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Universidad de León
Escuela Superior y Técnica de Ingenieros de Minas
GRADO EN INGENIERÍA DE LA ENERGÍA TRABAJO FIN DE GRADO
PROYECTO DE REFORMA DEL SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN EN HOTEL LAS CHARCAS (OURENSE) León, Julio de 2014 Autor: Jorge Sánchez País Tutor: Víctor Díez Martínez
El presente proyecto ha sido realizado por D. Jorge Sánchez País, alumno de la Escuela Superior y Técnica de Ingenieros de Minas de la Universidad de León para la obtención del título de Grado en Ingeniería de la Energía.
La tutoría de este proyecto ha sido llevada a cabo por D. Víctor Díez Martínez, profesor del Grado en Ingeniería de la Energía.
Visto Bueno
Fdo.: D. Jorge Sánchez País
Fdo.: D. Víctor Díez Martínez
El autor del Trabajo Fin de Grado
El Tutor del Trabajo Fin de Grado
RESUMEN
El presente proyecto tiene como objeto la descripción de la reforma del sistema de climatización en el Hotel Las Charcas para la mejora de su eficiencia energética. El hotel dispone de 11 plantas, 5 de las cuales se encuentran destinadas al alojamiento de inquilinos y cada una de estas plantas posee 11 habitaciones tipo, sumando un total de 55 estancias. La mencionada reforma se realizará únicamente en la instalación de climatización que da servicio a las habitaciones del hotel. En el resto de emplazamientos se conservará la instalación existente. Las estancias del hotel cuentan con una producción independiente de frío y de calor. La instalación se basa en un sistema de enfriamiento mediante una bomba de calor aguaagua a dos tubos y un sistema de calefacción por medio de dos calderas de gasóleo. En la instalación se han detectado los siguientes problemas: o Falta de confort o Antigüedad de la instalación o Elevada facturación energética Se plantean varias alternativas, como son: A. Transformación de la sala de calderas a Biomasa, manteniendo el sistema de enfriamiento existente. B. Transformación de la sala de calderas a Gas Natural, manteniendo el sistema de enfriamiento existente. C. Instalación de un sistema de climatización por agua: Sistema aire - agua a 4 tubos que cubra la demanda térmica de calefacción y refrigeración. D. Implantación de un sistema de Expansión directa: Sistema de Caudal de Refrigerante Variable (VRV) con recuperación de calor.
Finalmente se decide conjuntamente con la propiedad la instalación de la última opción, es decir, el Sistema VRV con Recuperación de calor a 3 tubos. Motivos: o Cubre simultáneamente las demandas de calor y frío (aumentando el confort) o Es el sistema que mejor rendimiento conjunto ofrece, lo cual se traduce en un mayor ahorro económico. o Permite la recuperación de calor. Su funcionamiento se basa en la tecnología Inverter de sus compresores y en las válvulas de expansión electrónicas. Estos elementos permiten variar el caudal de refrigerante aportado a las baterías de evaporación-condensación, controlando así más eficazmente las condiciones de temperatura de los locales a climatizar. Una vez definida la tecnología a implantar se procede al estudio del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), para conocer las condiciones mínimas que se deben salvaguardar en la instalación. A continuación, se calculan las demandas térmicas (calefacción y refrigeración) de cada habitación tipo así como las necesidades mínimas de caudal de aire de ventilación. A partir de los resultados obtenidos se seleccionan las unidades interiores y exteriores y los equipos complementarios. Apoyándose en el RITE, programas de cálculo y manuales técnicos proporcionados por los fabricantes se dimensionan las redes de tuberías y conductos, se determinan espesores de aislamiento, etc. Por último cabe destacar que todos los elementos de la instalación han sido seleccionados de diferentes catálogos de fabricantes, en función de las necesidades a cubrir y procurando garantizar la mejor relación calidad-precio.
