tecnología inverter en unidades enfriadoras de agua · unidades enfriadoras de agua . ... bombas...

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Heating

Air Conditioning

Applied Systems

Refrigeration

° All Seasons

CLIMATE COMFORT

Tecnología Inverter en

unidades enfriadoras de agua

2 09 April 2014

° All Seasons CLIMATE COMFORT

Tecnología Inverter en unidades

enfriadoras de agua

1. Introducción.

2. Aplicación en unidades enfriadoras de agua

3. Últimos avances tecnología inverter en compresores

4. Ejemplos de aplicación

5. Conclusiones.

3 09 April 2014


1. Introducción

La eficiencia energética es el factor principal para reducir drásticamente los

costes y preservar el medio ambiente.

La importancia de la eficiencia

Los equipos de climatización absorben ENERGIA ELECTRICA, lo que produce:

IMPACTO MEDIOAMBIENTAL COSTES DE FUNCIONAMIENTO

4 09 April 2014


1. Introducción

Tecnología Inverter Consumo energético en una enfriadora:

ENFRIADORA

Compresor

1 Ventiladores

(refrig. aire)

2 Bombas en el

lado hidráulico

3

FCU UTA

Ventiladores.

Consumo energético en climatizadores y fancoils:

5 09 April 2014


2. Tecnología Inverter. Aplicación en unidades enfriadoras de agua

Tecnología Inverter

La tecnología Inverter puede compararse a la tecnología de un coche:

" Cuanto más se pisa el acelerador, más rápido vas“

De hecho, el Inverter utilizado en compresores establece la capacidad de la unidad de regular de

forma continua el flujo de transferencia energética, modificando la velocidad del compresor en

respuesta a la demanda de frío.

ON OFF

REGULADOR

Ejemplo

• El no-inverter puede compararse con una bombilla on/off; este tipo de unidad arrancará a plena carga

• La unidad Inverter aumentará gradualmente su potencia, en base a la necesidad de potencia del edificio , como un

regulador de luz

ON OFF

NO-INVERTER INVERTER

Potencia

100%

0%

Potencia

100%

0%

6 09 April 2014



Compressor load

100% 75% 50% 25%

RPM 3000 3000 3000 3000 50Hz

La velocidad de giro del compresor se

mantiene constante durante el

funcionamiento a carga parcial

Compressor load

100% 75% 50% 25%

RPM 3000 2250 1500 750

RPM 3600 2700 1800 900

RPM 4200 3150 2100 1050

…

50Hz

60Hz

70Hz

Frecuencia

50 Hz

Compresor tornillo

no-inverter

Compresor tornillo

INVERTER

La velocidad de giro del compresor varía

dependiendo de la carga

http://www.google.co.uk/imgres?imgurl=http://www.enterpriseirregulars.com/wordpress/wp-content/uploads/2009/11/2423929597_75de246ea5_b_d.jpg&imgrefurl=http://www.enterpriseirregulars.com/3028/guido-bartels-of-gridwise-and-ibm-discusses-smart-grids-with-greenmonk/&usg=__pipbaIzuSFu9BoznyEcSFemBjdo=&h=1024&w=768&sz=377&hl=en&start=59&zoom=1&um=1&itbs=1&tbnid=NoYEXBngZu5M1M:&tbnh=150&tbnw=113&prev=/images?q=high+voltage+power+line&start=40&um=1&hl=en&sa=N&ndsp=20&tbs=isch:1&ei=yvVbTdOKIsGZOvzyyKwL

7 09 April 2014



Reducción potencia eléctrica absorbida

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110%

Compressor Load

Power Input

Compresor tornillo

no-inverter

La potencia absorbida por

la enfriadora es

considerablemente más

baja con un COMPRESOR

INVERTER

Compresor tornillo

INVERTER

- A plena carga la unidad NO Inverter es más eficiente que la solución Inverter debido a las

pérdidas introducidas por el variadador de frecuencia

- Por el contrario, la solución Inverter maximiza la eficiencia a carga parcial

La potencia absorbida por la

enfriadora con compresor NO

Inverter es más baja que la

unidad Inverter

8 09 April 2014



Variación de capacidad

0%

20%

40%

60%

80%

100%

120%

140%

160%

180%

200%

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (Hz)

