Subsistemes de producció final centralitzada d’ACS · 2010-06-21 · Aigua Calenta Sanitaria...

Subsistemes de producció final centralitzada d’ACSedificació: sector terciari i residencial centralitzat.

Excellence in hot water

1

Aigua Calenta Sanitaria – Instal·lacions centralitzades

Excellence in hot water2


Escenari normatiu:

Obligat compliment:CTE: DB HS4

DB HERITEDecret eco-eficiencia


Decret eco-eficienciaQualificació energètica

Nous objectius associats:Us d’energies renovablesEficiència energèticaCondicions higienico-sanitaries


Objecte de les instal·lacions d’ACS:ConfortPrestacions


Nous objectius associats:Condicions sanitàriesEficiència energèticaUs d’energies renovables


SuportableEquitatiu

Consum Energètic


Viable

Sostenible

Confort Prestacions

Econòmic


L'energia útil que el bescanviador i generador de calor proporcionin al sistema ha de ser capaç de cobrir la demanda en un període establert que és:

E (Wh) = Qp (l) · (TªACS – TªAF) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C)On:

E = Energia (Wh)


E = Energia (Wh)Qp = Cabal durant el període en litres.TªACS = Temperatura de consum de l'ACS (°C) TªAF = Temperatura de l'aigua freda de la xarxa. (°C)


• Preparació

• Disposició de servei

• Servei Consum

Cicle energètic


• Servei Consum

• recuperació

energètic ACS


Preparació

Posada a regim de l’instal.lació.P (Wh) = Vac (l.) · (TªAc – TAF) · 1.16 · T(h)


Repós

Pèrdues: Acumulació, circuit distribució, circuit de retorn.P (Wh) = PAc [S· λ·e (Tac – T amb)] + PCr ([S· K·e (Tcr –Tamb)]


Consum del generador de calor + pèrdues circuits + pèrdues acumulació P = [Qp · (TACS – TAF) - VACS · (TªAc – TAF) · Fua] / f

Servei Consum


P = [Qp · (TACS – TAF) - VACS · (TªAc – TAF) · Fua] / f

Tornada als valors inicials de l’etapa de repós:P (Wh) = Vac (l.) · (TªAc – TfAc) · 1.16 · T(h)

recuperació


L'energia proporcionada per el sistema es la suma de la que aporta la font de calor (Caldera + bescanviador) més l' emmagatzemada als dipòsits d'acumulació en cas d’existir.

L'energia que aporta la producció, resulta:

E (Wh) = P (W) · T · f On:


On:E = Energia P = Potència Útil de les calderes.f = factor que inclou les pèrdues per bescanviador*, acumulació, distribució i recirculació.T = hores resultants del període establert .

*Depenen del sistema de bescanvi


Pèrdues tèrmiques

Acumulació

Pèrdues tèrmiques Distribució

Rendiment energètic generador


Consum elèctric

Rendiment energètic

bescanviador


L‘ objectiu principal (Donat que es el mes efectiu) es reduir les pèrdues que conformen el factor “f”, i millorar el rendiment útil del conjunt Font d’energia + Bescanvi = P(W), a mes d’altres possiblitats.

E (Wh) = P (W) · T · f On:


On:

P = Potència Útil de les calderes.f = factor que inclou les pèrdues per bescanvi*, acumulació,

circuit primari, circuit de distribució i recirculació.

*Depenèn del sistema de bescanvi


SuportableEquitatiu

Consum Energètic


Viable

Sostenible

Confort Prestacions

Econòmic



E (Wh) = P (W) · T · f


• Preparació

• Disposició de servei

• Servei Consum

Cicle energètic


• Servei Consum

• recuperació

energètic ACS


càlcul d’una instal.lació d’ACS en l’etapa de consum.


On:P = Potencia útil del generador de calor


P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el període considerat puntaTªACS = Temperatura de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªAc = Temperatura de l’acumulacióFua = Factor d’us de l’acumuladorf = Factor de pèrdues per bescanvi, distribució.


Càlcul d’una instal.lació d’ACS




P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el període considerat puntaTªACS = Temperatura de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªAc = Temperatura de l’acumulacióFua = Factor d’us de l’acumuladorf = Factor de pèrdues per bescanvi, distribució.




On:TªACS = Temperatura de consum de l’ACS


Temperatura de consum final, independentment de les temperatures d’acumulació o distribució, ja que la barreja en el punt de consum en determina el seu cabal i temperatura finals.

Valor usual = 40⁰C. - Valor mínim 38,5 ⁰C.




On:


TªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxa

Variable segons l’ ubicació de l’ instal.lació i època de l’any, en el càlcul d’ACS cal considerar el valor mes desfavorable.

