ES2326297B1 - Metodo de gestion y control de equipos de climatizacion. - Google Patents
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Abstract
Método de gestión y control de equipos de
climatización, en particular para instalaciones de producción de
agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para
climatización que tiene compresores, en el que dicho control se
lleva a cabo mediante la vigilancia de la temperatura de agua de
salida de la al menos una planta frigorífica; temperatura de
control de modulación de compresores; control de modulación de
compresores, la energía, e intensidad consumida; y intervalos
diarios de programación, con temperatura variable formando series
temporales con al menos una temperatura de consigna más un
diferencial de temperaturas, de modo que el equipo de climatización
envía una señal de salida a una unidad de control de gestión
adaptando de forma continuada los equipos de climatización en
función de los parámetros anteriores.
Description
Método de gestión y control de equipos de
climatización.
La presente solicitud de Patente de Invención
tiene por objeto el registro de un método de gestión y control de
equipos de producción de energía térmica de baja temperatura en sus
dos formas frío o calor, que incorpora notables innovaciones y
ventajas.
Más concretamente, la invención hace referencia
a un método de gestión y control de sistemas con generadores
múltiples que pueden ser plantas frigoríficas con o sin
recuperación de calor o bombas de calor independientemente del
número de compresores que tengan cada unidad.
\vskip1.000000\baselineskip
La estructura de los procesos térmicos como:
calefacción, refrigeración, climatización de piscinas, agua
caliente sanitaria, etc., se divide en tres partes claramente
diferenciadas: emisores, generadores y sistema de control.
Los emisores son los encargados de extraer o
ceder energía al medio a tratar para conseguir unos objetivos
térmicos; para calentar piscinas o producir agua caliente sanitaria
están los intercambiadores de calor y en la técnica del aire
acondicionado los equipos que con mayor frecuencia se utilizan son
los climatizadores, que generalmente deben su funcionamiento a
variables múltiples como son: Temperatura exterior, interior, nivel
de ocupación etc., por lo que automatizar este tipo de procesos en
instalaciones de tamaño medio o grande en base a una sola variable,
tiene como inconveniente una baja probabilidad de garantizar el
confort deseado.
La generación en instalaciones de este tipo se
caracteriza por estar formada por varios equipos,(generadores
múltiples) entre otras cualidades para garantizar el suministro
energético en el supuesto de avería de alguno de ellos; los
generadores múltiples como conjunto tienen el inconveniente de
necesitar un sistema de control adicional al interno que poseen los
equipos que coordine el funcionamiento entre ellos evitando
desequilibrios y por lo tanto un mal funcionamiento o bajo
rendimiento; los equipos de producción de energía térmica más
utilizados se basan en el ciclo de compresión de vapor y
generalmente tienen uno o más compresores para de esta forma poder
fraccionar la
potencia.
potencia.
El sistema de control interno de cada equipo
permite regular su funcionamiento, a fin de que la producción de
energía se realice dentro de unos intervalos de temperatura de
salida de agua (T_{R}) que previamente se le fija a cada unidad
por el operador por medio de una temperatura de consigna (T_{X})
y un diferencial dT_{X}, según la siguiente relación:
Si T_{R} > T_{X} + dT_{X}, detiene o
modula los compresores de la unidad, (se entiende por modulación la
modificación de la capacidad volumétrica de los compresores por
distintos métodos, como por ejemplo, mediante válvulas correderas en
compresores de tornillo, variando la potencia de salida de los
equipos).
Si T_{R} > T_{X} - dT_{X}, Marcha o
incrementa la potencia de los compresores si han modulado
previamente.
De esta forma regula la potencia de salida
dentro de los márgenes que previamente se han fijado a cada equipo
por medio de la temperatura de consigna (T_{X}) y el diferencial
(dT_{X}).
Como hemos indicado anteriormente uno de los
inconvenientes que tienen los sistemas de generación múltiple es la
necesidad de un sistema de gestión adicional que permita el
funcionamiento en conjunto de los equipos de forma equilibrada; en
la actualidad los diferentes sistemas de gestión que hay en el
mercado utilizan dos tipos de tecnologías:
- 1.
- Control de temperatura de agua de salida (T_{R}) de las plantas enfriadoras, con referencia a una temperatura de consigna (T_{X}) y un diferencial dT_{X}.
- 2.
- Control de temperatura diferencial entre la entrada y salida de agua de los equipos, regulando el caudal de agua a cada equipo para equilibrar la aportación de energía entre ellos.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención se ha desarrollado con el
fin de proporcionar un nuevo método de gestión y control de equipos
de climatización, en particular para instalaciones de producción de
agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para
climatización que tiene compresores, que resuelva los inconvenientes
anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas
adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se
acompaña a continuación.
Dicho control se lleva a cabo mediante la
vigilancia de los siguientes parámetros:
- -
- temperatura de agua de salida de al menos una planta frigorífica;
- -
- temperatura de control de modulación de compresores; y
todo ello en intervalos diarios de
programación, con temperatura variable formando series temporales,
dentro de un rango diferencial de
temperatura.
