ejercicios de termica

7/25/2019 Ejercicios de Termica

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Cristian Caguana R.

Master Eficiencia Energtica en la Edificacin, la Industria y el Transporte

Universidad Politcnica de Madrid

SISTEMAS EFICIENTES DE PRODUCCION DE ENERGIA TERMICA

PROBLEMA 1

APARTADO 1.Bloque de 50 viviendas, con una superficie til construida de 100 m2

por vivienda, y situado en la provincia de Madrid (zona climtica IV), tiene una

demanda energtica por vivienda de:

Calefaccin = 5.000 kWh/ao

ACS ( a 600C)= 2.000 kWh / ao

Electricidad = 2.500 kWh/ao

Para el suministro de la demanda trmica (calefaccin + ACS) se dispone actualmente

de una caldera de gasleo:

Horas de funcionamiento al ao =4.800 horas

Rendimiento estacional de la caldera= 80%

PCI gasleo = 10,1 kWh/litro

Coste gasleo C= 0,0871 / kWh (incremento anual 2%)

Produccin de CO2por combustin de gasleo C = 0,311 kg CO2 /kWh

Produccin de CO2por produccin de electricidad (mezcla de diferentes fuentes de

Energa primaria)= 0,357 kg CO2/kWh

Coste de inversin: Caldera + alimentacin + instalacin = 15.000

Calcular:

1.Potencia til trmica instalada en kW de la caldera de gasleo2.La energa consumida anualmente en kWh/ao

3.Combustible consumido anualmente, en litros4.Coste anual de combustible5.Emisiones totales de CO2 anuales

Calefaccin= 5000kwh/ano * 50 viviendas = 250000 kWh/ao

ACS(60 C)= 2000 kWh/ao* 50 viviendas = 100000 kWh/ao

Electricidad = 2500 kWh/ao * 50 viviendas = 125000 kWh/ao

1. Potencia til trmica instalada en la caldera de gasleo.

. =350000kWh/ao

4800h/ao= 72,92

2. Energa consumida anualmente.


2/8

=.

=

350000kWh/ao

0,8 = 437500kWh/ao

3.

Combustible consumido anualmente.

. =.

=

437500kWh/ao

10,1kWh/litro= 43316,83

4.

Coste anual de combustible

= =437500kWh

ao 0,087

kwh

= 38106,25/ao

5. Emisiones de CO2.

2 = .

2 =437500kWh

ao 0,311

kgCO2

kwh= 136062,5

2

ao

APARTADO 2.Se consideran tres sistemas para proporcionar la demanda de energatrmica (calefaccin + ACS) y sustituir la caldera de gasleo:

Solucin bsica (segn CTE y RITE) = Solar trmica (70%) + caldera de apoyo de gas

natural

Solucin con equipo de microcogeneracin: hasta igualar la produccin de CO2.

Necesita apoyo de caldera de gas y depsito de acumulacin

Solucin con caldera de biomasa con depsito de inercia y depsito de ACS: Depellets

De estas tres opciones, estudiar la solucin con caldera de biomasa de pellets

Datos:

Rendimiento caldera de biomasa = 92%Horas de funcionamiento = 4.800 h/ao


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PCI pellets = 4,9 kWh /kg

Produccin de CO2por combustin de biomasa = neutro

Coste por unidad de energa del combustible :O Pellets granel= 0,0364 / kWh (incremento anual 2%)

Coste de inversin: Caldera + alimentacin+ depsito de inercia + instalacin =

16.000 Subvencin de la Comunidad de Madrid= 30 %Calcular:

1.Potencia til trmica instalada en kW de la caldera

. =350000kWh/ao

4800h/ao= 72,92

2.La energa consumida anualmente en kWh/ao

=.

. =72,92

0,92= 79,257 4800h/ao

. = 380434,78

ao

3.Combustible consumido anualmente, en kg

. =.

=

380434 kWh/ao

4,9 kWh/kg= 77639, 75

ao

4.Coste anual de combustible

= =380434,37kWh

ao 0,0364

= 13847,83

ao

5.Volumen del depsito de inercia

= (20 30 )

= 350000

ao

ao

4800(25) = 1822,91

6.Volumen del depsito de almacenaje en m3 (densidad aparente del pellets = 700

kg/m

3

)


4/8

=.