Valor defecte = 10⁰C. / 5 ⁰C


Càlcul ACS:


On:TªAc = Temperatura de l’acumulació

La temperatura de l’aigua acumulada ha d’esser, per raons sanitàries,


La temperatura de l’aigua acumulada ha d’esser, per raons sanitàries, superior a la temperatura de consum, en el cas dels edificis subjectes al RD 865/2003 “Legionella”, serà >60⁰C, la temperatura de distribució no cal que sigui a la mateixa temperatura, i la seva condició més desfavorable es >50 ⁰C en el circuit de retorn.

La utilització de temperatures més altes millora la capacitat de prestacions de l’acumulació.

El seu valor es a criteri del projectista i segons sistema d’ACS previst.




On:Fua = Factor d’us de l’acumulador


Fua = Factor d’us de l’acumulador


L'energia acumulada als dipòsits, que pot ser utilitzada durant el consum és: E = V · (TªA – TAF) · Fua

On:E = Energia V = Volum total acumulat (acumulació o interacumuladors).TªA = Temperatura d'acumulació de l'aigua, pot ser igual o superior a la d'ús.Fua = És el factor d'ús del volum acumulat, en els acumuladors, depènen de


Fua = És el factor d'ús del volum acumulat, en els acumuladors, depènen de la esveltesa geometrica, donat que hi ha una zona on la qual la temperatura resulta inferior a la de consum, fent que una quantitat de l’aigua no pugui esser utilitzada.Fua = 0,63 + 0,14· H/D (H i D: altura i diàmetre del dipòsit, respectivament). En els casos on hi ha diversos dipòsits connectats hidràulicament en sèrie, el factor s'aplicarà a un sol, els altres contribuiran amb el seu volum total; si la connexió és en paral·lel afecta tots. (Font: IDAE)

Fua


27Excellence in hot water27


29Excellence in hot water

29


L'energia acumulada als dipòsits, que pot ser utilitzada durant el consum és: E = V · (TªA – TAF) · Fua

On:E = Energia V = Volum total acumulat (acumulació o interacumuladors).TªA = Temperatura d'acumulació de l'aigua, pot ser igual o superior a la d'ús.Fua = És el factor d'ús del volum acumulat, en els acumuladors, depènen de


Fua = És el factor d'ús del volum acumulat, en els acumuladors, depènen de la esveltesa geometrica, donat que hi ha una zona on la qual la temperatura resulta inferior a la de consum, fent que una quantitat de l’aigua no pugui esser utilitzada.Fua = 0,63 + 0,14· H/D (H i D: altura i diàmetre del dipòsit, respectivament). En els casos on hi ha diversos dipòsits connectats hidràulicament en sèrie, el factor s'aplicarà a un sol, els altres contribuiran amb el seu volum total; si la connexió és en paral·lel afecta tots. (Font: IDAE)




On:f = Factor de pèrdues


Es el resultat de:∑ pèrdues (Circuits + Bescanvi ) / E (Wh) necessaria

Durant el període de consum establert.Les pèrdues durant el període en disposició de servei son mès reduides, o sigui

que ja seràn cobertes.Valor per defecte 0,92 (Retorn ) – 0,95 (S.Retorn)


Fua + f

f


P (W)

f






P = Potencia útil del generador de calorVACS = Volum d’acumulació d’ACSQp = Cabal durant u període de temps


InstantàniSemi- Instantàni

Per dimensionar l’ instal·lació de producció d'ACS ha de considerar-se que l'energia aportada (producció més acumulació) ha d'igualar a la consumida en el període punta; per això si els volums d'acumulació són menors les potències hauran de ser majors (sistemes de semi acumulació, o semi-instantanis) i si els volums d'acumulació són majors les potències podran ser inferiors (sistemes d'acumulació).


Semi- Instantàni

Semi- acumulació

Acumulació



P (W)P (W)

P (W)


Tipus demanda ACS

Condicionada

Sistemes de producció

Instantani

Semi

Càlcul

Consum total diari


Aleatòria

Acumulació

Semi

Instantani

Semi acumulació

Cabal màxim instantani


Tipus demanda ACS

Condicionada


Aleatòria


Tipus de demanda d’ACS:Periodes punta consum definit:

Vestidors industrials, camps esportius, comissaries, poliesportius, etc...

Normalment els usuaris son grups quantificables. (Torn activitat, grup esportiu, etc...)

La demanda màxima es molt puntual i inferior als 30 min., es en tot cas impossible que depassi 1 hora.


min., es en tot cas impossible que depassi 1 hora.

Períodes punta aleatoris:Hotels, habitatges, residencies, gimnasos, etc...A pesar d’existir un programa funcional de l’edifici fidel

a la realitat d’us, les possibles variacions donat la seva individualitat fan difícil quantificar el període i consum punta.