ABSTRACT This Degree Final Project consists of a description of the reform proposed on Hotel Las Charcas thermal system, in order to improve its energy efficiency. The hotel has 11 floors, 5 of them are intended for guest accommodation, and each floor type has 11 rooms with a total of 55. The reform is going to be made only in the installation of the rooms. Each room has a separate production of heat and cold. The installation is based on a heat pump equipment of two pipes, and two oil-fired boilers. In the installation, we detected the following problems: o Lack of comfort o The instalation was old o High energy expenditure We proposed several alternatives, such as: A. Installing a biomass boiler, keeping the existing cooling system. B. Installing a gas boiler, keeping the existing cooling system. C. Installing a water cooling system: Air System - 4 pipes water to cover the demand for heating and cooling. D. Installing a direct expansion system: Variable Refrigeration Volume (VRV) with heat recovery. Finally we decided with the property installing the last option. Reasons: o It covers both, the heating and cooling demands (increasing comfort). o It is the system that has the better performance. o It allows recovery of heat.
Grado en Ingeniería de la Energía
Página 2
Its operation is based on the Inverter technology of its compressor and on the electronic expansion valves. These elements allow modifying the refrigerant flow of the evaporation-condensation batteries, in order to control more effectively the temperatures conditions. The next step is studied Regulation of Thermal Installations in buildings (RITE) so as to know the minimum condition to be satisfied in the building. After that, we calculated the thermal demands and the ventilation of each room to choose the right equipments. To design the plant, we relied on the RITE, calculation programs and technical manuals provided by the manufacturers. All elements within the system have been selected from catalogues from different manufacturers, guaranteeing the best quality-price relationship.
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICES
Página I
DOCUMENTO 1 - MEMORIA 1.1
Objeto................................................................................................................................. 1
1.2
Alcance ............................................................................................................................... 1
1.3
Normativa de aplicación .................................................................................................... 1
1.4
Datos de partida ................................................................................................................. 2
1.4.1
General ....................................................................................................................... 2
1.4.2
Ubicación .................................................................................................................... 2
1.4.3
Régimen de funcionamiento ...................................................................................... 3
1.4.4
Condiciones climatológicas exteriores ....................................................................... 4
1.4.5
Descripción arquitectónica del edificio ...................................................................... 8
1.4.6
Descripción instalaciones térmicas existentes......................................................... 10
1.5
Sistema proyectado ......................................................................................................... 18
1.5.1
Problemática existente ............................................................................................ 18
1.5.2
Análisis de alternativas............................................................................................. 19
1.5.3
Descripción sistema proyectado .............................................................................. 21
1.5.4
Justificación cumplimiento normativa ..................................................................... 40
1.6
Consumos y ahorro energético ........................................................................................ 49
1.6.1
Consumo de energía en climatización ..................................................................... 49
1.6.2
Valoración económica ............................................................................................. 51
1.6.3
Emisiones de CO2 ..................................................................................................... 52
1.7
Programación de la reforma ............................................................................................ 54
1.8
Anexo de cálculo .............................................................................................................. 56
ÍNDICES
Página II
1.8.1
Caudal de aire de ventilación ................................................................................... 56
1.8.2
Cálculo de cargas térmicas ....................................................................................... 56
1.8.3
Cálculo de cargas de refrigeración ........................................................................... 65
1.8.4
Cálculo de cargas de calefacción .............................................................................. 77
1.8.5
Cálculo de conductos ............................................................................................... 88
1.8.6
Cálculo de Redes de Tuberías .................................................................................. 92
DOCUMENTO 2 - PLANOS 2.1
Plano 1: SITUACIÓN Y EMPLAZAMIENTO ............................................................................ 1
2.2
Plano 2: PLANTA TIPO A REFORMAR- ESQUEMA INSTALACIÓN EXISTENTE ....................... 2
2.3
Plano 3: ESQUEMA DE PRINCIPIO ....................................................................................... 3
2.4
Plano 4: ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN UNIDADES INTERIORES .......................................... 4
2.5
Plano 5: ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN UNIDADES EXTERIORES .......................................... 5
2.6
Plano 6: ESQUEMA ELÉCTRICO ........................................................................................... 6
2.7
Plano 7:CONDUCTOS DE VENTILACIÓN..............................................................................7
DOCUMENTO 3 – PLIEGO DE CONDICIONES 3.1
Objeto................................................................................................................................. 1
3.2
Ámbito de aplicación.......................................................................................................... 1
3.3
Condiciones generales ....................................................................................................... 1
