x ornadas de sensibilización e difusión sobre xeotermia

Xornadas de Sensibilización e Difusión sobre Xeotermia

CASOS PRÁCTICOS DE APLICACIÓN DE APROVEITAMENTOS XEOTÉRMICOS PARA

BCJuan Rodríguez

Enxeñeiro de MinasResponsable da Área de Edificación de

EnergyLab Xuño - Setembro 2012

Índice

1

2

3 Conclusións

Introducción

Resultados obtidos

1 Introdución

EDIFICIOS PÚBLICOS

Escola InfantilNigrán

Escola InfantilBaiona

Centro de díaAs Neves

Biblioteca Central UVIGO

Edificios públicos representativos. Terreo dispoñible abondo para a captación xeotérmica e superficie de sala

técnica abondo para albergar o sistema de BCG. Libre acceso para operación da maquinaria necesaria. Sistemas terminais de climatización que permitan os maiores rendimentos de

a bomba de calor xeotérmica: solo radiante, fancoils,… Uns niveles mínimos de aillamiento que permitan minimizar a demanda

térmica do edificio. Instalaciones non máis antigas de 10 anos.

CRITERIOS DE SELECCIÓN

Edificio Vivendas Ribadumia

Plan Demostrativo da BCG en Galicia

1 Introdución

Este proxecto demostrativo pretende estender a tecnoloxía a toda Galicia, estimando que os aforros que se obterían se se instalasen bombas de calor xeotérmicas en todas las escolas infantís, centros de saúde bibliotecas públicas de Galicia, serían:

Aforro de Enerxía 95.725 MWh /año. Aforro económico 10 M€. Aforro en CO2 52.000 t CO2/año.

1 Introdución

Sistema de monitorización e adquisición de datos

1 Introdución

Para a análise e avaliación de…

Prestaciones do sistema: COP, EER, consumos enerxéticos, aforros,…

Parámetros medioambientais: emisións de CO2 e comparativas de aforros.

Parámetros de comportamiento do captador xeotérmico: evolución das temperaturas de traballo do fluido caloportador, potencias e enerxías intercambiadas co subsolo,…

Outras variables analizadas: temperatura exterior, temperatura ambiente interior, tempo de funcionamento do sistema, número de arrancadas/paradas,…

Ofreciendo un análise detallado e pormenorizado do comportamento das instalacións nos correspondentes Informes Técnicos, reflexando o comportamento das instalacións tanto a nivel de prestacións como de comportamento da instalación e do sistema captador xeotérmico.

1 Introdución

Fases dun proxecto de instalación de BCG

As distintas fases que comprenden un proxecto de instalación de bomba de calor xeotérmica poden resumirse en : Deseño. Execución, probas e posta en marcha. Mantemento.

Aclaración: Ademais destas fases, serán necesarios os correspondentes trámites administrativos antes do inicio da execución do proxecto (solicitude da Licenza da Obra no Concello correspondente e, naquelas comunidades autónomas que así o requiran, solicitude da Licenza de Execución das Perforacións) e a súa finalización (solicitude da Alta da Instalación Térmica na correspondente Delegación Provincial de Industria).

1 Introdución

Deseño (1/2)

• Recopilación de información da instalación correspondente a:

Situación, estrutura de cerramentos, sistema de distribución térmico (existente ou a implementar), superficie a climatizar, número de usuarios con demanda de ACS, superficie dispoñible para a captación xeotérmica, superficie dispoñible en sala técnica, accesibilidade para maquinaria, tipo de chan a perforar, características térmicas do subsolo, canalizacións de instalacións subterráneas próximas á zona de perforación,…

• A partir de: Proxecto técnico construtivo do edificio, visitas técnicas á instalación,

consumos enerxéticos previos (en caso de instalacións existentes), mapas hidroxeolóxicos da zona e, no seu caso, da realización dun TRT,...

• Para a realización dos Cálculos correspondentes a: Demandas térmicas da instalación, potencia térmica de BCG a instalar,

tamaño e xeometría do captador xeotérmico, volumes de acumulación de inercia/ACS, solución técnica proposta para a sala técnica, solución técnica proposta para a integración do sistema de BCG nunha instalación existente (se procede), estimación de aforros,…

1 Introdución

Deseño (2/2)

• No caso de non ser necesario un TRT: O tamaño e xeometría do campo de captación xeotérmico será

calculado a partir de ferramentas de cálculo simples (tabras e/ou nomogramas), podendo empregar, a súa vez, programas de simulación informática que aporten unha maior fiabilidade o cálculo.