Tipus demanda ACS

Condicionada


Aleatòria


Determinació del consum durant periodes punta Definits:

Nu / Np * Tu = pOn:

Nu = nº usuaris o usosNp = punts de consum Tu = Temps servei (No te perqué correspondre amb el temps de consum)

p = Periode punta

P. exemple:


P. exemple: PoliesportiuAforament màxim recinte vestuaris: 50 persones (Nu)Temps consum : 3 minuts d’ACS 40ºC. Temps us del servei: 4 minuts (Tu)Cabal dutxa: 7 l/min.Cas 1 = 24 dutxes temporitzades (Np)Cas 2 = 12 dutxes temporitzades (Np)


Resultats:Cas 1:

50/24*4 = 8,33 minuts Periode punta50 * 3 * 7 = 1.050 litres d’ACS a 40ºC. (Qp)

Cas 2:50/12*4 = 16,66 minuts periode punta50 * 3 * 7 = 1.050 litres d’ACS a 40ºC. (Qp)

Consideració important:El periode punta es repetirà al cap de 1 hora d’iniciar-se, cal tenir en

compte el temps de recuperació del sistema d’acord:


compte el temps de recuperació del sistema d’acord:

Temps de recuperació = Temps d’us – 60 minutsCas 1:

50/24*4 = 8,33 minuts Periode punta Temps de recuperació del sistema 60 – 9 = 51 minuts

Cas 2:50/12*4 = 16,66 minuts periode punta Temps de recuperació del sistema 60 – 17 = 43 minuts


La potència durant el període de consum resulta:


P = [1050 · (40 – 10) - 500 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 8.928 WP = [1050 · (40 – 10) - 200 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 22.857 W


On:P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el període considerat puntaTªACS = Temperatura de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªAc = Temperatura de l’acumulacióFua = Factor d’us de l’acumuladorf = Factor de pèrdues per bescanvi, distribució.


La recuperació del sistema:

P = [1050 · (40 – 10) - 500 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 8.928 WP = [1050 · (40 – 10) - 200 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 22.857 W

50 Usuaris 24 dutxesE (Wh) = 500 (l) · (60 – 10) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/51) (min) = 34.118 WhE (Wh) = 200 (l) · (60 – 10) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/51) (min) = 13.647 Wh

50 Usuaris 12 dutxes



Aquest problema es molt usual en instal.lacions que usen l’efecte Joule de la electricitat per la producció d’ACS.

34.118 kWh > 8.928 W 40.465 kWh > 8.928 W

No tenim potencia per recuperar el sistema


Per determinar la potencia del generador cal aplicar-hi el temps de preparació/recuperació del sistema:

P (Wh) = VACS (l) · (TªAc – TªAF) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/Tr) (min)

VACS (l) = P (Wh) ÷ [(TªAc – TªAF) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/Tr) (min)]


On:P = Potencia útil del generador/bescanviador de calorTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªAc = Temperatura de consigna d’acumulacióTr = Temps de recuperació establert

POTENCIA MÍNIMA DEL GENERADOR/BESCANVIADORACUMULACIÓ NECESSARIA D’ACORD A LA POTENCIA DISPONIBLE


Analitzar La potència durant el període de consum:


Analitzar el temps de recuperació del sistema:


P (Wh) = VACS (l) · [(TªAc – TAF) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/Tp) (min)]


La recuperació del sistema:

P = [1050 · (40 – 10) - 500 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 8.928 WP = [1050 · (40 – 10) - 200 · (60 – 10) · 0,91] /0,98 = 22.857 W



E (Wh) = 200 (l) · (60 – 10) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/51) (min) = 13.647 Wh



Tipus demanda ACS

Condicionada


Aleatòria



On:P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el període considerat punta


Qp = Consum d’ACS en el període considerat puntaTªACS = Temperatura de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªAc = Temperatura de l’acumulacióFua = Factor d’us de l’acumuladorf = Factor de pèrdues per bescanvi, distribució.


1•Analitzar el consum: Usuaris, entorn, estacionalitat, etc...•Analitzar el consum: Usuaris, entorn, estacionalitat, etc...


2• Quantificar períodes i cabals punta de consum • Quantificar períodes i cabals punta de consum

3• Disseny sistema adequat al període punta triat. • Disseny sistema adequat al període punta triat.


El problema fonamental és conèixer el cabal punta (Qp), tant en valor com en durada, per al qual no hi ha dades oficials ni normes establertes.

Hotel Negocis dia

HotelQp:

1 hora

1• Analitzar el consum: Usuaris, entorn, estacionalitat, etc...• Analitzar el consum: Usuaris, entorn, estacionalitat, etc...