3.4
Condiciones de índole legal ............................................................................................... 1
3.4.1
Generalidades ............................................................................................................ 1
3.4.2
Legislación .................................................................................................................. 2
3.4.3
Régimen de la obra .................................................................................................... 2
ÍNDICES
Página III
3.4.4
Comienzo de la instalación......................................................................................... 2
3.4.5
Ejecución de la instalación ......................................................................................... 2
3.4.6
Responsabilidad de la dirección facultativa en el retraso de la obra ........................ 6
3.4.7
Recepción de las instalaciones ................................................................................... 6
3.4.8
Responsabilidades ...................................................................................................... 7
3.5
Condiciones de índole técnica ........................................................................................... 7
3.5.1
Generalidades ............................................................................................................ 7
3.5.2
Sistema de ventilación ............................................................................................... 7
3.5.3
Equipos sistema VRV ................................................................................................. 9
3.5.4
Tuberías .................................................................................................................... 13
3.5.5
Aislamiento térmico ................................................................................................. 13
3.6
Verificaciones y pruebas .................................................................................................. 15
3.6.1
Pruebas de equipos .................................................................................................. 15
3.6.2
Pruebas de estanqueidad del sistema VRV .............................................................. 16
3.6.3
Pruebas de redes de conductos de aire ................................................................... 16
3.6.4
Ajuste y equilibrado de los sistemas de distribución y difusión del aire ................. 16
3.6.5
Ajuste del control automático de la instalación ...................................................... 17
3.6.6
Pruebas de eficiencia energética de la instalación .................................................. 17
3.7
Instrucciones de uso y mantenimiento de la instalación térmica ................................... 18
3.7.1
Programa de mantenimiento preventivo ................................................................ 19
3.7.2
Revisiones periódicas obligatorias ........................................................................... 21
3.7.3
Programa de gestión energética .............................................................................. 21
ÍNDICES
Página IV
3.7.4
Instrucciones de seguridad ...................................................................................... 22
3.7.5
Instrucciones de manejo y maniobra ....................................................................... 23
3.7.6
Libro de mantenimiento .......................................................................................... 23
3.8
Condiciones de índole facultativa .................................................................................... 24
3.8.1
Características empresa de la empresa instaladora ................................................ 24
3.8.2
Obligaciones y derechos del instalador ................................................................... 24
3.8.3
Obligaciones y derechos del peticionario ................................................................ 26
3.8.4
Obligaciones y derechos del proyectista.................................................................. 26
3.8.5
Subcontratas ............................................................................................................ 26
3.8.6
Medidas de seguridad .............................................................................................. 26
3.8.7
Determinación de equipos y materiales .................................................................. 27
3.8.8
Condiciones generales de materiales y montaje ..................................................... 27
3.8.9
Implantación de equipos .......................................................................................... 28
3.9
Condiciones económicas .................................................................................................. 29
3.9.1
Validez del presupuesto ........................................................................................... 29
3.9.2
Reclamaciones.......................................................................................................... 29
3.9.3
Indemnización por retrasos ..................................................................................... 29
3.9.4
Gastos ocasionados por pruebas y ensayos............................................................. 30
3.9.5
Unidades de obras defectuosas pero aceptables .................................................... 30
3.9.6
Otros gastos ............................................................................................................. 30
DOCUMENTO 4 – PRESUPUESTO 4.1
Mediciones ......................................................................................................................... 1
ÍNDICES
Página V
4.2
Precios unitarios ................................................................................................................. 4
4.3
Presupuesto ....................................................................................................................... 7
4.4
Resumen presupuesto ..................................................................................................... 10
ANEXO I – ESTUDIO BÁSICO DE SEGURIDAD Y SALUD 5.1
Memoria descriptiva .......................................................................................................... 1
5.1.1
Antecedentes ............................................................................................................. 1
5.1.2
Objeto......................................................................................................................... 1
5.1.3
Datos de la obra ......................................................................................................... 2
5.1.4
Descripción de las obras............................................................................................. 3