Capacity

190%

Cuanto mayor es la

frecuencia mayor es el

incremento de Capacidad

(frío / calor)

9 09 April 2014



EER

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (Hz)

EER

Dependiendo de la

frecuencia y las condiciones

de trabajo el COP es

diferente

Comportamiento del compresor para diferentes

condiciones de trabajo (agua en el evaporador y

temperatura del aire)

9

10 09 April 2014



Diseño enfocado a eficiencia

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (Hz)

COP

Min Rated Max

100%

75%

50%

25%

Un incremento de

frecuencia permitiría

obtener una capacidad

extra cuando sea

necesario

Diseño de la unidad

enfocado a obtener la

mejor eficiencia a cargas

parciales

120%




Water 12/7°C

Air 35°C

Water 10.8/7°C

Air 30°C

Water 9.5/7°C

Air 25°C

Water 8.3/7°C

Air 20°C

11 09 April 2014



Diseño enfocado a capacidad extra

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (Hz)

COP

Min Rated Max

100%

75%

50%

25%

Diseño de la unidad

enfocado a satisfacer la

demanda térmica en

cualquier circunstancia

150%




Water 12/7°C

Air 35°C

Water 10.8/7°C

Air 30°C

Water 9.5/7°C

Air 25°C

Water 8.3/7°C

Air 20°C

12 09 April 2014



Diseño enfocada a €/kW

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Frequency (Hz)

COP

Min Rated = Max

100%

75%

50%

25%

Con esta solución

la capacidad extra

no está disponible Diseño de la unidad

enfocado a la mejor

relación €/kW

Water 12/7°C

Air 35°C

Water 10.8/7°C

Air 30°C

Water 8.3/7°C

Air 20°C

Water 9.5/7°C

Air 25°C




13 09 April 2014



Otros beneficios: no hay picos de arranque

La máxima corriente de arranque de la unidad está siempre por debajo de la máxima

corriente de operación

• No hay picos de corriente en el motor eléctrico

• No hay sobrecalentamiento en el motor

• No hay caídas de voltaje en la red

INVERTER

14 09 April 2014



Otros beneficios: optimización cosΦ

Curva típica de factor de potencia para motor

eléctricos industriales

Con la tecnología inverter el factor de

potencia se mantiene siempre en

torno al 0,95

-Ahorro por costes de energía reactiva

-Ahorro en costes de cables y menor disipación

de calor en los mismos

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 20 40 60 80 100

Motor load

Dis

pla

ce

me

nt P

ow

er

Fa

cto

r

INVERTER

Traditional chiller

15 09 April 2014



Otros beneficios: nivel sonoro

INVERTER La reducción de RPM de los compresores

permite la reducción de ruido

Esto se traduce en una importante

reducción acústica cuando la máquina

funciona a cargas parciales

Durante la mayor parte del año la máquina

operará a carga parcial produciendo una

potencia sonora menor que la nominal.

La reducción del nivel sonoro a cargas parciales se consigue variando la velocidad de los

ventiladores pero especialmente mediante la variación de la frecuencia de trabajo de los

compresores, lo que garantiza el mínimo nivel sonoro en cualquier condición de

funcionamiento

16 09 April 2014



Un poco de historia…..Daikin pionero en aplicaciones Inverter

Daikin’s First inverter driven

R-134a Cooling Only screw unit

First and Largest range

with single screw compressor inverter

driven (up to 1,8 MW)

2006

First inverter driven chiller

R-410A scroll unit in the market

‘Inverter mini-chiller’ EWA/YQ005~007AC

First inverter driven R-134a H/P screw unit

in the market

2007 2008

‘Inverter heat pump screw’ EWYD-BZ

2011

‘Inverter C/O screw’ EWAD-BZ

Small chiller

inverter series with inverter driven

R-410A scroll compressors

2012 …..