0 0 0 0 0

1

3

6

1

2

3

1

2

3

2

1 1 1 1

2

4

5

0 0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

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

0:0

0

1 hora<60 min. Qp 2 hores

Qp periodepunta

Aigu

a Cale

nta San

itaria –In

stal·lacion

s cen

tralitzade

s

1

2

5

3

11

1

2

3

2

11

1

2

4

3

1

Hab

itatge d

ia

Ho

tel N

ego

cis dia

Exce

llen

ce

in h

ot w

ate

r5

2

00

00

0

11

11

11

11

00

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

00

00

0

1

3

6

1

2

3

1

2

3

2

11

11

2

4

5

00

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


6 6 6

Gimnàs dia

1 1

2

3 3 3

1 1 1

3 3

4 4

5

4

2

Poliesportiu dia


0 0 0 0 0 0

1 1 1

2 2 2 2

1

3 3

4 4 4

1

0

0 0 0 0 0 0

1 1 1 1 1

0 0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

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

0:0

0

Aigu

a Cale

nta San

itaria –In

stal·lacion

s cen

tralitzade

s

1

44

33

1

3

2

11

3

1

Re

side

ncia ge

riatrica dia

Exce

llen

ce

in h

ot w

ate

r5

4

00

00

00

11

1

00

00

11

00

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

00

00

00

1

3

1

22

0

2

3

2

00

0

2

3

4

00

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

Re

side

ncia e

stud

iants d

ia


1

4 4 4

3

2

Hotel Negocis Hora

Gimnàs Hora


1

0:10 0:20 0:30 0:40 0:50 1:003

4

3

4

2

5

0:10 0:20 0:30 0:40 0:50 1:00


• UNE 149.201/07

• AFNOR

Període consum

• CTE DB HE

• Decret ecoeficiencia

• UNE 94005:2004

2• Quantificar cabals de consum en períodes punta. • Quantificar cabals de consum en períodes punta.


• AFNOR

• Mètode Montecarlo

Cabal màxim instantani i

10 minuts punta

• Anàlisi del consum diari

consum màxim

• UNE 94005:2004

Total consum dia


Càlcul

Consum total diari


Cabal màxim

instantani


Consum total diari

Taules CTE DB SH5


Taules CTE DB SH5

Decret Eco-eficiencia

Norma UNE 94002/2005


Consum total diari, demanda de referència Litres ACS/dia :

por: 60ºC (CTE DB-

HE4)

Consum 40ºC.

Consum 45ºC.

Habitatges unifamiliars persona 30 50,00 42,86Hospitals i cliniques Llit 55 91,67 78,57

Hotel **** Plaça 70 116,67 100,00Hotel *** Plaça 55 91,67 78,57

Hotel/Hostal ** Plaça 40 66,67 57,14Hostal/Pensió * Plaça 35 58,33 50,00

Residencia (Geriatrics, estudiants, etc) Llit 55 91,67 78,57Vestuaris/Dutxes col.lectives (Temporitzades) Servei 15 25,00 21,43

Vestuaris/Dutxes col.lectives (No Temporitzades) Servei 21 35,00 30,00


Escoles alumne 3 5,00 4,29Comissaries, acuarteraments persona 20 33,33 28,57

Fábriques i tallers persona 15 25,00 21,43Administratius persona 3 5,00 4,29

Gimnassos usuari 20 33,33 28,57Gimnassos usuari 25 41,67 35,71Bugaderia kilo de roba 3 5,00 4,29Bugaderia kilo de roba 5 8,33 7,14Cafeteries apat 1 1,67 1,43

Peluqueries servei 15 25,00 21,43No acceptables:

Camping emplaçament 40 66,67 57,14Habitatges multifamiliars persona 22 36,67 31,43


La quantitat d’ACS que caldrà subministrar al llarg de un dia:

1 • Quantificar el consum.• Quantificar el consum.


Cu · N

Cu = Consum unitari us/ususariN = Usos/Usuaris previstos per el programa funcional de l’edifici


P = [Qp · (TACS – TAF) - VACS · (TªACS – TAF) · Fua] / f

Hotel Negocis dia

Hotel


0 0 0 0 0

1

3

6

1

2

3

1

2

3

2

1 1 1 1

2

4

5

0 0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

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

0:0

0

Qp periodepunta


Instal.lació d’ACS

Hotel***,Residencia estudiants, Geriàtric, etc...

100 usuaris

Consum total diari per usuari 55 l/60⁰C – 91,67 l/40⁰C

Consum total diari : 5.500 l/60⁰C – 9.166 l/40⁰C


Consum total diari : 5.500 l/60⁰C – 9.166 l/40⁰C

Consum en període punta 120 min.:30% - 1.650 l. 60 minuts50% - 2.750 l. 60 minuts60% - 3.300 l. 60 minuts 70% - 3.850 l. 120 minuts80% - 4.400 l. 120 minuts


Analitzar La potència durant el període de consum:


Analitzar el temps de recuperació del sistema:


P (Wh) = VACS (l) · [(TªAc – TAF) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 60/Tp) (min)]

Prestacions 2 Qp obtinguts: Cabal màxim en 10 minuts / Cabal perìode punta (60/120 min.)