5.1.5
Instalaciones provisionales para el personal ............................................................. 4
5.1.6
Primeros auxilios y asistencia sanitaria ...................................................................... 4
5.1.7
Maquinaria de obra.................................................................................................... 5
5.1.8
Medios auxiliares ....................................................................................................... 5
5.1.9
Trabajos con posible presencia de gas ....................................................................... 6
5.1.10
Instalación eléctrica ................................................................................................... 6
5.1.11
Seguridad aplicada a las fases de obra....................................................................... 7
5.2
Pliego de condiciones particulares................................................................................... 14
5.3
Indicaciones de seguridad ................................................................................................ 16
DOCUMENTO 1 MEMORIA
ÍNDICES
Página I
ÍNDICE ÍNDICE ................................................................................................................................................ I ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................................................................ III ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................................... V 1
MEMORIA .................................................................................................................................. 1 1.1
Objeto................................................................................................................................. 1
1.2
Alcance ............................................................................................................................... 1
1.3
Normativa de aplicación .................................................................................................... 1
1.4
Datos de partida ................................................................................................................. 2
1.4.1
General ....................................................................................................................... 2
1.4.2
Ubicación .................................................................................................................... 2
1.4.3
Régimen de funcionamiento ...................................................................................... 3
1.4.4
Condiciones climatológicas exteriores ....................................................................... 4
1.4.5
Descripción arquitectónica del edificio ...................................................................... 8
1.4.6
Descripción instalaciones térmicas existentes ......................................................... 10
1.5
Sistema proyectado ......................................................................................................... 18
1.5.1
Problemática existente ............................................................................................ 18
1.5.2
Análisis de alternativas............................................................................................. 19
1.5.3
Descripción sistema proyectado .............................................................................. 21
1.5.4
Justificación cumplimiento normativa ..................................................................... 40
1.6
Consumos y ahorro energético ........................................................................................ 49
1.6.1
Consumo de energía en climatización ..................................................................... 49
ÍNDICES
Página II
1.6.2
Valoración económica ............................................................................................. 51
1.6.3
Emisiones de CO2 ..................................................................................................... 52
1.7
Programación de la reforma ............................................................................................ 54
1.8
Anexo de cálculo .............................................................................................................. 56
1.8.1
Cálculo caudal de aire de ventilación ....................................................................... 56
1.8.2
Cálculo de cargas térmicas ....................................................................................... 56
1.8.3
Cálculo de cargas de refrigeración ........................................................................... 65
1.8.4
Cálculo de cargas de calefacción .............................................................................. 77
1.8.5
Cálculo de conductos ............................................................................................... 88
1.8.6
Cálculo de Redes de Tuberías .................................................................................. 92
ÍNDICES
Página III
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.4.1 Ubicación de la ciudad de Ourense en España y en la provincia de Ourense ............... 3 Figura 1.4.2 Localización del edificio en la ciudad de León ............................................................... 3 Figura 1.4.3 Datos de ocupación año 2012 ........................................................................................ 4 Figura 1.4.4 Rosa de los vientos ciudad de Ourense ......................................................................... 7 Figura 1.4.5 Calderas de gasóleo instaladas en el hotel .................................................................. 13 Figura 1.4.6 Quemador modulante Roca Tecno 28 L ....................................................................... 13 Figura 1.4.7 Quemador de 2 etapas Roca 45 G0 ............................................................................. 13 Figura 1.4.8 Circuitos de impulsión de las zonas de calefacción y ACS............................................ 14 Figura 1.4.9 Grupo frigorífico ........................................................................................................... 15 Figura 1.4.10 Torre de refrigeración ................................................................................................ 15 Figura 1.4.11 Fancoils tipo hotel localizados en las estancias ......................................................... 16 Figura 1.4.12 Intercambiadores de placas ....................................................................................... 17 Figura 1.4.13 Circuitos de recirculación ........................................................................................... 17 Figura 1.4.14 Depósitos de ACS ....................................................................................................... 18 Figura 1.5.1 Principio de funcionamiento ........................................................................................ 24 Figura 1.5.2 Esquema básico instalación ......................................................................................... 27 Figura 1.5.3 Disposición unidad exterior ......................................................................................... 30 Figura 1.5.4 Morfología unidad exterior .......................................................................................... 30 Figura 1.5.5 Unidad interior Marca Kaysun ..................................................................................... 31 Figura 1.5.6 Caja inversora ............................................................................................................... 35