17 09 April 2014



Un poco de historia…..Daikin pionero en aplicaciones Inverter

Más de 800 unidades Daikin Inverter con compresor monotornillo ya están funcionando en Europa

18 09 April 2014



0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

110%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% 110%

Compressor Load

Power Input

Compresor tornillo

no-inverter

Compresor tornillo

INVERTER

Daikin presenta una nueva tecnología de compresor:

el compresor monotornillo Inverter y “Variable Volume Ratio” (VVR)

El mejor rendimiento en cualquier condición de carga, con la misma enfriadora:

Incomparable eficiencia a carga parcial

Valores excelentes a plena carga

19 09 April 2014



Nueva tecnología en compresores Inverter

y

VALVULA CORREDERA para VVR INVERTER

… para la optimización de la relación de compresión

… para una modulación continua y adaptación a

cualquier condición de carga Posición A Low pressure ratio

A

A

B Posición B High pressure ratio

Succión

Descarga

B

20 09 April 2014




Variable Volume Ratio (VVR)

Co

mp

ress

or

Effi

cien

cy

Pressure Ratio

VR 3.0

VR 2.0 La eficiencia del

compresor es optimizada

con una relación de

compresión variable a

cualquier condición de

trabajo gracias a:

• Válvula de corredera

• Controlador avanzado

2 compresores en 1

22 09 April 2014



ESEER

EER at full load

Platinum

Silver

Avg. 5,8 – Up to 6

Avg. 5,0

Avg. 2,8

Avg. 3,5

Avg. 5,4

Avg. 3,2

Gold

Cooling Capacity 150 750 350 550

EWAD-TZ


23 09 April 2014



Instalación para aplicación de confort

Simulación de enfriadora ‘No-inverter frente a Inverter’, para mostrar la optimización de la eficiencia a carga

parcial y por lo tanto la reducción de los costes de operación y emisiones de CO2

CONSUMO DE ENERGIA

COSTES DE OPERACION

FACTOR EMISIONES CO2

DIFERENCIA

Simulación de funcionamiento de un edificio de oficinas

• Las condiciones de diseño son: agua 12/7ºC en el evap. y 35ºC en ambiente

• Capacidad frigorífica demandada en las condiciones de diseño de 1.685kW

• Nivel de eficiencia y ruido no especificado

• Funcionamiento anual de la enfriadora 1.400 horas

• Precio de la electricidad 0.12€/kWh

• CO2 emission factor of 0.649kg/kWh

Part load

ratio

Air temp.

Cº

Weighting

coeff.

100% 35ºC A = 3%

75% 30ºC B = 33%

50% 25ºC C = 41%

25% 20ºC D = 23%

TOTAL

Running

hours

42h

462h

574h

322h

1.400h

EER Cap.

(kW)

PI

(kW)

3,16 1.685 533

3,52 1.264 359

4,14 842 203

5,25 421 80

4,16 - -

Energy

(kWh)

22.386

165.858

116.522

25.760

330.526

EER Cap.

(kW)

PI

(kW)

3,06 1.685 551

4,53 1.264 279

5,38 842 157

6,31 421 67

5,24 - -

Energy

(kWh)

23.142

128.898

90.118

21.574

263.732

0.120€/kWh

0.649kg/kWh

39.663€ 31.648€

214.511kg 171.162kg

+ 756

- 36.960

- 26.404

- 4.186

- 66.794

- 8.015€

- 40.075€

- 43.349kg

- 216.745kg

NON-INVERTER INVERTER

(1y)

(5y) 20% ahorro en costes de operación

20% reducción emisiones CO2 (1y)

(5y)

25 09 April 2014



Instalación para aplicación de proceso

% Carga unidad enfriadora suministrando

una potencia frigorífica constante

26 09 April 2014




http://www.google.com/url?q=http://www.truckinweb.com/offshore/110100/1101tr_showing_your_truck_versus_beating_on_it/photo_04.html&sa=U&ei=bT08U4v0HIKfO4jmgJgK&ved=0CDoQ9QEwBjgU&usg=AFQjCNHheAK9INB5zdGy7j-RhpXdYNc6jA