Càlcul

Consum total diari


Cabal màxim

instantani


Cabal màxim instantani

Norma UNE 149.201/07




Càlcul del cabal punta màxim instantàni:

Els cabals instantanis s'obtenen amb la suma de els cabals de tots els aparells de l'edifici, aplicant un coeficient de simultaneïtat d'ús, ja que no tots els aparells d'un mateix edifici s'utilitzen al mateix temps.

Encara que no hi ha una norma de compliment obligatori en la que s'indiquin els coeficients de simultaneïtat, poden utilitzar-se les dades obtingudes amb l'aplicacióde la Norma UNE 149.201/07, en la qual els cabals instantanis es tenen amb l'expressió


de la Norma UNE 149.201/07, en la qual els cabals instantanis es tenen amb l'expressió següent:

Qc = A · (QT)B + C


Tabla 2.1 Caudal instantáneo mínimo para cada tipo de aparato

agua fría ACS

Tipo de aparato [dm3/s] [dm3/s] Lavamanos 0,05 0,03Lavabo 0,10 0,065Ducha 0,20 0,10Bañera de 1,40 m o más 0,30 0,20Bañera de menos de 1,40 m 0,20 0,15Bidé 0,10 0,065


Bidé 0,10 0,065Fregadero doméstico 0,20 0,10Fregadero no doméstico 0,30 0,20Lavavajillas doméstico 0,15 0,10Lavavajillas industrial (20 servicios) 0,25 0,20Lavadero 0,20 0,10Lavadora doméstica 0,20 0,15Lavadora industrial (8 kg) 0,60 0,40Grifo aislado 0,15 0,10


Càlcul del cabal màxim instantani:

Qc = A · (QT)B + CEssent:

Qc: Cabal simultani de càlcul (l/s).QT: Cabal total, suma de tots els aparells de l'edifici (l/s).A, B i C: Coeficients que depenen del tipus d'edifici, dels cabals totals de l'edifici i dels cabals màxims per aparells.


l'edifici i dels cabals màxims per aparells.



Qc = A · (QT)B + C10 minuts Qp = A · (QT)B + C · 60 · 10

QU: Cabal major dels aparells unitaris (l/s).


Instal.lació d’ACS:

•Hotel***,ResidenciaEstudiants,Geriatric

•50 habitacions, recinte humit: Rentamans, dutxa, bidet.

•Consum total diari : 5.500 l/60⁰C

•Cabal màxim instantani:


•Cabal màxim instantani: (0,065+0,065+0,15)·50 = 14 l/s. Qc = 0,698 · (14)^0,5 – 0,12 = 2,49 l/s/60⁰C

•Cabal màxim 10 minuts: 1.495 l. /60⁰C = 2,49 l/s. · 60 s · 10 m.



Instantani

Semi


Acumulació

Semi

Instantáni

Semi acumulació




Semi- acumulació

Acumulació



Instantani

Semi


Acumulació

Semi

Instantáni

Semi acumulació


Sistemes instantanis:•El seu objecte es la producció instantània dela quantitat d’ACS precisa en cada moment.•La potencia aplicada es igual a la demandamàxima d’ACS.•No es aplicable en la majoria de usos delsector terciari ni en els habitatgescentralitzats.


centralitzats.•L’estalvi de pèrdues d’acumulació no esjustifiquen en les pèrdues del sistema debescanvi.•No existeix un marge de seguretat enpossibles demandes no previstes.


Sistemes instantanis:

•El càlcul del sistema necessari es:

P = [Qp · (TACS – TAF)] / f


On:P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el periode considerat puntaTªACS = Temperatua de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaf = Factor de pèrdues per bescanvi, recirculació, distribució,



Instantani

Semi


Acumulació

Semi

Instantáni

Semi acumulació




Semi- acumulació

Acumulació



Hotel Negocis dia

Hotel


0 0 0 0 0

1

3

6

1

2

3

1

2

3

2

1 1 1 1

2

4

5

0 0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

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

0:0

0

Qp periodepunta



Es té una equació amb tres incògnites: el cabal durant la punta, el volum d'acumulació i la potència a instal·lar; la potènciaserà major quant major sigui el consum en punta i quant de menor sigui el volum deacumulació.

