VARIABLE PRIMARY FLOW
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VPF RHOSS:un paso adelante en las instalaciones de caudal variable
VPFVARIABLE PRIMARY FLOW
VPF RHOSS:LA NUEVA FRONTERA EN INSTALACIONES
El consumo de energía de los auxiliares
en las instalaciones de climatización
(bombeo, ventilación, etc.) no puede
descuidarse en el enfoque del diseño
NZEB.
Los consumos tendrán que
compensarse mediante la producción
de energía de fuentes renovables
in situ o en los alrededores, por lo
tanto el nuevo parámetro “superficie
fotovoltaica equivalente” pasa a
ser un índice fundamental para la
comparación de diferentes soluciones.
Las instalaciones de climatización con
circuito hidrónico de caudal variable
(VPF: Variable Primary Flow), ideales
para potencias frigoríficas medias-
altas, representan una interesante
alternativa a las instalaciones más
tradicionales de caudal constante.
Las soluciones estudiadas por Rhoss
ofrecen ventajas como la reducción
de los consumos energéticos de
los grupos de bombeo, con un
consiguiente ahorro económico,
junto a una fiabilidad y a una gestión
simplificada de la instalación.
El uso de estos sistemas contribuye
de manera decisiva a obtener mayores
créditos en las certificaciones Leed de
los edificios.
Guía a los principios LEED®
Leadership in Energy & Environmental DesignDescargue el documento completo:
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Video VPF RHOSSLa solución para reducir los consumos de
bombeoDescargue el vídeo:
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Edificio para uso de oficinasGuía para la eficiencia energética
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MÁSINFORMACIÓN Y VÍDEO
Instalaciones y consumos energéticosEl consumo de energía de los auxiliares en las instalaciones de climatización (bombeo, ventilación, etc.) no puede descuidarse en el enfoque del diseño NZEB.En las instalaciones utilizadas en el pasado, se tenía en cuenta un primario (lado enfriadora) y un secundario (lado de uso) ambos con caudal constante separados por un compensador hidráulico, que por un lado garantizaba estabilidad de funcionamiento y fiabilidad, por otro lado un consumo energético elevado (figura 1).Los resultados pueden variar mucho de un edificio a otro, pero los gastos energéticos de bombeo oscilan entre el 20% y el 40% de los consumos de las enfriadoras o bombas de calor, mientras que a nivel de edificio el porcentaje puede llegar al 10%.El consumo de energía se puede reducir de modo importante usando sistemas con caudal variable (VPF) en lugar de los sistemas tradicionales de bombeo con caudal constante; lo importante es mantener un grado de fiabilidad y seguridad a nivel máximo.
Sistemas tradicionales de caudal variableLas instalaciones de distribución del agua con caudal variable, actualmente las más extendidas, están formadas por un circuito primario de caudal constante y un circuito secundario, de caudal variable, separados por un compensador hidráulico (figura 2). En este caso la cota mayor de los consumos de bombeo está asociada a la bomba de caudal constante.Un modo para reducir todavía más los consumos de bombeo es realizar un sistema con una sola bomba de velocidad variable y un circuito primario único con aliviadero y válvula de by-pass, (VPF Tradicional – figura 3).Este sistema, utilizado por algunos fabricantes, lleva por un lado a la reducción parcial de los consumos, pero implícitamente también a riesgos de inestabilidad con oscilaciones que pueden influir en la eficacia de la enfriadora. La válvula de by-pass en el aliviadero, por un lado garantiza el caudal mínimo a través del
evaporador, por el otro es el componente más crítico del sistema.
VPF RHOSSLa atención por la búsqueda de soluciones para el ahorro energético y la evolución tecnológica, que desde siempre hancaracterizado la empresa, han llevado a la introducción en el mercado del sistema VPF RHOSS.La solución propuesta está formada por un sistema primario/secundario, ambos de caudal variable, y por un compensador hidráulico (figura 4).El VPF RHOSS, por un lado permite aumentar todavía más los ahorros en los gastos de bombeo respecto al VPF tradicional y por el otro elimina los aspectos críticos intrínsecos garantizando una estabilidad elevada sin oscilaciones, un aumento de la fiabilidad de la enfriadora y de los componentes sistema-instalación.