ÍNDICES
Página IV
Figura 1.5.7 Distribución de fluidos en las entradas y salidas de la caja inversora ......................... 36 Figura 1.5.8 Esquema básico instalación ......................................................................................... 36 Figura 1.5.9 Recuperador entálpico ................................................................................................. 38 Figura 1.5.10 Rendimiento unidades instaladas .............................................................................. 43 Figura 1.5.11 Aislamiento típico tuberías de refrigerante ............................................................... 44 Figura 1.5.12 Sistema de control ..................................................................................................... 46 Figura 1.6.1 Coste económico estimado .......................................................................................... 52 Figura 1.6.2 Emisiones de CO2.......................................................................................................... 53 Figura 1.8.1 Ábaco de pérdidas de carga en conducciones de aire ................................................. 89
ÍNDICES
Página V
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.4.1 Usos del edificio por plantas ........................................................................................... 2 Tabla 1.4.2 Datos de ocupación año 2012 ......................................................................................... 4 Tabla 1.4.3 Valores medios mensuales .............................................................................................. 5 Tabla 1.4.4 Condiciones para calefacción (Temperatura seca exterior mínima) ............................... 6 Tabla 1.4.5 Condiciones para refrigeración (Temperatura seca exterior máxima) ........................... 6 Tabla 1.4.6 Condiciones refrigeración (Temperatura húmeda exterior máxima) ............................. 7 Tabla 1.4.7 Características fachada principal .................................................................................... 8 Tabla 1.4.8 Características medianeras ............................................................................................. 8 Tabla 1.4.9 Características suelos ..................................................................................................... 8 Tabla 1.4.10 Características cubierta ................................................................................................. 9 Tabla 1.4.11 Características lucernarios ............................................................................................ 9 Tabla 1.4.12 Dimensiones plantas del hotel .................................................................................... 10 Tabla 1.4.13 Dimensiones habitaciones tipo ................................................................................... 10 Tabla 1.4.14 Datos técnicos calderas de gasóleo existentes ........................................................... 12 Tabla 1.4.15 Características circuitos de agua caliente. .................................................................. 13 Tabla 1.4.16 Datos técnicos grupo frigorífico .................................................................................. 14 Tabla 1.4.17 Características bombas ACS ........................................................................................ 17 Tabla 1.4.18 Características depósitos ACS ..................................................................................... 18 Tabla 1.5.1 Cargas térmicas habitaciones tipo ................................................................................ 26 Tabla 1.5.2Características técnicas unidad exterior ........................................................................ 28
ÍNDICES
Página VI
Tabla 1.5.3 Características técnicas unidad interior ........................................................................ 32 Tabla 1.5.4 Planta 2 .......................................................................................................................... 33 Tabla 1.5.5 Planta 3 .......................................................................................................................... 33 Tabla 1.5.6 Planta 4 .......................................................................................................................... 34 Tabla 1.5.7 Planta 5 ......................................................................................................................... 34 Tabla 1.5.8 Planta 6 .......................................................................................................................... 34 Tabla 1.5.9 Características técnicas caja inversora .......................................................................... 35 Tabla 1.5.10 Características técnicas recuperador entálpico .......................................................... 37 Tabla 1.5.11 Condiciones de diseño................................................................................................. 40 Tabla 1.5.12 Clases de filtración según RITE .................................................................................... 41 Tabla 1.5.13 Niveles sonoros equipos a instalar .............................................................................. 42 Tabla 1.5.14 Espesores mínimos de aislamiento en circuitos frigoríficos para climatización ......... 44 Tabla 1.6.1 Consumo energético estimado ..................................................................................... 50 Tabla 1.6.2 Coste económico estimado ........................................................................................... 52 Tabla 1.6.3 Emisiones CO2 ................................................................................................................ 54 Tabla 1.8.1 Caudales de aire exterior para distintas estancias ........................................................ 56 Tabla 1.8.2 Temperatura exterior de cálculo ................................................................................... 59 Tabla 1.8.3 Factor de corrección de la temperatura, fk, por el método de cálculo simplificado .... 63 Tabla 1.8.4 Factor de recalentamiento f h para edificios residenciales, parada nocturna máximo 8 horas................................................................................................................................................. 65 Tabla 1.8.5 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 1 ....................................... 66 Tabla 1.8.6 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 2 ....................................... 67 Tabla 1.8.7 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 3 ....................................... 68