• No caso de ser necesario un TRT: Realización durante a fase de Deseño: Tamaño e xeometría definitivos

do campo de captación xeotérmico. Realización durante a fase de Execución: Na fase de Deseño levarase a

cabo un cálculo preliminar do tamaño e xeometría do campo de captación xeotérmico que será revisado no momento da obtención dos resultados do TRT e da simulación informática correspondente.

Aclaración: Segundo a Norma VDI-4640, o cálculo do tamaño e xeometría do campo de captación xeotérmico levarase a cabo a partir da realización dun TRT e do emprego de programas de simulación informática cando: a potencia térmica de BCG a instalar sexa superior a 30 kW, para zonas con concentración de sistemas individuais, para instalacións cun fcto. superior a 2.400 h/año ó para instalacións cunha gran demanda de refrixeración.

1 Introdución

Execución, Probas e PeM

Aclaración: En función de los recursos disponibles (humanos y técnicos), varias de estas fases podrían llevarse a cabo en paralelo.

En xeral, os traballos correspondentes á execución e entrega de unha instalación de BCG correspondense coas siguintes fases:

1. Acopio de material e disponibilidade de maquinaria necesaria.2. Transporte de material e de maquinaria ata a instalación.3. Sinalización e replanteo das perforacións, zanxas horizontais e arquetas

colectoras.4. Execución das perforacións.5. Intr. tubo interc. e recheo das perforacións.6. Realización del TRT e simulación.7. Realización de las zanxas de conexión horizontal.8. Realización das conexións horizontais.9. Realización da sala de máquinas.10. Probas de estanqueidade, introdución de anticonxelante e purgado do

sistema xeotérmico.11. Probas de funcionamento e posta en marcha.12. Reposición de instalacións.

2 Resultados obtidos. Escola Infantil Baiona

Escola infantil de 800 m2.

Demanda de calefacción por chan radiante (38ºC) y ACS.

Sistema substituído: Caldeira de gasóleo 90 kW.

Información xeral

Instalación realizada

BCG de 52 kW.

Captador xeotérmico vertical en circuíto cerrado con 5 perforacións de 120 m. de profundidade

Acumulación de inercia de 1.500 l para calefacción e produción instantánea de ACS.


Indicadores estacionais

Indicador Ud. ANO 2010 ANO 2011

COP est. 1 - 4,10 4,28

COP est. 2 - 3,93 4,09

Consumo eléctrico 1 kWh 16.498 13.885


Coste eléctrico 1 € 1.814 1.944

Coste eléctrico 2 € 1.874 2.042

Emisións CO2 1 kg CO2 4.454 3.749


Aclaracións:• Meses Inverno: produción de ACS e calefacción.• Meses de Verán: produción de ACS. • Subíndice 1: Referido unicamente o consumo do compresor da BCG.• Subíndice 2: Referido o consumo do compresor da BCG mais o consumo da bomba de

circulación do fluído caloportador do sistema xeotérmico.


Variables da instalación

Indicador Ud. PROMEDIO

T pozos ent. BCG ºC 8-9

Pot. pozos kW 38-42

Pot. esp. pozos W/m 60-67

T amb. interior (inv.) ºC 20-23


17.040 kWhENERXÍA CONSUMIDA

DATOS ECONÓMICOS GLOBAIS CALCULADOS

VANTAXES OBTIDAS

EMISIÓNS CO2 4.601 kg

COSTE ECONÓMICO 1.874 €

AFORROS vs. SIST. ANTERIOR

53.920 kWh/ano

19.383 kg/ano

4.270 €/ano

Mellora do rendemento económico e enerxético da instalación.

Redución de emisións de CO2. Mellora de regulación dos sistemas de climatización

ACS.

BCG

PERIODO DE TEMPO CONSIDERADO: ANO 2010

2 Resultados obtidos. Escola Infantil Nigrán

Escola infantil de 1000 m2 con demanda de calefacción e ACS.

Calefacción por chan radiante (40ºC) e produción de ACS en acumulación.

Sistema substituído: Caldeira de gasóleo 90 kW.

BCG de 75 kW.

Captador xeotérmico vertical en circuíto cerrado con 10 perforacións de 100 m de profundidade.

Cubrir demanda de calefacción e precalentamento de ACS.