El problema fonamental és conèixer el cabal punta (Qp), tant en valor com en durada d'aquesta, per al qual no hi ha dades oficials publicats ni normes establertes.


durada d'aquesta, per al qual no hi ha dades oficials publicats ni normes establertes.Hipòtesis conservadores, que comporten sistemes que no presenten

problemes de funcionament, són prendre com a consum en l'hora punta el 50% delconsum total diari en edificis com a habitatges i hotels, mentre que en poliesportius el consum presenta més puntes, per la qual cosa es pot considerar que en l'hora punta es té un consum del 30% del mig diari.


SISTEMA ACUMULACIÓ



Trets caracteristics dels sistemes d’acumulació:

•Disseny basat en molt poca informació del consum•Gran quantitat d'aigua calenta sanitària. •Relació acumulació/Potència > 15 L. / kWh. •Temps de preparació/recuperació superiors a 60 minuts. •Connexió en sèrie sobre l'aigua sanitària.


•Connexió en sèrie sobre l'aigua sanitària.•El bescanviador de calor es preferiblement a l'exterior dels dipòsits.•Temps de permanència de l‘ACS a l'espera del seu consum molt alt (>6 hores)•Precisen de boca d’home per a manteniment.


Per dimensionar l’ instal·lació de producció d'ACS ha de considerar-se que l'energia aportada (producció més acumulació) ha d'igualar a la consumida en el periodepunta; per això si els volums d'acumulació són menors les potències hauran de ser majors(sistemes de semiacumulación, o semiinstantánis) i si els volums d'acumulació són majors les potències podran ser inferiors (sistemes d'acumulació).

La potència a instal·lar resulta:

P = [Qp · (TACS – TAF) - VACS · (TªACS – TAF) · Fua] / fOn:


On:P = Potencia útil del generador de calorQp = Consum d’ACS en el periode considerat puntaTªACS = Temperatua de consum de l’ACSTªAF = Temperatura d’aigua freda de la xarxaVACS = Volum d’acumulació d’ACSTªACS = Temperatura de l’acumulacióFua = Factor d’us de l’acumuladorf = Factor de pèrdues per bescanvi, recirculació, distribució, acumulació,etc…)


Cabal màxim instantani i 10 minuts punta





Càlcul del cabal màxim instantani: Qp:

QC = A · (QT)B + CEssent:

QC: Cabal simultani de càlcul (l/s).QT: Cabal total, suma de tots els aparells de l'edifici (l/s).A, B i C: Coeficients que depenen del tipus d'edifici, dels cabals totals de l'edifici i dels cabals màxims per aparells.


l'edifici i dels cabals màxims per aparells.



QU: Cabal major dels aparells unitaris (l/s).

10 minuts Qp = A · (QT)B + C · 60 · 10


Cabal consum màxim

AFNOR i altres


AFNOR i altres


AFNOR i altres

Habitatges:Simultaneitat entre aparells (A cada habitatge):

f1 = (Na – 1)^-0,5 Simultaneitat entre vivendes

f2 = 19 + Nh / (10 * (Nh-1))Simultaneitat total de l’edifici:


Simultaneitat total de l’edifici:fk = f1 · f2

Cabal consum màxim:Qp = Qt (l/h) · fk = 60 minutsQp = (Qt (l/h) · fk) 2 = 120 minuts

On:Na = nombre aparells per habitatge.Nh = Nombre d’habitatges.Qt = Suma cabal instantani de tots els aparells instal.lats a l’edifici.fk = Factor total de l’edifici.Qp = Cabal consum màxim.


AFNOR i altres

Edifici terciaris:

Factor de simultaneitat total de l’edifici:fk = ((Na-1)^-0,5) + (f · 0,035) · (1+log(log Na))

Cabal màxim de consum de l’edificiQp = Qt · fk


Qp = Qt · fk

On:fk = Factor a aplicar a la suma de consum del total d’aparells instal.latsNa = Nombre d’aparells instal.latsf = Factor segons tipus d’edifici Qp = Cabal màxim de consum Qt = Suma cabal instantani de tots els aparells instal.lats a l’edifici.


f Edifici tipus Consum tipus

1 Oficines, centres Comercials, museus, etc...

Gran nombre d’usuaris amb consum individual baix, períodes punta moltaleatoris.

2 Habitatges, hotel turisme familiar, residencies amb horari lliure de disposició de serveis, etc...

Gran nombre d’usuaris amb consum individual important, períodes punta molt aleatoris.


3 Hotels, Hospitals, residencies estudiants, geriàtrics, etc...

Nombre màxim d’usuaris molt determinat amb consum individual important o molt important, períodes punta molt definits.

4 Gimnasos, centres esportius, etc... Nombre màxim d’usuaris molt elevat i determinat amb consum individual important o molt important, períodes punta molt definits.



