudio detallado de los diferentes sistemas de captación geotérmica, buscando la

configuración óptima del sistema de captación.

� Análisis del comportamiento de bombas de calor aire-agua o agua-agua durante periodos detiempo prolongados con una carga real, que en este caso es el edificio.

� Estudio detallado de los diferentes sistemas radiantes, combinación entre ellos ycombinación de estos sistemas con la el sistema de ventilación.

� Estudio de los sistemas de caudal constante y caudal variable en unidades de tratamiento deaire. Influencia de los diferentes componentes (recuperador entalpico, humectadoradiabático, variador de frecuencia, etc.,) en el rendimiento total del sistema.

� Certificaciones energéticas de edificios (Calener, LEED, etc.,) y posible desarrollo sistemade certificación para sistemas renovables.

� Estudio sistemas de bombeo a caudal constante frente a caudal variable.

� Monitorización total de la instalación, recogida de datos y análisis de resultados.


3.1. ESTUDIO SISTEMAS CAPTACION GEOTERMICA.� En la siguiente figura se puede observar la ubicación de las perforaciones. Se han

realizado 9 perforaciones verticales con distintas configuraciones debajo del edificioy 9 perforaciones helicoidales o hélix en terrenos adyacentes al edificio.


3.1. ESTUDIO SISTEMAS CAPTACION GEOTERMICA.� Sondas 1, 2 y 6. Estas tres sondas son de polietileno 100 con una configuración de sonda

doble diámetro 32 mm y con el mismo relleno, siendo la única diferencia entre ellas laprofundidad de la captación (Sonda 1 a 120 metros de profundidad, Sonda 2 a 60 metros deprofundidad y Sonda 6 a 20 metros de profundidad).

� Sondas 3 y 4. Estas dos sondas tiene la misma profundidad (100 metros), la mismaconfiguración (sonda simple diámetro 40 mm), mismo relleno y diferente material (Sonda 3PE-Xa, sonda 4 PE100).

� Sondas 5 y 7. Estas dos sondas deberían tener la misma profundidad (100 metros, pero porproblemas de ejecución la sonda 5 se quedo con 70 metros de profundidad), mismo relleno,mismo material (PEX) y diferente configuración (Sonda 5, su configuración es sonda doblediámetro 32 mm, sonda 7, su configuración es simple diámetro 40 mm).

� Sondas 8 y 9. Estas dos sondas tienen la misma profundidad (100 metros), la mismaconfiguración (sonda doble 32 mm), el mismo material (PE100) y distinto relleno.

� Comportamiento de las recientemente desarrolladas sondas helicoidales o Hélix. Estassondas tienen una longitud de 3 metros y un diámetro de 380 mm pudiendo extraer delterreno entre 400 y 700W por unidad.


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3.2. ANALISIS DE COMPORTAMIENTO BOMBAS DE CALOR.Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios, y se obtendrán conclusionesacerca del comportamiento de las diferentes bombas de calor con una carga real que es elpropio edificio Casiano de Prado.

Se podrán analizar rendimientos (ERR y COP)a diferentes cargas (puntuales, semanales,mensuales, anuales), cómo influyen losdiferentes refrigerantes en la eficiencia,diferentes configuraciones de bomba de calor,diferentes tecnologías (aire-agua, agua-agua,etc.,).

BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL DE BOMBAS DE CALOR Y SUS DIFERENTES COMPONENTES.

22/01/2015II ENCUENTRO DE EXPERIENCIAS DOCENTES EN EDUCACION SUPERIOR.

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3.3. ESTUDIO DE LOS DIFERENTES SISTEMAS RADIANTES.Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios con el objeto de obtenerconclusiones acerca del comportamiento de los diferentes sistemas radiantes implementadosen el edificio Casiano de Prado (suelo radiante / refrescante) y techo radiante / refrescante).

Se podrá analizar qué sistema es másadecuado en función de la climatología.

Se podría analizar la eficiencia de cada unode los sistemas en las distintas épocas.

Se podrá analizar la interacción entre ambossistemas.

Interacción de ambos sistemas con el sistemade ventilación por desplazamiento.

Diferentes configuraciones y sistemas decontrol asociados.