Las instalaciones con grupos múltiples grupos enfriadores en paralelo también se beneficia de la solución que propone el sistema VPF RHOSS, con gestión simplificada, precisión en la temperatura del agua proporcionada a los usos y fiabilidad también en el caso de perturbaciones o fluctuaciones debidas
a factores que no siempre están bajo control.
Primario - Secundario constantes
Primario constanteSecundario variable
VPF TRADICIONAL:Primario variable+ válvula by-pass
VPF RHOSS:Primario variable
Secundario variable
BOMBA A VELOCIDADCONSTANTE
BOMBA A VELOCIDADCONSTANTE
BOMBA A VELOCIDADVARIABLE
BOMBA A VELOCIDADCONSTANTE
BOMBA A VELOCIDADVARIABLE
BOMBA A VELOCIDADVARIABLE
VÁLVULABY-PASS
BOMBA A VELOCIDADVARIABLE
➊
➋
➌
➍
VPF RHOSS:LA SOLUCIÓN MÁS EFICIENTE
PARA REDUCIR LOS CONSUMOS DE BOMBEO
BOMBA INVERTER
LAS REVOLUCIONES DE LA
BOMBA VARÍAN SEGÚN LA
DEMANDA DE LOS USOS
• Gran estabilidad sin oscilaciones
• Gran fiabilidad de la enfriadora
• Gran fiabilidad de los componentes del sistema-instalación
• Reducción de los consumos de bombeo hasta el 90%
BOMBA INVERTER
La disminución del caudal de agua trasegado por lasbombas permite ahorrar energía en el bombeo. Con el sistema VPF RHOSS la reducción de los consumos es tangible y marca la diferencia con respecto a los sistemas VPF tradicionales.Las enfriadoras y las bombas de calor pueden aceptar una variación del flujo de agua mediante los evaporadores con la condición de que sea limitada en un determinado intervalo y la transición no se produzca demasiado rápidamente.El VPF RHOSS permite, con gran flexibilidad, variar el caudal de la bomba del circuito secundario (lado uso)
en función de la demanda de la carga sin límites de modulación excepto aquellos de la tecnología utilizada para la misma bomba.La bomba en el circuito primario (lado enfriadora) disminuye el caudal al disminuir la carga en uso; al inicio de acuerdo con la modulación de la bomba del secundario y después limitándose cuando se alcanza el valor mínimo de seguridad establecido. De este modo se solicita al compensador hidráulico la circulación del caudal mínimo requerido en favor de la estabilidad de funcionamiento de la enfriadora y de un aumento de la fiabilidad del sistema-instalación incluso en el caso de oscilaciones.
BOMBA INVERTER
LAS REVOLUCIONES DE LA
BOMBA VARÍAN SEGÚN LA
DEMANDA DEL SECUNDARIO
ANÁLISIS TÉCNICO DE LAS VENTAJAS DEL SISTEMA VPF RHOSS
La solución VPF Rhoss introduce el sistema primario/secundario, ambos con caudal variable gestionados por inverter. La bomba del circuito primario regula el caudal según la carga para reducir de esta manera la potencia de bombeo [P= f (Q)3].Esta disminución importante es válida solo para el VPF RHOSS donde la curva característica del circuito primario mantiene una geometría fija (consulte la figura de abajo).
Con el resto de sistemas, la geometría del circuito varía continuamente y disminuye el ahorro energético porque ya no es aplicable la relación anterior, además de perderse la referencia entre caudal y número de revoluciones de la bomba. (Referencia “HVAC systems with variable primary flow: analysis on energy potential saving” –50th international AICARR Conference MATERA 2017).
El concepto se muestra en la fórmula de cálculo indicada abajo, en la que se demuestra que la potencia consumida por una bomba varía principalmente en función del caudal trasegado (Q) yla presión proporcionada (Δp), y ambos valores dependen de lavelocidad de rotación de la bomba (n).
El tercer valor discriminante es la eficiencia de la bomba (η).Esta dimensión es constante para cualquier punto de modulación de la bomba solo si la curva característica del circuito hidráulico no cambia (primario VPF RHOSS).
Geometría circuito constante = control preciso del caudaly máximo ahorro energético
P = m ∆p = Q ∆p = f (n)3
p η η η
kn yn2
.