Instantani

Semi


Acumulació

Semi

Instantáni

Semi acumulació




Semi- acumulació

Acumulació


SEMI - CUMULACIÓ



Trets característics del sistemes de semi-acumulació:

•Potència tèrmica adequada a la demanda de períodes punta de 60-120 minuts. •Relació acumulació/Potència > 5 L. / kWh .•El temps de preparació/Recuperació és inferior als 60 minuts. •Es redueix el volum ocupat pels acumuladors. •El temps de permanència de l'aigua de consum en l'acumulador es molt reduït.


•El temps de permanència de l'aigua de consum en l'acumulador es molt reduït. •Pel fet que el volum d'emmagatzemament és petit, a la pràctica impossibilitat d'estratificació i al curt temps de recuperació, la seva disposició i connexió en paral·lel en tots dos circuits (primari i secundari), és del tot admissible,



Instantani

Semi


Acumulació

Semi

Instantáni

Semi acumulació




Semi- acumulació

Acumulació


SEMI - INSTANTANI



Trets característics del sistemes semi-instantanis :

•Potència tèrmica adequada a demanda en períodes punta de 60/120 min. •Mínima acumulació.•Temperatura de treball >80ºC., possible.•Relació acumulació/Potència <3 L./kWh. •El temps de preparació és inferior als 30 minuts.


•El temps de preparació és inferior als 30 minuts. •El temps de permanència de l'aigua de consum en l'acumulador es mínim. •La possibilitat de modular la potència calorífica a destinar, evita l'efecte indesitjat de contínues arrencades per a petites demandes.


Pèrdues tèrmiques


Consum elèctric

tèrmiques Acumulació

Rendiment energètic generador

Rendiment energètic

bescanviador


Volum de preparació a temperatura diferent de 60⁰:VACS = D60 °C · (60 – TAFCH)/(TACS – TAFCH)

Essent:

3

• Calcular al volum d’acumulació d’acord a la temperatura d’acumulació (Si es diferent a la de consum).

• Calcular al volum d’acumulació d’acord a la temperatura d’acumulació (Si es diferent a la de consum).


Essent:VACS: Volums d'ACS a una temperatura (ACS)diferent de 60 °C.D60 °C: Consum d'ACS a 60 °C, valor indicat enTaules (CTE-HE4, Etc..).TACS: Temperatura (°C) de consum d'ACS diferent de60 °C.TAFCH: Temperatura (°C) més desfavorable de l'aigua de la xarxa.


Instal.lació d’ACS•Hotel***,ResidenciaEstudiants,Geriatric•100 usuaris•Consum total diari per usuari 55 l/60⁰C – 91,67 l/40⁰C•Temperatura de consum 40⁰C•50 habitacions, recinte humit: Rentamans, dutxa, bidet.•Edifici 1.500 m² utils•Consum total diari : 5.500 l/60⁰C – 9.166 l/40⁰C •Cabal màxim instantani:


•Cabal màxim instantani: (0,065+0,065+0,15)·50 = 14 l/s. Qc = 0,698 · (14)^0,5 – 0,12 = 2,49 l/s

•Cabal màxim 10 minuts: 1.495 l. •Periode punta: 120 minuts 100 %•Temperatura AF : 10 ⁰C •Temperatura del local: 20 ⁰C/25 ⁰C


6

4

5

Hotel Negocis dia

200

250

300

350

Demanda 40ºC [l/min.]:


0 0 0 0 0

1

3

1

2

3

1

2

3

2

1 1 1 1

2

0 0

1:0

0

2:0

0

3:0

0

4:0

0

5:0

0

6:0

0

7:0

0

8:0

0

9:0

0

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

0:0

00

50

100

150

0 6

12

18

24

30

36

42

48

54

60

66

72

78

84

90

96

10

2

10

8

11

4

12

0

11

6

Demanda 40ºC [l/min.]:


Intsal.lació acumulació:

Acumulador: 2.000 l.Temperatura d’acumulació: 60°CPotencia Bescanviador de plaques: 58 kWh útils

P (Wh) = 2.000 (l) · (60 – 10) (°C) · 1,16 (Wh/l·°C) · ( 0.5 = 120) (min) = 58.000 Wh



Intsal.lació semi-acumulació:

2 Acumuladors 445 l. : 890 l. totalTemperatura d’acumulació: 70°CPotencia util caldera: 176 kWh utils



Intsal.lació semi-instantani:

1 Generador (Acumulació) = 400 l. Temperatura d’acumulació: 80°CPotencia util generador : 220 kWh utils


100

120

140

160

Acumulació


Resultats Prestacions:

Total d’aigua servida: 4.375 l. / 40⁰CTemperatura final acumulador: 46,66⁰C.Consum punta 1 minut = 333 l. = 5,55 l/s