Información xeral


Aclaracións:• Meses Inverno: precalentamento de ACS e calefacción.• Meses de Verano: precalentamento de ACS. • Subíndice 1: Referido unicamente o consumo do compresor da BCG.• Subíndice 2: Referido o consumo do compresor da BCG mais o consumo da bomba de


Indicador Ud. ANO 2010 ANO 2011

COP est. 1 - 4,00 4,09

COP est. 2 - 3,71 3,62



Coste eléctrico 1 € 748 824

Coste eléctrico 2 € 835 975








Pot. pozos kW 43-47






VANTAXES OBTIDAS


COSTE ECONÓMICO 835 €

PERIODO DE TEMPO CONSIDERADO: AÑO 2010


20.592 kWh/ano

7.476 kg/ano

1.687 €/ano

Mellora do rendemento económico e enerxético da instalación.

Redución de emisións de CO2. Redución de temperatura de traballo do sistema de

calefacción.

BCG

2 Resultados obtidos. Biblioteca Central UVigo

Biblioteca pública universitaria de 3.300 m2 con demanda de calefacción e refrixeración.

Fancoils e condutos de aire (calefacción a 52ºC e refrixeración a 8ºC).

Sistema substituído: 2 bombas de calor aire-auga e caldeira de gasóleo.

Información xeral

3 x BCG de 60 kW/bomba

Potencia total instalada: 180 kW





Aclaracións:• Meses Inverno: calefacción.• Meses de Verano: refrixeración. • Subíndice 1: Referido unicamente o consumo do compresor da BCG.• Subíndice 2: Referido o consumo do compresor da BCG mais o consumo da bomba de


Indicador Ud DATOS 2010-2011

COP est. 1 - 3,37

COP est. 2 - 3,15

EER est. 1 - 3,66

EER est. 2 - 3,26

Consumo eléctrico 1 kWh 95.731


Coste eléctrico 1 € 10.530


Emisións CO2 1 kg CO2 25.847





T pozos ent. BCG (inv.) ºC 7-9

T pozos salida BCG (ver.) ºC 20-25

Pot. pozos (inv.) kW 160-165

Pot. pozos (ver.) kW 215-225

Pot. esp. pozos (inv.) W/m 48-50

Pot. esp. pozos (ver.) W/m 62-67


T amb. interior (ver.) ºC 25-27


103.736,40 kWhENERXÍA CONSUMIDA


VANTAXES OBTIDAS

EMISIÓNS CO2 28.008,83 kg

COSTE ECONÓMICO 11.411,01 €


117.050,83 kWh/ano

31.603,72 kg/ano

12.875,58 €/ano

Mellora de rendemento económico e enerxético da instalación.

Redución de emisións de CO2. Mellora na regulación do sistema de climatización.

BCG

PERIODO DE TEMPO CONSIDERADO: ANO 2010-2011

2 Resultados obtidos. Centro de Día As Neves

Centro de Día de 700 m2 con demanda de calefacción e refrixeración.

Escola infantil de 100 m2 con demanda de calefacción e refrixeración.

Fancoils (calefacción a 50ºC e refrixeración a 10ºC) e radiadores (calefacción a 50ºC).

Sistema substituído: Bomba de calor aire-auga e caldeira de gasóleo

Información xeral


BCG de 40 kW. Captador xeotérmico vertical en circuíto cerrado con 6

perforacións de 100 m de profundidade. Calefacción e refrixeración da escola infantil (obra realizada

fora dos obxectivos iniciais do proxecto).



Aclaracións:• Meses Inverno: calefacción.• Meses de Verano: refrixeración. • Subíndice 1: Referido unicamente o consumo do compresor da BCG.• Subíndice 2: Referido o consumo do compresor da BCG mais el consumo da bomba de


Indicador Ud DATOS 2011

COP est. 1 - 3,65

COP est. 2 - 3,27

EER est. 1 - 3,40

EER est. 2 - 3,07










T pozos ent. BCG (inv.) ºC 8-9

T pozos salida BCG (ver.) ºC 20-23

Pot. pozos (inv.) kW 17-19

Pot. pozos (ver.) kW 25-27

Pot. esp. pozos (inv.) W/m 42-45

Pot. esp. pozos (ver.) W/m 48-50


T amb. interior (ver.) ºC 25-27




VANTAXES OBTIDAS




20.236 kWh

5.464 kg

2.835 €


Redución de emisións de CO2. Redución de temperatura de traballo do sistema de

calefacción. Mellora das condiciones interiores da gardaría.