Cierre de válvulas
160%
140%
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160%
160%
140%
120%
100%
80%
60%
40%
20%
0%0% 20% 40% 60% 80% 100% 120% 140% 160%
n = 100% n = 100%
n = 90%
n = 80%
n = 70%
n = 60%n = 50%
65%
65%
65%
65%
65%
65%
n = 90%
n = 80%
n = 70%
n = 60%n = 50%
61%65%
68%
70%
68%
61%65%
68%
70%
68%
61%65%
68%70%
68%61%
65%68%
70%68%61% 65% 68% 70%
68%61% 65% 68% 70% 68%
∆p ∆p
Q Q
CIRCUITOPRIMARIO
CIRCUITOSECUNDARIO
La disminución del consumo de los grupos de bombeo está asociada a la variación del caudal según la carga requerida por la instalación.Es necesario cumplir algunas reglas y, especialmente, respetar el caudal mínimo del evaporador que es el 40-50% del nominal. Este caudal se logra ya al 80%-75% de la potencia requerida y por debajo de dicho umbral el caudal debe permanecer constante.En el caso de VPF tradicionales, la válvula de by-pass garantiza el caudal mínimo del evaporador y su trabajo será más complejo cuanto menor sea el número de terminales que componen el circuito hidráulico (ref. Manual de ayuda al diseño termotécnico editado por AICARR).En la instalación puede haber oscilaciones fisiológicas de caudal, derivadas de la dinámica de la regulación de las válvulas o de sus posibles funcionamientos anómalos.Las pruebas efectuadas en el laboratorio I&D Rhoss han demostrado que al 50% del caudal nominal de la enfriadora con VPF tradicional, válvula de by-pass calibrada de manera oportuna e imponiendo una oscilación periódica mínima al secundario, se obtiene un caudal real oscilante en la enfriadora que oscila ampliamente, sobrepasando los límites permitidos al evaporador (referencia “HVAC systems with variable primary flow: analysis on energy potential saving” – 50 th international AICARR Conference MATERA 2017).
La gestión de varias enfriadoras o bombas de calor conectadas en paralelo hidráulico, en una instalación de caudal variable, puede resultar compleja por la presencia de múltiples órganos de regulación que tienen tiempos de reacción diferentes para el cierre, la apertura y la modulación (principalmente válvulas y bombas).En el caso de VPF tradicionales, estos fenómenos transitorios muestran su máxima criticidad durante las fases de reanudación de los grupos enfriadores después de la pausa (stand-by), ya que los tiempos de reinicio de la bomba no son siempre los mismos que los del accionamiento de la válvula de by-pass. La consiguiente reducción de caudal en la enfriadora que funciona en ese momento, puede crear un grave peligro por los posibles retornos de líquido al compresor (ref. Manual de Ayuda al diseño termotécnico editado por AICARR).Si hubiera varias enfriadoras conectadas en paralelo hidráulico, la solución VPF RHOSS es el modo más seguro, fiable y eficaz para diseñar y gestionar la instalación, porque no está presente la válvula de by-pass y se introduce el compensador hidráulico que g a r a n t i z a el caudal mínimo del evaporador.
El sistema VPF RHOSS supera estas criticidades ya que el circuito primario es independiente de las posibles fluctuaciones del circuito secundario gracias al compensador hidráulico. Por lo tanto las bombas pueden trabajar correctamente para permitir un ahorro real energético real.
Estabilidad de funcionamientoy garantía de fiabilidad
Gestión optimizada de varias unidades en paralelo
VPF TRADICIONALQ
Tiempo (minutos)
Tiempo (minutos)
Caudal circuito lado uso Caudal a través del evaporador
(%) Apertura
válvula
Q
Potencia requerida por la instalación
40%41%42%43%44%45%46%47%48%49%50%51%52%53%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Bomba inverter secundario
Bomba inverter primario
Bomba inverter
VPF tradicional VPF Rhoss
232m2
368m2
87%
76%
15 t/a
24 t/a
SUPERFICIE FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
SUPERFICIE FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 14.000
€ 16.000
€ 18.000
€ 20.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
MILÁN
ROMA
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - oficina de 7 plantas con superficie neta climatizada de 11.600 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes.
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - hotel de 6 plantas con superficie neta climatizada de 11.300 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes y la producción de agua caliente para uso sanitario (ACS).
hasta
hasta
hasta
hasta
hasta
hasta
COSTES DE BOMBEO - OFICINAS
COSTES DE BOMBEO - HOTEL
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C
P-S-C
PC-SV
PC-SV
PV+BPV
PV+BPV
P-S V
P-S V
VPF RHOSS
VPF RHOSS
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 14.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 14.000
€ 16.000
€ 18.000
€ 20.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
ROMA
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - oficina de 7 plantas con superficie neta climatizada de 11.600 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes.