27 09 April 2014



HORARIO DE FUNCIONAMIENTO

12 meses de funcionamiento anual

7 días de funcionamiento semanal

24 horas de funcionamiento diario

PRECIO ENERGIA

ELECTRICA

0,10 €/kWh

POTENCIA FRIGORIFICA

DEMANDADA

1.000 kW

CONDICIONES DE SELECCION

Tª exterior 40ºC

Tª agua 10ºC y ΔT 5ºC

Perfil climático Valladolid


28 09 April 2014



Tª

exterior

Total

horas

Pf Compr

[kW]

Pa Compr

[kW]

Pa Vent

[kW]EER

Energía

suministrada (kWh)

Potencia Electrica

Consumida (kWh)

Pf Compr

[kW]

Pf FC

[kW]

Pa Compr

[kW]

Pa Vent

[kW]

Pa Contr

[kW]EER

Energía

suministrada

Potencia Electrica

Consumida (kWh)

-2 7 1000 119 3,42 8,2 7.000 853,7 0 1000 0 21,7 1,5 43,2 7.000 162,0

-1 35 1000 122 3,42 8,0 35.000 4.375,0 0 1000 0 23,9 1,5 39,4 35.000 888,3

0 108 1000 119 4,25 8,1 108.000 13.333,3 0 1000 0 26,5 1,5 35,7 108.000 3.025,2

1 223 1000 121 4,68 8,0 223.000 27.875,0 510 490 71,9 14 1,25 11,5 223.000 19.391,3

2 325 1000 121 4,45 8,0 325.000 40.625,0 543 457 81,1 14 1,25 10,4 325.000 31.250,0

3 403 1000 119 5,42 8,0 403.000 50.375,0 505 495 96,7 7,46 1 9,5 403.000 42.421,1

4 444 1000 121 5,23 7,9 444.000 56.202,5 512 488 98,2 7,63 1 9,4 444.000 47.234,0

5 449 1000 119 6,01 8,0 449.000 56.125,0 536 464 101 8,42 1 9 449.000 49.888,9

6 440 1000 120 6,44 7,9 440.000 55.696,2 562 438 106 9,15 1 8,6 440.000 51.162,8

7 435 1000 121 6,88 7,8 435.000 55.769,2 581 419 107 10,9 1 8,4 435.000 51.785,7

8 394 1000 120 7,77 7,8 394.000 50.512,8 615 385 113 11,6 1 8 394.000 49.250,0

9 424 1000 120 8,71 7,8 424.000 54.359,0 644 356 116 13,4 1 7,6 424.000 55.789,5

10 382 1000 120 9,68 7,7 382.000 49.610,4 680 320 121 15,4 1 7,3 382.000 52.328,8

11 384 1000 119 11,2 7,7 384.000 49.870,1 716 284 126 18,6 1 6,9 384.000 55.652,2

12 364 1000 119 12,5 7,6 364.000 47.894,7 758 242 133 21,7 1 6,4 364.000 56.875,0