40

0

20

40

60

80

1 5 9

13

17

21

25

29

33

37

41

45

49

53

57

61

65

69

73

77

81

85

89

93

97

10

1

10

5

10

9

11

3

11

7

12

1

12

5

12

9

Tª Acum. Final [ºC.]: Tª Cons. ACS Final [ºC.]: Entalpia acumulada [MJ]:


51,6450,00

60,00

70,00

80,00

Semi-acumulació



0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

1 5 9

13

17

21

25

29

33

37

41

45

49

53

57

61

65

69

73

77

81

85

89

93

97

10

1

10

5

10

9

11

3

11

7

12

1

12

5

12

9

Series3 Series1 Series2



100

120

140

160

Semi-Instantani




54,04

0

20

40

60

80

1 5 9

13

17

21

25

29

33

37

41

45

49

53

57

61

65

69

73

77

81

85

89

93

97

10

1

10

5

10

9

11

3

11

7

12

1

12

5

12

9

Tª Acum. Final [ºC.]: Tª Cons. ACS Final [ºC.]: Entalpia acumulada [MJ]:




50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

Temperatura mitja tanc


0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

1,0

0

5,0

0

9,0

0

13

,00

17

,00

21

,00

25

,00

29

,00

33

,00

37

,00

41

,00

45

,00

49

,00

53

,00

57

,00

61

,00

65

,00

69

,00

73

,00

77

,00

81

,00

85

,00

89

,00

93

,00

97

,00

10

1,0

0

10

5,0

0

10

9,0

0

11

3,0

0

11

7,0

0

12

1,0

0

12

5,0

0

12

9,0

0

Tª Acum. Final [ºC.]: Acumulació Tª Acum. Final [ºC.]: Semi-acumulació

Tª Acum. Final [ºC.]: Semi-instantani Demanda ACS



200,00

250,00

300,00

350,00

Entalpía mitja tanc


0,00

50,00

100,00

150,00

1,0

0

5,0

0

9,0

0

13

,00

17

,00

21

,00

25

,00

29

,00

33

,00

37

,00

41

,00

45

,00

49

,00

53

,00

57

,00

61

,00

65

,00

69

,00

73

,00

77

,00

81

,00

85

,00

89

,00

93

,00

97

,00

10

1,0

0

10

5,0

0

10

9,0

0

11

3,0

0

11

7,0

0

12

1,0

0

12

5,0

0

12

9,0

0

Entalpia acumulada [MJ]: Acumulació Demanda ACS

Entalpia acumulada [MJ]: Semi-acumulació Entalpia acumulada [MJ]: Semi-instantani


Consideracions higienico-sanitaries:

•El temps de permanència de volum aigua acumulat es molt menor, a raó de:•Acumulació: > 6 hores•Semi - acumulació: > 2,7 hores•Semi - instantani: > 2 hores•La capacitat de precipitació de residus sòlids es directament proporcional a la quantitat d’aigua i el temps de permanència.


•La temperatura del aigua acumulada:•Acumulació: Durant un període de temps es situa en nivells de risc per legionella.•Semi - acumulació: Mai es en temperatura de legionella.•Semi - Instantani: Sempre es a temperatura de Shock tèrmic.

•La formació de biocapa es redueix sensiblement en el tanc de doble envòlvent.


Consideracions i resultats energètics:

La quantitat d’energia util emprada es al final del cicle útil es la mateixa.

SistemaDemanda energètica ACS kWh

PèrduesenergètiquesC.1º+C.2º+Ac

kWh

%s./demanda

útil ACS


kWh

Acumulació 145.795,7 9.639 6,61

Semi-acumulació 145.795,7 6.549 4,49 (-32%)

Semi-instantani 145.795,7 5.598 3,84 (-42%)

Semi-instantani Condensació 145.795,7 1.896 1,30 (-80%)


SuportableEquitatiu

Consum Energètic


Viable

Sostenible

Confort Prestacions

Econòmic


•Energètic :Disminució de les pèrdues energètiques

•Prestacions:Garantia de prestacions mes altes.Servei continuat

•Higienico-sanitaries:Altes tempratures anti legionella


Altes tempratures anti legionella Disminució de bio-capa

•Instal.lació:Disminució de l'espai destinat a instal.lacióDisminució del pes del sistema Millor integració amb sistemes solarsReducció de componentsUs d'acers Inoxidables / Duplex


GRACIES PER LA SEVA ATENCIÓGRACIES PER LA SEVA ATENCIÓGRACIES PER LA SEVA ATENCIÓGRACIES PER LA SEVA ATENCIÓ


Subsistemes de producció final centralitzada d’ACS · 2010-06-21 · Aigua Calenta Sanitaria...

Documents

Transcript of Subsistemes de producció final centralitzada d’ACS · 2010-06-21 · Aigua Calenta Sanitaria...