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - hotel de 6 plantas con superficie neta climatizada de 11.300 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes y la producción de agua caliente para uso sanitario (ACS).
240m2 87% 18 t/aSUPERFICIE
FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
hasta hasta hasta
326m2 75% 24 t/aSUPERFICIE
FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
hasta hasta hasta
COSTES DE BOMBEO - OFICINAS
COSTES DE BOMBEO - HOTEL
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C
P-S-C
PC-SV
PC-SV
PV+BPV
PV+BPV
P-S V
P-S V
VPF RHOSS
VPF RHOSS
191m2
324m2
85%
76%
11 t/a
19 t/a
SUPERFICIE FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
SUPERFICIE FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
LONDRES
BERLÍN
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - oficina de 7 plantas con superficie neta climatizada de 11.600 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes.
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - hotel de 6 plantas con superficie neta climatizada de 11.300 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes y la producción de agua caliente para uso sanitario (ACS).
hasta
hasta
hasta
hasta
hasta
hasta
€ -
€ 1.000
€ 2.000
€ 3.000
€ 4.000
€ 5.000
€ 6.000
€ 7.000
€ 8.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 14.000
€ 16.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
COSTES DE BOMBEO - OFICINAS
COSTES DE BOMBEO - HOTEL
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C
P-S-C
PC-SV
PC-SV
PV+BPV
PV+BPV
P-S V
P-S V
VPF RHOSS
VPF RHOSS
€ -
€ 1.000
€ 2.000
€ 3.000
€ 4.000
€ 5.000
€ 6.000
€ 7.000
€ 8.000
€ 9.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
BERLÍN
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - oficina de 7 plantas con superficie neta climatizada de 11.600 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes.
NOTA: Gráfico de los costes anuales
según el coste de la energía €/kWh considerando:
- edificio de referencia - hotel de 6 plantas con superficie neta climatizada de 11.300 m2;
- aislamiento de la envoltura de acuerdo con la ley;
- el generador utilizado es una unidad polivalente EXP para la climatización de los ambientes y la producción de agua caliente para uso sanitario (ACS).
234m2 90% 13 t/aSUPERFICIE
FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
hasta hasta hasta
378m2 77% 21 t/aSUPERFICIE
FOTOVOLTAICO EQUIVALENTE
AHORRADA
REDUCCIÓN CONSUMOS
ENERGÍA PRIMARIA
REDUCCIÓN EMISIONES CO 2
hasta hasta hasta
€ -
€ 2.000
€ 4.000
€ 6.000
€ 8.000
€ 10.000
€ 12.000
€ 14.000
€ 16.000
€ 18.000
€ 0,15 € 0,17 € 0,19 € 0,21 € 0,23 € 0,25
COSTES DE BOMBEO - OFICINAS
COSTES DE BOMBEO - HOTEL
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C Instalación primaria y secundaria constantesPC-SV Instalación primaria constante y secundaria
variable
PV+BPV Instalación primaria variable y válvula by-passP-S V VPF RHOSS: instalación primaria y secundaria
variables
P-S-C
P-S-C
PC-SV
PC-SV
PV+BPV
PV+BPV
P-S V
P-S V
VPF RHOSS
VPF RHOSS
RHOS
S S.
P.A.
se
exim
e de
toda
resp
onsa
bilid
ad p
or p
osib
les
erro
res
de e
sta
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n y
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libr
e de
cam
biar
sin
pre
vio a
viso
las
cara
cter
ístic
as d
e su
s pr
oduc
tos.
RHOSS S.P.A.Via Oltre Ferrovia, 32 - 33033 Codroipo (UD) - Italytel. +39 0432 911611 - fax +39 0432 [email protected] - www.rhoss.it - www.rhoss.com
IR GROUP SARL19, chemin de la Plaine - 69390 Vourles - Francetél. +33 (0)4 72 31 86 31 - fax +33 (0)4 72 31 86 [email protected]
RHOSS Deutschland GmbHHölzlestraße 23, D-72336 Balingen, OT Engstlatt - Germanytel. +49 (0)7433 260270 - fax +49 (0)7433 [email protected] - www.rhoss.de
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K155
54ES
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.1 -
06.
17