13 373 1000 124 12,5 7,3 373.000 51.095,9 808 192 140 24,8 1 6 373.000 62.166,7

14 390 1000 126 12,5 7,2 390.000 54.166,7 1000 0 180 28 1 4,8 390.000 81.250,0

15 406 1000 131 12,5 7,0 406.000 58.000,0 1000 0 186 28 1 4,6 406.000 88.260,9

16 362 1000 134 12,5 6,8 362.000 53.235,3 1000 0 194 28 1 4,5 362.000 80.444,4

17 311 1000 139 12,5 6,6 311.000 47.121,2 1000 0 200 28 1 4,4 311.000 70.681,8

18 279 1000 145 12,5 6,4 279.000 43.593,8 1000 0 206 28 1 4,2 279.000 66.428,6

19 228 1000 150 12,5 6,1 228.000 37.377,0 1000 0 213 28 1 4,1 228.000 55.609,8

20 212 1000 153 12,5 6,0 212.000 35.333,3 1000 0 219 28 1 4 212.000 53.000,0

21 173 1000 159 12,5 5,8 173.000 29.827,6 1000 0 225 28 1 3,9 173.000 44.359,0

22 153 1000 165 12,5 5,6 153.000 27.321,4 1000 0 231 28 1 3,8 153.000 40.263,2

23 148 1000 171 12,5 5,5 148.000 26.909,1 1000 0 237 28 1 3,8 148.000 38.947,4

24 125 1000 177 12,5 5,3 125.000 23.584,9 1000 0 244 28 1 3,7 125.000 33.783,8

25 125 1000 185 12,5 5,1 125.000 24.509,8 1000 0 250 28 1 3,6 125.000 34.722,2

26 128 1000 187 12,5 5,0 128.000 25.600,0 1000 0 256 28 1 3,5 128.000 36.571,4

27 125 1000 193 12,5 4,9 125.000 25.510,2 1000 0 263 28 1 3,4 125.000 36.764,7

28 108 1000 200 12,5 4,7 108.000 22.978,7 1000 0 271 28 1 3,3 108.000 32.727,3

29 92 1000 210 12,5 4,5 92.000 20.444,4 1000 0 278 28 1 3,3 92.000 27.878,8

30 73 1000 218 12,5 4,3 73.000 16.976,7 1000 0 286 28 1 3,2 73.000 22.812,5

31 66 1000 229 12,5 4,1 66.000 16.097,6 1000 0 293 28 1 3,1 66.000 21.290,3

32 35 1000 241 12,5 3,9 35.000 8.974,4 1000 0 302 28 1 3 35.000 11.666,7

33 17 1000 253 12,5 3,8 17.000 4.473,7 1000 0 311 28 1 2,9 17.000 5.862,1

34 7 1000 266 12,5 3,6 7.000 1.944,4 1000 0 320 28 1 2,9 7.000 2.413,8

35 4 1000 280 12,5 3,4 4.000 1.176,5 1000 0 331 28 1 2,8 4.000 1.428,6

36 1 1000 296 12,5 3,2 1.000 312,5 1000 0 341 28 1 2,7 1.000 370,4

37 2 1000 315 12,5 3,1 2.000 645,2 1000 0 352 28 1 2,6 2.000 769,2

UNIDAD INVERTER: AWS XE 280.2 XN INV UNIDAD FREE-COOLING: AWS XE 300.2 ST FC-SG

Tª

exterior

Total

horas

Pf Compr

[kW]

Pa Compr

[kW]

Pa Vent

[kW]EER

Energía

suministrada (kWh)

Potencia Electrica

Consumida (kWh)

-2 7 1000 119 3,42 8,2 7.000 853,7

Resultado Simulación Valladolid

29 09 April 2014




Resultado Simulación Valladolid

30 09 April 2014




0,0173 € COSTE UNITARIO kW

FRIGORÍFICO 0,0145 €

Energia Suministrada

TOTAL (kWh) 8.760.000

Energía Eléctrica

Consumida TOTAL

(kWh)

1.270.687

EER PREVISTO 6,89

8.760.000

COSTE ENERGIA

CONSUMIDA ANUAL 127.069 €

1.517.578

5,77

151.758 €

+ 19%

-19%

OTROS COSTES A CONSIDERAR

Glicol necesario en la instalación para unidades con free-cooling

Gasto energético superior en el bombeo en unidades free-coooling

Coste superior de las unidades free-cooling

http://www.ahorroconsejos.com/wp-content/uploads/2010/07/ahorro-consejos.png

31 09 April 2014


5. Conclusiones

La tecnología INVERTER se postula como la alternativa más

óptima, desde el punto de vista energético, no sólo para

aplicaciones de confort sino también para aplicaciones especiales,

con demanda continua y constante durante todo el año.

Dentro de la variabilidad climatología de la geografía española, la

tecnología INVERTER aplicada a compresores se posiciona, en

todos los casos, como la alternativa más eficiente. En climas con

temperaturas moderadas, los resultados obtenidos, en términos

de ahorros económicos de explotación, son realmente

espectaculares. Incluso ahorros por encima del 50% frente a otras

tecnologías usadas actualmente.

El uso de esta tecnología proporciona, además, una

serie de beneficios adicionales:

Mayores eficiencias a cargas parciales

Bajo nivel sonoro a cargas parciales

Eliminación de los picos de arranque

Óptimo factor de potencia (> 0.95)

http://www.ahorroconsejos.com/wp-content/uploads/2010/07/ahorro-consejos.png

32 09 April 2014


MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN

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