BCG

PERIODO DE TEMPO CONSIDERADO: ANO 2011

2 Resultados obtidos. Edificio vivendas Ribadumia

Edificio de vivendas (15 en total). Demanda de calefacción e ACS. Superficie total a calefatar: 1200 m2. Sistema inicial proposto:

Caldeira de gasóleo de 240 kW. para Calefación-ACS. Sistema solar térmico para ACS.

Sistema de distribución: Estacións de transferencia individualizada por piso para calefación e

ACS Chan radiante a 38 – 40ºC

Información xeral


2 x BCG de 40 kW.


Acumulación de inercia de 1.500 l.



Aclaracións:• Meses Inverno: calefacción e ACS.• Meses de Verán: ACS. • Subíndice 1: Referido unicamente o consumo do compresor da BCG.• Subíndice 2: Referido o consumo do compresor da BCG mais el consumo da bomba de


Indicador Ud. DATOS2011 (2º sem.)

COP est. 1 - 3,46

COP est. 2 - 3,14











Pot. pozos kW 47-50






VANTAXES OBTIDAS



AFORROS vs. SIST. GASÓLEO C

52.576 kWh/ano

18.693 kg/ano

4.937 €/ano


Redución de emisións de CO2. Mellora na regulación do sistema de climatización.

BCG

PERIODO DE TEMPO CONSIDERADO: ANO 2011 (2º sem.)

3 Conclusións

Aforros factura enerxética de climatización e produción de ACS: Instalacións monitorizadas con demanda de solo calor (calefacción y ACS) vs. sistema xenerador térmico

anterior (caldeira de gasóleo) 66-70% Instalacións monitorizadas con demanda de calor e frío (calefacción e refrixeración) vs. sistema xenerador

térmico anterior (bomba de calor aire-auga) 52-54%

Aforros emisións de CO2: Instalacións monitorizadas con demanda de solo calor (calefacción y/o ACS) vs. sistema xenerador térmico

anterior (caldeira de gasóleo) 78-80% Instalacións monitorizadas con demanda de calor e frío (calefacción e refrixeración) vs. Sistema xenerador

térmico anterior (bomba de calor aire-auga) 52-54%

Correcto dimensionado das instalacións Temperaturas de traballo OK.

Demandas térmicas satisfeitas con baixos custes de operación Satisfacción de propietarios e usuarios.

Os resultados presentados dan boa mostra das importantes prestacións da tecnoloxía de BCG e dos importantes aforros que pode chegar a supor en instalacións de climatización.

Seguimento e análise dos datos rexistrados e da evolución do comportamento das instalacións o largo de sucesivos ciclos de demanda térmica, para confirmar as súas prestacións futuras.

3 Conclusións

En xeral, el custe total da implementación dun sistema de BCG, tendo en conta todas as súas fases, encontrase actualmente entre os siguintes intervalos: Residencial unifamiliar: 2.000 – 2.300 €/kWt BCG Residencial multifamiliar e terciario: 1.700 – 2.000 €/kWt BCG

Campo de captación xeotérmico: 35 – 60% dos custes totais => Fase de deseño rigorosa que permita axustar a potencia térmica de a BCG a instalar e, polo tanto, axustar o tamaño do campo de captación xeotérmico sen sobredemensionamentos que conduzan a sobrecustes.

En canto o contrato de mantemento: Residencial unifamiliar: 150 – 200 €/ano Residencial multifamiliar y terciario: 500 – … €/ano

3 Conclusións

En xeral, en canto os aforros na factura enerxética, en función do sistema co que se realice a comparativa, tense que: Caldeira eléctrica: 60-70% Caldeira de propano: 55-65% Caldeira de gasóleo C: 50-60% Caldeira de GN: 20-30% BC aire-auga: 35-50%

O que traducese nunhos períodos de retorno da inversión, en xeral, de entre 5 e 10 anos, dependendo: Do sistema co que se realice a comparativa. Do tipo de captación xeotérmica. Da existencia de subvencións u outros incentivos.

En xeral, en canto ós aforros de emisións de CO2, en función do sistema co que se realice a comparativa, tense que: Caldeira eléctrica: 60-70% Caldeira de propano: 50-60% Caldeira de gasóleo C: 65-75% Caldeira de GN: 45-55% BC aire-auga: 35-50%

Área de Edificació[email protected]

Edificio CITEXVI – Local 1Fonte das Abelleiras, s/nCampus Universitario de Vigo36310 Vigo (Pontevedra)T_986 120 450 F_986 120 450www.energylab.es

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

x ornadas de sensibilización e difusión sobre xeotermia

Documents