ÍNDICES
Página VII
Tabla 1.8.8 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 4 ....................................... 69 Tabla 1.8.9 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 5 ....................................... 70 Tabla 1.8.10 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 6 ..................................... 71 Tabla 1.8.11 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 7 ..................................... 72 Tabla 1.8.12 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 8 ..................................... 73 Tabla 1.8.13 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 9 ..................................... 74 Tabla 1.8.14 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 10 ................................... 75 Tabla 1.8.15 Cálculo de cargas térmica de refrigeración habitación tipo 11 ................................... 76 Tabla 1.8.16 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 1 ....................................... 77 Tabla 1.8.17 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 2 ....................................... 78 Tabla 1.8.18 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 3 ....................................... 79 Tabla 1.8.19 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 4 ....................................... 80 Tabla 1.8.20 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 5 ....................................... 81 Tabla 1.8.21 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 6 ....................................... 82 Tabla 1.8.22 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 7 ....................................... 83 Tabla 1.8.23 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 8 ....................................... 84 Tabla 1.8.24 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 9 ....................................... 85 Tabla 1.8.25 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 10 ..................................... 86 Tabla 1.8.26 Cálculo de cargas térmica de calefacción habitación tipo 11 ..................................... 87 Tabla 1.8.27 Cálculo de conductos de expulsión ............................................................................. 90 Tabla 1.8.28 Cálculo de conductos de impulsión ............................................................................. 91
Grado en Ingeniería de la Energía
1
Página 1
MEMORIA
1.1 Objeto El objeto del presente proyecto es la descripción de la reforma del sistema de climatización en el Hotel Las Charcas para la mejora de su eficiencia energética. La instalación proyectada permitirá obtener una mejor distribución del calor y del frío, propiciando un mayor confort en las estancias y un considerable ahorro en la facturación energética.
1.2 Alcance La mencionada reforma se realizará únicamente en la instalación de climatización que da servicio a las habitaciones del hotel. En el resto de emplazamientos, como se mencionará más adelante, se conservará la instalación existente.
1.3 Normativa de aplicación En la ejecución del proyecto se ha tenido en cuenta la normativa aplicable vigente, en concreto: o
Versión consolidada del Real Decreto 1027/2007, de 20 julio por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificio, (BOE 9-09-2013)
o
Normas UNE incluidas en el RITE.
o
Documentos reconocidos por el RITE.
o
Código Técnico de la Edificación, aprobado según Real Decreto 314/2006 de 17 de Marzo.
o
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión vigente.
o
Real Decreto 138/2011, de 4 de febrero, por el que se aprueban el Reglamento de seguridad para instalaciones frigoríficas y sus instrucciones técnicas complementarias.
o
Ordenanza general de seguridad e higiene en el trabajo.
MEMORIA
Grado en Ingeniería de la Energía
Página 2
1.4 Datos de partida 1.4.1 General El Hotel Las Charcas se encuentra situado en la ciudad de Ourense, fue construido en 1990 y tiene una catalogación de tres estrellas. El edificio dispone de 11 plantas: 3 sótanos, planta baja, 6 plantas elevadas y un bajo cubierta. En la siguiente tabla, se indican los usos de cada uno de los niveles del centro hotelero. Tabla 1.4.1 Usos del edificio por plantas
NIVEL
USOS
Planta -3
Garaje
Planta -2
Garaje y almacenes
Planta -1
Garaje y almacenes
Planta 0
Cafetería y recepción
Planta 1
Comedor y salones
Planta 2
Habitaciones
Planta 3
Habitaciones
Planta 4
Habitaciones
Planta 5
Habitaciones
Planta 6
Habitaciones
Bajo cubierta
Gimnasio, SPA y sala de calderas
Como se ha expuesto en la Tabla 1.4.1 Usos del edificio por plantas, el hotel dispone de 5 plantas destinadas al alojamiento de inquilinos, cada una de las cuales posee 11 habitaciones tipo, sumando un total de 55 estancias. Desde el año de su construcción no se ha realizado en el edificio ninguna reforma constructiva importante. Por último destacar que el edificio en cuestión no dispone de calificación energética, al no ser de aplicación el Código Técnico (CTE) en el año de su construcción, y al no haberse realizado ninguna reforma desde su entrada en vigor.
1.4.2 Ubicación El edificio se halla emplazado en la Avenida la Habana, número 107, de la localidad de Ourense. En relación a la zonificación climática, se encuentra en la Zona C2. MEMORIA
Grado en Ingeniería de la Energía
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Figura 1.4.1 Ubicación de la ciudad de Ourense en España y en la provincia de Ourense
Figura 1.4.2 Localización del edificio en la ciudad de León
1.4.3 Régimen de funcionamiento El presente hotel cuenta con un total de 55 habitaciones y se encuentra abierto al público las 24 horas del días los 365 días del año. El nivel de ocupación durante los últimos años ha descendido notablemente propiciado fundamentalmente por la recesión económica y los problemas de confort térmico que padecen los inquilinos, que se tratarán más adelante. En la siguiente tabla se recogen los bajos datos de ocupación del hotel durante el año 2012.
