HyPerformance Upgrade en un instituto de investigación, Taiwán
El sistema de agua fría del Instituto de Investigación de Tecnología Industrial (ITRI) de Taiwán enfrentaba el problema común del síndrome de Bajo Delta T en los sistemas tradicionales de caudal variable controlados por ON-OFF, lo que provocaba sobreflujo, incomodidad y ruido. Para solucionar este problema, el ITRI se asoció con el equipo de Ingeniería Hidrónica de IMI en Taiwán para mejorar el rendimiento y la eficiencia del sistema, consiguiendo un ahorro energético de hasta el 60%.
Este es un resumen del proyecto. Para más detalles sobre cómo se llevó a cabo la evaluación y los datos analizados para llegar a estas conclusiones, por favor, descargue el informe completo aquí.
El Proyecto
El Instituto de Investigación de Tecnología Industrial (ITRI) es una organización de investigación y desarrollo ubicada en Taiwán, que se dedica a promover el desarrollo industrial y la innovación tecnológica. Como parte de sus esfuerzos por reducir el consumo de energía y promover la sostenibilidad, el ITRI quería evaluar su sistema de climatización para identificar ahorros energéticos y mejorar el confort interior.
El sistema en cuestión se utilizaba para acondicionar el aire en dos edificios de uso mixto (oficinas y laboratorio de investigación), con una planta de agua fría que suministraba agua fría a ambos edificios, con una enfriadora centrífuga de 500RT y una enfriadora centrífuga de cojinetes magnéticos de 400RT funcionando en conjunto para proporcionar capacidad de enfriamiento.
El sistema de agua fría primario/secundario utilizaba un control de caudal constante en el lado primario, mientras que el lado secundario estaba dividido en tres bombas de zona con control de velocidad variable. El sistema también contaba con unidades de ventiloconvectores como unidades terminales, con una válvula de dos vías controlada ON-OFF en sistema de caudal variable como válvula de control para la unidad de ventiloconvectores.
Sin embargo, el sistema presentaba el síndrome de Delta T bajo, que provocaba un exceso del caudal de agua fría en condiciones de carga parcial, aunque el sistema estuviera en condiciones de diseño. Este problema reducía el rendimiento de las enfriadoras, lo que resultaba en un desperdicio de energía y un aumento del consumo energético de todo el sistema de climatización (HVAC).
El Reto Hidrónico
En Taiwán, el diseño típico de los sistemas de climatización de edificios comerciales incluye unidades de ventiloconvectores como unidades terminales y la válvula de control de la unidad de ventiloconvectores es una válvula de dos vías controlada ON-OFF en un sistema de caudal variable.
Sin embargo, los sistemas tradicionales de caudal variable controlados por ON-OFF se enfrentan a muchos problemas técnicos, principalmente relacionados con una prueba de ajuste y equilibrado inadecuada en el sitio, que provoca el síndrome de bajo Delta T, que consiste en un exceso del caudal de agua fría en condiciones de carga parcial. La prueba de ajuste y equilibrado inadecuada en el sitio es una de las principales razones por las cuales la mayoría de los sistemas de agua fría existentes sufren este síndrome, lo que genera disconfort y molestias acústicas.
Además, el coste energético de todo el sistema de climatización aumenta, ya que las bombas de velocidad variable del sistema de caudal variable no pueden reducir la frecuencia debido al funcionamiento inadecuado de las válvulas de control del sistema hidrónico.
El ITRI quería optimizar el sistema hidrónico para mejorar la eficiencia energética y el confort humano, logrando al mismo tiempo una temperatura ambiente estable sin oscilaciones.
La Solución
Con la política gubernamental de ahorro energético y reducción del dióxido de carbono aplicada en los últimos años, los equipos del sistema de aire acondicionado del ITRI ya habían sido sustituidos. Desde el primer plan de sustitución de la enfriadora centrífuga de cojinetes magnéticos para mejorar la eficiencia de funcionamiento de la enfriadora, hasta la instalación de un control de frecuencia variable en las bombas de agua fría, y la sustitución de las antiguas unidades de ventiloconvectores por otras nuevas, etc. Sin embargo, la optimización del control del sistema hidrónico no depende únicamente de disponer de equipos de alta eficiencia, sino de la eficacia con la que puedan funcionar de manera energéticamente eficiente.
La estrategia de optimización del sistema hidrónico para el sistema de aire acondicionado de IMI Hydronic Engineering consistió en:
• Instalar reguladores de presión diferencial en las ramas del sistema hidrónico y volver a realizar un TAB (prueba, ajuste y equilibrado) para todo el sistema hidrónico de agua fría en el sitio
• Ajustar la presión diferencial de cada regulador de presión diferencial en las ramas
• Optimizar el reglaje de la frecuencia de funcionamiento de la bomba de zona variable
Dado que el caudal de agua fría podría ser controlado con precisión en todas las condiciones de funcionamiento, el sistema hidrónico podía mantener la diferencia de temperatura entre el suministro y el retorno de agua fría al nivel más alto posible sin que hubiera un caudal excesivo de agua fría. Las plantas de agua fría de caudal variable podían funcionar con una mayor eficiencia, ya que las bombas de agua fría de frecuencia variable y las enfriadoras podían reducir el consumo de energía en condiciones de carga parcial.
Tras la aplicación de la solución propuesta, el instituto de investigación consiguió importantes ahorros energéticos. Realizaron un análisis del consumo de energía de la enfriadora centrífuga de cojinetes magnéticos de alta eficiencia 400RT antes y después del proyecto de optimización, y pudieron medir una reducción del consumo de energía de al menos un 20%, e incluso de hasta un 60% en invierno. Además, el consumo energético de las bombas variables de zona de agua fría pudo ser reducido hasta un 42%, e incluso hasta un 60% en algunas temporadas, con un periodo de recuperación de la inversión estimado en sólo tres años.
Además, la implantación del controlador de válvula inteligente permitió un mejor control del caudal de agua fría, mejorando así el confort interior y reduciendo al mismo tiempo las molestias acústicas.
La experiencia técnica aportada por el equipo de IMI Hydronic Engineering ha sido fundamental para el éxito de este proyecto. Un equipamiento altamente eficiente no es suficiente para garantizar un control óptimo del sistema hidrónico. Así, identificando de forma experta los problemas del sistema existente (TAB inadecuado en el sitio, uso de sistemas tradicionales de caudal variable controlados por ON-OFF), pudieron proponer una solución de modernización que abordaba estos problemas en su origen, lo que permitió alcanzar todos los objetivos del proyecto: importantes ahorros de energía, un mejor confort interior y una reducción de la molestia acústica.