\vskip1.000000\baselineskip
Gracias a estas características, se incrementa
la eficiencia energética de los procesos definida por el CEE
(Coeficiente de Eficiencia Energética) ya que se obtienen las
siguientes ventajas:
- -
- Mínimo número de compresores modulando para poder conseguir la producción de energía dentro del rango de temperatura programado;
- -
- Reparto de la carga térmica entre dos o más equipos, igualando el número de compresores funcionando en cada equipo con la finalidad de incrementar el ratio de superficie de intercambio, (evaporador o condensador) con la energía producida en cada equipo;
- -
- Producción de energía en las condiciones más favorables de temperatura para la generación que nos permitan los emisores; y
- -
- Aprovechamiento de las inercias térmicas de edificación y proceso, para retardar la aportación de energía de periodos con precios de la energía eléctrica alto a otros de coste menor; factor que supone un ahorro económico en la producción de energía.
\vskip1.000000\baselineskip
El método de gestión de la invención incorpora
todos los procesos destinados a controlar la generación de energía
para climatización, independientemente de la tecnología de los
grupos frigoríficos, es decir si incorpora o no recuperación de
calor, que reúnan las siguientes características:
- -
- controlador de procesos, con adquisición de datos energéticos de emisores;
- -
- programación con dos temperaturas de consigna, más un diferencial, formando funciones temporales;
- -
- programación por periodos horarios;
- -
- programación de minimización de modulación de compresores; y
- -
- reparto de carga energética entre generadores.
\vskip1.000000\baselineskip
Otras características y ventajas del método de
gestión de control de equipos de climatización objeto de la
presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción
de una realización preferida, pero no exclusiva.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1 es una vista esquematizada de una
instalación para llevar a cabo el método de gestión de acuerdo con
la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación se expone un ensayo llevado a
cabo en una instalación con un sistema de generación de agua fría
para climatización formado por dos Plantas enfriadoras con
recuperación de calor de 1.250 Kw. de potencia frigorífica, con
cuatro compresores de tornillo cada planta en un periodo de dos
días.
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de funcionamiento con un sistema
de control convencional son los siguientes:
Energía total necesaria: 46.673,55 Kwh.
Energía absorbida: 20.637,38 Kwh.
CEE: 2,26
\vskip1.000000\baselineskip
Dichos datos correspondientes a la energía
cedida y absorbida han sido obtenidos en intervalos de quince
minutos en 197 registros a través de una pluralidad de captadores o
sensores 1 que captan los parámetros requeridos en tiempos real para
la ejecución el método de gestión que pueden ser de cualquier tipo
conocido en la técnica por lo que no se va a entrar en mayor
detalle. Tales sensores 1 envían la información a través de una red
2, ya sea por cable o inalámbrica a través de INTERNET a una base
de datos visualizable por medio de pantallas de visualización 3 en
donde se contemplan las diversas partes y parámetros de las dos
plantas enfriadoras todo ello con la finalidad de adaptar de forma
continuada los equipos de climatización en función de los parámetro
leídos.
\vskip1.000000\baselineskip
Por otro lado, los resultados de funcionamiento
obtenidos con el método de gestión y control de la presente
invención durante un periodo de tiempo igual al anterior son los
siguientes:
Energía total necesaria: 37.209,32 Kwh.
Energía absorbida: 20.637, 38 Kwh.
CEE: 2,94
\vskip1.000000\baselineskip
El CEE es la relación existente entre la energía
cedida y la absorbida por los generadores para producir energía y el
cual depende de los siguientes factores:
- -
- Temperatura de agua fría de salida (Temperatura de evaporación).
- -
- Temperatura de condensación
- -
- Modulación de los compresores
- -
- Reparto de carga en plantas enfriadoras
\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados obtenidos nos permiten afirmar,
que el proceso con el proceso de la invención, denominado de aquí
en adelante con las siglas SIC ha mejorado la eficiencia energética
un 30%, al aumentar el CEE de los generadores de 2,26 a 2,94.
Para apreciar los efectos de aprovechamiento de
la inercia térmica por el método de la invención SIC es necesario
en primer lugar igualar la energía total cedida en emisores
E(SIC) a 46.673,51 valor obtenido en E(SA), por lo que
se multiplican los datos obtenidos por el SIC, por el factor
1,254.
En la siguiente tabla 1 se muestra la
comparativa de la eficiencia energética entre un proceso
convencional y el proceso objeto de la invención.
En la siguiente gráfica se puede observar el
aprovechamiento de inercia térmica del SIC, donde puede verse como
se ha incrementado la energía generada en las horas valle (561
Kwh.) y por el contrario disminuido en las horas punta (273 Kwh.) y
en las horas llano (287 Kwh.), con la ventaja económica substancial
que supone este factor por el precio de la energía.
Los detalles, las formas, las dimensiones y
demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en el
sistema de gestión de la invención podrán ser convenientemente
sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se
aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido
por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.
Claims (2)
1. Método de gestión de control de equipos de
climatización, en particular para instalaciones de producción de
agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para
climatización que tiene compresores, caracterizado por el
hecho de que dicho control se lleva a cabo mediante la vigilancia
de los siguientes parámetros:
- -
- temperatura de agua de salida de la al menos una planta frigorífica;
- -
- temperatura de control de modulación de compresores;
- -
- la energía, e intensidad consumida durante la modulación de compresores;
tomándose los parámetros anteriores en
intervalos diarios de programación, con temperatura variable
formando series temporales con al menos una temperatura de consigna
más un diferencial de temperaturas;
de tal modo que el equipo de climatización envía
una señal de salida a una unidad de control de gestión adaptando de
forma continuada los equipos de climatización en función de los
parámetros anteriores.
2. Método de gestión según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el valor de temperaturas
se realiza mediante sensores.
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