=

77639,75ao

700 kg/m3 = 110,913

ao

7.Ahorro anual en coste de combustible

= 38106,25

ao 13847,83

ao= 24258,4

ao

8.Emisiones de CO2

= . 2

= 125000

ao 0,357

2

Kwh= 44625

2

ao

9.Los aos de amortizacin de la inversin

Inversin= 16000

Subvencin= 30% de 16000 es 4800

= 16000 4800 = 11200

=

=

11200

24258,4= 0,46 ao

= 5,54 .

PROBLEMA 2

APARTADO 1. Granja porcina con una superficie a calefactar de 2500 m2 .El

consumo elctrico anual es de 200.000 kWh

Para el suministro de ACS y calefaccin se dispone actualmente de una caldera de

gasleo de 150 kW

Horas defuncionamiento al da =24 horas Das de funcionamiento = 200

Rendimiento estacional de la caldera= 80%

PCI gasleo = 10,0 kWh/litro

Coste gasleo C= 0,0871 / kWh (incremento anual 2%)

Produccin de CO2por combustin de gasleo C = 0,311 kg CO2 /kWh

Produccin de CO2por produccin de electricidad (mezcla de diferentes fuentes de

energa primaria)= 0,357 kg CO2/kWh

Coste de inversin: Caldera + alimentacin + instalacin = 25.000

Calcular:1.La energa til trmica en kWh que aporta la caldera de gasleo


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= 24 200 = 4800

ao

= 150 4800

ao= 720000kWh/ao


=

=720000kWh/ao

0,8= 900000kWh/ao

3.Combustible consumido anualmente, en litros

=

=

900000 kWh/ao

10,0 kWh/l = 90000 l/ao


= =900000kWh

ao

0,0871

kwh= 78390

ao

5.Emisiones totales de CO2 anuales

= =900000kWh

ao 0,311

2

= 2799002

ao

= =200000kWh

ao 0,357

2

= 714002

ao

2 = 279900 2ao

+ 71400 2ao

= 35130071400 2ao

APARTADO 2.Considerar el sistema alternativo con caldera de biomasa utilizando

Pellets

Hueso de aceituna

Datos:

Rendimiento caldera de biomasa = 92%

Horas de funcionamiento = 4.800 h/ao

PCI pellets = 4,5 kWh /kgPCI hueso aceituna = 4,3 kWh/kg


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Produccin de CO2por combustin de biomasa = neutro

Coste por unidad de energa del combustible:o Pellets granel= 0,200 euros/ kg (incremento anual 1%)

o Hueso de aceituna = 0,14 euros/kg (incremento anual 1%)

Coste de inversin: Caldera + alimentacin+ depsito de inercia + instalacin =

40.000 Subvencin de la Comunidad de Madrid= 30 %

Calcular:

1.Potencia til trmica instalada en kW de la caldera

= 150


=

=150

0,92= 163,043 4800

ao= 782608,69

ao

3.Combustible consumido anualmente, en kg

=

=782608,69

ao

4,5 kWh /kg

= 173913,04

ao

=

=

782608,69ao

4,3 /= 182002,02

ao


=

= 173913,04

ao 0,2

kg

= 34782, 606

ao

= 182002,02

ao 0,14

kg= 25480, 28

ao

5.Volumen del depsito de inercia

= 25

= 150 25

= 3750


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6.Volumen del depsito de almacenaje en m3 (densidad aparente del pellets/ hueso =

700 kg/m3)

=

=

173913,04 /

700 /= 248,45

=

=

182002,02 /

700 /= 260

7.Ahorro anual en coste de combustible en ambos casos

= 78390

34782,606

= 43607,39

= 78390

25480,28

= 52909,72

8.Emisiones de CO2

= . 2 = 200000

0,357

2

= 71400

2

9.Los aos de amortizacin de la inversin en ambos casos

Inversin= 25000

Subvencin= 30% de 25000 es 7500

= 25000 7500 = 17500

=

=

17500

43607,39= 0,40 ao

= 4,8 .

=

=

17500

52909,72= 0,33 ao

= 3,9 .


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