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OBJETIVO: AUMENTO DE LA EFICIENCIA
SERIE: NRL
ANTECEDENTES
Son muchas las instalaciones equipadas con
unidades terminales de agua que demandan frío
cuando las temperaturas exteriores presentan
un potencial de enfriamiento gratuito, es decir
cuando la temperatura exterior es inferior a la
temperatura de retorno de agua.
El número de horas y en consecuencia el ahorro
potencial derivado del empleo del free cooling
dependerá de las condiciones climáticas de la
zona, del calendario de uso y del perfil de la
demanda.
Es evidente que cuanto más alta sea la
Perfil de uso por Temperatura exterior
400
temperatura de consigna de la instalación
350
para la que se hayan diseñado las unidades
300
250
Nº horas
terminales, mayor será el potencial de
enfriamiento gratuito, ya que dispondremos
200
150
de más horas al año en las que la instalación
100
50
demandará frío con temperaturas exteriores
0
-5
suficientemente frías como para emplear el
0
5
10
15
20
25
30
35
Temperatura exterior (ºC)
Nº horas en uso
Nº horas totales
free cooling.
Con temperaturas de operación extremas no
4,00
hay ningún problema ya que el free cooling
3,50
térmica. El problema surge cuando las
temperaturas
exteriores
son
moderadas,
presenten un potencial de enfriamiento gratuito
(Tªext < Tª retorno) pero no sean suficientes para
satisfacer la carga térmica. En estos casos
será inevitable poner en marcha el circuito
frigorífico.
Factor de corrección capacidad Free-cooling
será suficiente para satisfacer la demanda
3,75
3,25
3,00
2,75
-15 °C
-20 °C
2,50
2,25
2,00
-5 °C
-10 °C
1,75
1,50
0 °C
1,25
5 °C
1,00
0,75
15 °C
10 °C
0,50
0,25
0,00
-20
-18
-16
-14
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
Tª retorno de agua [°C]
8
10
12
14
16
18
20
22
24
FICHA INNOVACIÓN
INNOVACIÓN: “FUNCIONAMIENTO SIMULTÁNEO FREE COOLING + RANKINE”
Cuando una planta frigorífica trabaja produciendo frío con temperaturas exteriores por debajo de
20ºC, debe prever un control de condensación que limite el caudal de ventilación, para evitar que
intervenga la seguridad por baja presión. Al reducir el caudal de ventilación para permitir que
la máquina frigorífica siga funcionando, perdemos el potencial de enfriamiento gratuito, ya que la
capacidad de intercambio de la batería de agua está directamente ligada al caudal de ventilación
que circule por ella. En consecuencia, si se pone en marcha el compresor porque la demanda lo
requiera, el autómata necesariamente reduce la ventilación y al hacerlo, perdemos la capacidad de
enfriamiento gratuito.
Evolución de la Temperatura exterior a lo largo de todo el año
30
25
Temperatura exterior
20
15
10
5
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
-5
Horas / año
En nuestro entorno geográfico, dado que mayoritariamente las temperaturas ambientales son
“moderadas”, esta circunstancia es muchísimo más frecuente que en climas fríos, ya que el número
de horas de operación con demanda de frío en las que la temperatura exterior tiene ese potencial de
enfriamiento gratuito pero es insuficiente para satisfacer íntegramente la demanda, es elevado. Aún
mas elevado será cuando se diseñen, siguiendo criterios de eficiencia, instalaciones con temperaturas
de consigna más altas.
Resulta en consecuencia tremendamente interesante, desde el punto de vista del ahorro energético,
implementar una solución que permita, cuando así se requiera, arrancar el compresor para satisfacer
la parte de la carga térmica que el free cooling no sea capaz de satisfacer pero garantizando el
aprovechamiento íntegro vía free cooling, que las condiciones climatológicas permitan.
Esta solución es la que hemos denominado “Funcionamiento Simultáneo Rankine + Free cooling“
La capacidad de intercambio de la batería condensadora de la planta enfriadora es función de sus
características geométricas y constructivas, del caudal de ventilación y del diferencial de temperaturas
entre los fluidos que intercambian calor (Refrigerante/aire).
Con temperaturas exteriores bajas y elevada ventilación, la presión de condensación cae drásticamente
porque “sobra” ventilación para unas condiciones de intercambio tan favorables, por eso habitualmente
se actúa sobre ésta para mantener parámetros de condensación razonables.
Nuestra aproximación al problema es diferente. No nos “sobra” ventilación sino que nos “sobra”
batería. Si la condensación se produjera en una batería condensadora “pequeña”, de menor superficie
de intercambio, sería necesario, incluso con temperaturas exteriores bajas, mantener una elevada
ventilación para disipar todo el calor de condensación y mantener la presión de condensación en
parámetros razonables. De ese modo podríamos aprovechar todo el potencial de enfriamiento gratuito
(Ventilación máxima por batería de agua) y frigoríficamente no tendríamos ninguna incompatibilidad.
Para conseguir esto, hemos fraccionado la batería condensadora en 2 o 3 baterías más pequeñas,
dependiendo del tamaño y hemos previsto los juegos de válvulas frigoríficas necesarios para derivar
el refrigerante a la fracción de batería condensadora que el autómata decide de acuerdo con un
algoritmo específicamente diseñado al efecto, así como válvulas en las descarga para succionar el
refrigerante de las baterías condenadas.
RÍ
AF
BA
TE
BA
TE
R
ÍA
RE
FR
E-C
EE
-C
OO
OO
LIN
G
LIN
G
EVAPORADOR
VÁLVULA 3 VÍAS
FICHA INNOVACIÓN
MEDIDA ADOPTADA
Este sistema permite en consecuencia las 3 modalidades de funcionamiento que se muestran en los
gráficos y plantea importantes ahorros energéticos respecto a máquinas provistas de free cooling
“tradicionales”
SÓLO FREE COOLING
FREE COOLING + RANKINE
SÓLO RANKINE
BENEFICIOS OBTENIDOS
Los ahorros energéticos que esta innovación plantea respecto a soluciones con free cooling “tradicional”
son realmente importantes según hemos podido constatar en las simulaciones de operación que
hemos realizado para diferentes lugares de utilización, perfiles de uso y de demanda.
Plantea aprovechamientos del free cooling entorno al 50% mayor y periodos de retorno de la
Temperatura aire externa
Ribera de Deusto, 70
48014 BILBAO
Tel. 94 476 01 39
Fax 94 475 24 02
Avda. Meridiana 350 4º A
08020 BARCELONA
Tel.: 93 278 06 20
Fax: 93 278 02 24
Pol. Ind. La Grela-Bens. C/Ermita, 48
15008 LA CORUÑA
Tel. 981 28 82 09
Fax 981 28 65 03
sólo
comp.
sólo rankine
free-c.
+
free-c.
Potencia frigorífica
Potencia absorbida
Temperatura agua producida 7˚C
E.E.R.
sólo
comp.
Temperatura agua producida 7˚C
rankine
+ free-c.
Coeficiente de prestación Pf/Pa
sólo
free-c.
Coeficiente correctivo de la potencia
inversión incluso inferiores a un año.
Temperatura aire externa
C/Arganda, 18
28005 MADRID
Tel. 91 473 27 65
Fax 91 473 25 81
Pol. Ind. Son Castelló. C/Teixidors, 30 - Nave 5
07004 PALMA DE MALLORCA
Tel. 971 70 65 00
Fax 971 70 63 72
Los Bimbaches 13 Local 2A
38107 SANTA CRUZ DE TENERIFE
Tel. 922 21 45 63
Fax 922 21 79 85