alternativas eficientes en climatización · • una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. esta...

Alternativas eficientes en climatización 

Adelqui Fissore – Universidad de Concepción.  

Introducción

La fábula de la rana hervida

Introducción

Introducción

SUSTENTABILIDAD

Gasto en investigación y desarrollo (% del PIB) Fuente Banco mundial. http://datos.bancomundial.org/indicador/GB.XPD.RSDV.GD.ZS?page=1

Análisis de la situación actual

Como país nos hace falta pensar, meditar y replantearse el país que queremos… Se ha tenido muchos cambios  últimamente, y la esencia se ha dejado al azar.   

0

1

2

3

4

5

Porcentaje [%

]

Pais

Chile Argentina Brasil China Alemania Finalndia Japon Korea

Porcentaje del PIB destinado a la investigación en 2014

Introducción

Evolución histórica de la calefacción

Introducción

Esto claramente no es lo que se espera de la Innovación Tecnológica en Calefacción.

Se deben usar las tecnologías apropiadas considerando todas las 

variables del entorno. Soluciones propias

Que se entiende por climatización eficiente

Que se entiende por climatización eficiente

Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista usuario

• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión

• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio, intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo preciso.• Independencia (local, comunitario edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea, napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual

Que se entiende por climatización eficiente

Atributos de un buen sistema de climatización. Punto de vista país

• Los mismos anteriores (aprox.) +

• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con un criterio diferente

Que se entiende por climatización eficiente

¿ Que pasa con la eficiencia térmica del sistema ?

Que se entiende por climatización eficiente

Reservas de carbón USA

Por ahora el problema sigue siendo económico

Como se compatibilizan los mas importantes 

• Bajo costo de operación (CO)• Bajo costo de inversión (CI)• Bajo costos de mantención (CM).• Vida útil (n).• Valor residual 

Análisis técnico económico.

• Forma de análisis simple y directa basada en el costo anual.• La mayor parte de los costos anteriores son anuales.• Se debe pasar el costo de inversión a costos anualizado.• Se puede despreciar en primera instancia el valor residual

Costos total mínimo

,

Energéticos y costos 

Energético Poder CalorificoLeña 4.08 [kWh/kg]Pellet 4.98 [kWh/kg]Kerosene 9.78 [kWh/l]GLP 12.97 [kWh/kg]Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3]Petroleo Diesel 10.87 [kWh/l]Electricidad 1.00 [kWh/kWh]

Energéticos mas usados en calefacción en Chile. Para Aire acondicionado solo se usa la electricidad. 

Energéticos disponibles 

Energético Poder Calorífico PrecioPrecio por energía [$/kWh]

Leña 4.08 [kWh/kg] $76 $/kg 18.6

Pellet 4.98 [kWh/kg] $172 $/kg 34.5

Kerosene 9.78 [kWh/l] $520 $/l 53.2

GLP 12.97 [kWh/kg] $1,000 $/kg 77.1

Gas Natural 10.86 [kWh/Nm3] $650 $/Nm3 59.9

Petróleo Diesel 10.87 [kWh/l] $480 $/l 44.2

Electricidad (base) 1 [kWh/kWh] $110 $/kWh 110.0

Electricidad (inv.) 1 [kWh/kWh] $144 $/kWh 144.0

18,634,5

53,2

77,1

59,944,2

110,0

144,0

Leña Pellet Kero. GLP GN Pet. El B El Inv

Precio [$/kWh]

Energético

Precio por energía

El poder calorífico no aporta mucho, hay que combinar con 

los precios de los combustibles.

Tecnología para uso energético

ƞCaldera antigua 0.60Caldera tradicional 0.82Caldera Condensación 0.93Caldera a leña 0.68Caldera a pellet 0.80Calefactor a leña 0.64Calefactor a pellet 0.77Calefactor eléctrico 1.00BC aire ‐ aire Tradicional 2.60BC aire ‐ aire Inverter 3.20BC agua ‐ agua  3.70

También se debe considerar las eficiencia de los equipos en que se van a usar las tecnologías.  

Rendimientos estacionales estimados de 

algunas tecnologías.

Los valores de las bombas de calor son para modo calefacción. En modo enfriamiento los COP son un poco mas bajos. 

Tecnología para uso de energético

• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o 

GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire 

aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –

aire inverter.• BC G: Bomba de calor 

geotérmica• CGHC: Calefactor a gas con 

chimenea. 

Tecnología para uso de energético

• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o 

GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire 

aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –

aire Inverter.• BC G: Bomba de calor 

geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con 

chimenea

Costos de inversión[$/kWh]  de demanda al año – Para demanda anual de 2000 [kWh/año]

Tecnología para uso de energético

Costos total. Operación + inversión ( Para una demanda de 2000 [kWh/año] ) 

• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o 

GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire 

aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –

aire Inverter.• BC G: Bomba de calor 

geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con 

chimenea

Tecnología para uso de energético

Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 1000 [kWh/año] 

• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o 

GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire 

aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –

aire Inverter.• BC G: Bomba de calor 

geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con 

chimenea

Tecnología para uso de energético

Costos total. Operación + inversión – Para una demanda de 5000 [kWh/año] 

• CA: caldera antigua a petróleo• CT: caldera tradicional a GLP o 

GN• CC: caldera condensación • CL: calefactor a leña• CP: Calefactor a pellet• Cal L: Caldera a leña• Cal P: caldera a pellet• Cal E: calefactor eléctrico• BB AA: Bomba de calor Aire 

aire tradicional• BC AA I :Bomba de calor aire –

aire Inverter.• BC G: Bomba de calor 

geotérmica• CGCH: Calefactor a gas con 

chimenea

Que se entiende por climatización eficiente

Compatibilizar con el resto de los atributos• Bajo costo de operación• Bajo costo de inversión