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3.4. ESTUDIOS RELACIONADOS SISTEMAVENTILACION.Se van a monitorizar, registrar y analizar los datos necesarios, con el objeto de sacarconclusiones acerca del comportamiento del sistema de ventilación del edificio Casiano dePrado (ventilación por desplazamiento a caudal variable con UTA ).

Se estudiará la diferencia existente entre trabajar a caudalconstante o a caudal variable, analizando el aumento de laeficiencia y el sobrecoste del sistema.

Se estudiará la eficiencia de cada uno de los componentes de laUTA como por ejemplo rueda entalpica, recuperador adiabático,etc., en cada una de las épocas del año.

Se estudiará la diferencia existente entre trabajar con la ruedaentalpica sin variador y con variador de frecuencia.

BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL DE UNIDADES DE TRATAMIENTO DE AIRE Y SUS DIFERENTES COMPONENTES.


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3.5. CERTIFICACION EFICIENCIA ENERGEDITA EDIFICACION.Se va a realizar la certificación energética del edificio Casiano de Prado utilizando el softwaredisponible (CALENER VYP, CALENER GT, LEED, etc.,) y se va a intentar desarrollar unsistema de certificación energética que recoja las técnicas relacionadas con las energíasrenovables como las que contiene dicho edificio. Adicionalmente se analizará como influyecada uno de los componentes de la instalación de climatización en la obtención de lacertificación energética.

DESARROLLO DE HERRAMIENTA PARA CERTIFIACIÓN ENERGÉTICA EN EDIFICACIÓN CON ENERGÍAS RENOVABLES.


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3.6. ESTUDIO SISTEMAS BOMBEO CAUDAL CONSTANTE VSCAUDALVARIABLE.Actualmente, por restricciones económicas todos los grupos de bombeo son a caudalconstante. Se analizará en función de la aplicación la idoneidad o no de que la bomba sea decaudal constante (por ejemplo las de la geotermia caudal constante inicialmente se piensa quees correcto) o caudal variable (los grupos de bombeos que impulsan a superficies radiantes yUTA se considera mas interesante que sean de caudal variable).

Igualmente se verá qué grupo de bombeo es mas rentable a medio plazo en instalaciones declimatización.

BANCO DE ENSAYO A ESCALA REAL DE GRUPOS DE BOMBEO PARA SISTEMAS DE

CLIMATIZACIÓN.


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3.7. MONITORIZACION DE LA INSTALACION.Todo el sistema de climatización será monitorizado de forma adecuada para poder recoger losdatos necesarios, analizar dichos datos y obtener resultados y/o sacar conclusiones de losdiferentes sistemas que componen la climatización del edificio Casiano de Prado.Igualmente, se podrá analizar el comportamiento de los diferentes instrumentos de campo(sondas de temperatura, sondas de presión, válvulas de 3 vías, interruptores de flujo,contadores energéticos, etc.,) así como los diferentes sistemas de control o PLC con el objetode ver que material de campo es mas adecuado en cada caso, así como determinar loselementos de campo que optimizan las estrategias de control.

BANCO DE ENSAYO A ESCALA REAL DE GRUPOS DE INSTRUMENTOS DE CAMPO

Y SISTEMAS DE CONTROL.


4. SITUACION ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE FUTURO.� El grupo de alumnos seleccionado han adquirido la formación generalista del sistema de

climatización y están centrados cada uno de ellos en temas concretos.

� Se han firmado varios convenios marco y se esta en proceso de elaboración y firma de losconvenios específicos de colaboración para el desarrollo de los diferentes estudios.

� Debido a los recortes presupuestarios no se pudo instrumentar y monitorizar la instalacióndesde el principio, con lo que se han analizado las necesidades, se han planificado en eltiempo y se ha decidido equipar la instalación con le material necesario.

� Ya se ha llevado a cabo la primera etapa de implementación de necesidades para poderrealizar los estudios marcados.

� LA EIMIA HA DE CONVERTIRSE EN REFERENCIA NACIONAL EN SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN BASADOS EN ENERGÍAS RENOVABLES HACIENDO

PARA ELLO USO DEL BANCO DE ENSAYOS A ESCALA REAL QUE ES EL EDIFICIO CASIANO DE PRADO.

� LA EIMIA HA DE SER EL VIVERO DE PROFESIONALES CUALIFICADOS PARA EL SECTOR DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE ENERGÍAS RENOVABLES.


MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCION.


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