• Sin contaminación interior• Seguridad de operación (incendio, 

intoxicación, etc.)• Seguridad de suministro de combustible• Calidad del ambiente interior. • Control.• Bajo costos de mantención.• Vida útil.• Servicio técnico adecuado y en el tiempo 

preciso.• Independencia (local, comunitario 

edificio, distrital)• Tamaño pequeño, portátil, etc.• Alta factibilidad de instalación (chimenea, 

napas de agua, etc.)• Residuos (combustible y equipos)• Valor residual

• Contaminación exterior• Ciclo de vida• Combustible nacional• Industria nacional (combustibles y 

equipos)• Desechos (equipos y combustibles), con 

un criterio diferente

Otros antecedentes a considerar

Optimizar la envolvente térmica y la ventilación 

Efecto de la actualización de la ordenanza

• La nueva ordenanza es muy restrictiva.• Las demandas de energía van a bajar drásticamente.• Los departamentos bien orientados quedarán casi cero energía. 

Escenario cercano a los 1000 kWh/año o menor• Costo por kWh alto pero pocos 

kWh.• La calefacción eléctrica directa, 

bombas de calor aire aire e incluso los calefactores a parafina en competencia. 

• Se van a requerir equipos mucho mas pequeños. Hoy ya están sobredimensionados.

• Los Split mas pequeños van a quedar sobredimensionado.

• Tarea para la industria. A competir en este contexto.

Otros antecedentes a considerar

Problemática de la calefacción en edificiosNo todos los dptos. usan la misma cantidad de calefacción

Para disminuir las perdidas por distribución toma fuerza la calefacción eléctrica directa. 

Otros antecedentes a considerar

Diseños mas eficientes

Potencia

Tiem

po

Equipo

 de alta eficiencia y 

baja poten

cia

Equipo

 interm

edio

Equipo de bajo costo y baja 

eficiencia. Consumo punta

Se requiere un sistema de gestión de la energía

Pot. 1Pot. Total

Pot. 2

Pot. 3

Otros antecedentes a considerar

Recuperadores de calor

• En centros comerciales se puede calefaccionar con el calor rechazado por los sistemas frigoríficos.

• Recuperación de condensados• Recuperación de gases residuales

Otros antecedentes a considerar

En sistemas de aire acondicionadoComercial, oficinas e industrial

• Free Cooling• Enfriador evaporativo (industrial)• Cuidar la carga de iluminación (se paga 2 veces)• Equipos de alta eficiencia en la base• Recuperadores de calor• Ventiladores eficientes (alabes curvados hacia atrás) • Sistemas de piscinas eficientes• otros

Aplicación Los Angeles

Caso de estudio 1

Implementación de 3 viviendas con bombas de calor Inverter y paneles fotovoltaicos 

Aplicación Los Angeles

Aplicación Los Angeles

Cuidar los detalles de la aislación de las viviendas 

después de la instalación de los sistemas solares

Aplicación Los Angeles

Aplicación Los Angeles

Descripción de datos y resultados

• Casa 1: 50 m2. Bomba de calor de 9.000 BTU/h y 500 W pico de paneles PV

• Casa 2: 70 m2. BC 18.000 BTU/h y 750 W de PV• Casa 3: 100 m2. BC 18.000 BTU/h y 1000 W pico de PV

• Inversiones entre 2 y 3.3 millones de pesos

• Costos de operación entre 0 y 15.000 pesos al año

• Costos total del orden de: 92 $/kWh. De todas formas, permite resolver el problema que la gente no tiene dinero para pagar la operación que no sea leña. 

Aplicación Hospital de Concepción

Caso de estudio 2

Hospital Regional de ConcepciónProyecto ENELAnálisis fase diseño

Aplicación Hospital de Concepción

• Aislación de cañerías.• Aislación de cañerías y estanques en la subestación térmica TPC: Esto genera un ahorro tanto en la pérdida de 

calor misma de los equipos, como en los “chiller” que deben gastar energía nuevamente para refrigerar este sector. 

• Instalación de 3 Bombas de calor aerotérmicas de 80 KWt cada una. Estas estarán destinadas principalmente a cubrir las demandas de ACS, aunque no se descarta apoyar al servicio de calefacción en el caso en que la potencia disponible sea superior a la requerida para el ACS.

• Instalación de una Bomba de calor aerotérmica de 80 KWt para cubrir parte de la demanda de ACS del sector TPC.

• Una caldera de vapor de 2,300 [kgv/h]. Esta caldera suplirá el vapor necesario para la calefacción del edificio TPC, el vapor para los consumos de vapor directo en TPC y MB y como apoyo al consumo de ACS en TPC.  

• 4 calderas de condensación de pie de 320 kWt cada una. Estas calderas estarán orientadas principalmente a suplir la calefacción y ACS del sector Monoblock (MB). En la medida que quede potencia disponible, también podrá proveer de agua caliente para los servicios de calefacción y ACS en CAA.

• Sistema de Control Integrado para optimizar los procesos de generación y transferencia de energía en la central térmica. Este sistema controlará las variables térmicas y de control de la central térmica, el que buscará los equipos óptimos y puntos óptimos de funcionamiento de los equipos.

Aplicación Hospital de Concepción

Modelo de consumos horarios

Aplicación Hospital de Concepción

Consumos por equipos. 

La idea es tener la mayor parte del tiempo operando los equipos mas eficientes (bombas de calor)

Aplicación Hospital de Concepción

Consumos calculados antes y después del proyecto

Gracias

La idea es antorcha que enciende las almas