MEMORIA
Grado en Ingeniería de la Energía
Página 4
Tabla 1.4.2 Datos de ocupación año 2012
Mes
Ocupación
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Media
23% 44% 43% 47% 49% 53% 37% 40% 56% 62% 46% 29% 42%
Ocupación
A continuación se representan gráficamente los datos anteriormente expuestos.
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Año 2012
Figura 1.4.3 Datos de ocupación año 2012
Conocidos estos valores se puede afirmar que la ocupación del hotel a lo largo del año es bastante homogénea no existiendo ningún periodo especialmente favorable para la interrupción de su actividad.
1.4.4 Condiciones climatológicas exteriores Las condiciones climatológicas se han establecido de acuerdo a los datos recogidos en la Guía Técnica: Condiciones Exteriores Climáticas del Proyecto editada por el IDAE.
MEMORIA
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1.4.4.1
Página 5
Temperatura
Las condiciones climáticas para la ciudad de Ourense son: Tabla 1.4.3 Valores medios mensuales
Mes
TA ( C)
Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre
TASOL ( C) 7,6 8,4 11,5 12,9 16,3 20,7 22,1 22,2 19,3 15,1 10,3 7,5
GD_15 C
9,4 10,7 13,8 15,1 18,5 22,9 24,3 24,8 22 17,4 12,4 9,4
321 193 135 102 51 11 5 5 17 54 150 235
GD_20
GDR_20 383 329 268 224 148 63 43 42 81 164 291 389
TTRR( C)
0 1 6 11 33 84 107 111 61 12 0 0
8,7 9,5 12,1 14,4 18,1 23,2 25,4 25,6 22,2 17,3 12,7 9,5
Donde: o
TA: temperatura seca media mensual ( C).
o
TASOL: temperatura seca media mensual durante las horas de sol ( C).
o
GD15/15: grados día de calefacción con base 15/15 en forma mensual. Suma mensual del valor horario de la temperatura seca con respecto a 15 C dividido por 24 y únicamente contabilizando los valores negativos (se expresa finalmente en número absoluto dicho valor).
o
GD20/20C: grados día de calefacción con base 20/20 en forma mensual. Suma mensual del valor horario de la temperatura seca con respecto a 20 C dividido por 24 y únicamente contabilizando los valores negativos (se expresa finalmente en número absoluto dicho valor)
o
GD20/20R: grados día de refrigeración con base 20/20 en forma mensual. Suma mensual del valor horario de la temperatura seca con respecto a 20 C dividido por 24 y únicamente contabilizando los valores positivos.
o
TTERR: temperatura media mensual del terreno ( C) a una profundidad de 20 cm.
MEMORIA
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Tabla 1.4.4 Condiciones para calefacción (Temperatura seca exterior mínima)
TSMIN( C)
TS_99,6( C)
-8,6
TS_99 ( C)
-2,6
OMDC( C)
-1,4
HUMcoin (%)
15,6
OMA ( C)
95
38,5
Donde: o
TSMIN: temperatura seca ( C) mínima registrada en la localidad.
o
TS (99,6%): temperatura seca ( C) de la localidad con un percentil del 99,6%.
o
TS (99%): temperatura seca ( C) de la localidad con un percentil del 99%.
o
OMDC: oscilación media diaria ( C) (máxima-mínima diaria) de los días en los que alguna de sus horas están dentro del nivel percentil del 99%.
o
HUMcoin: Humedad relativa media coincidente (%) (se da a la vez que se tiene el nivel percentil del 99% en temperatura seca).
o
OMA: oscilación media anual de temperatura seca ( C). Tabla 1.4.5 Condiciones para refrigeración (Temperatura seca exterior máxima)
TSMAX(ºC)
TS_0,4( C)
THC_0,4 C)
42
35,9
23
TS_1( C)
THC_1( C)
33,9
22,5
TS_2( C)
THC_2( C)
OMDR ( C)
22,1
21,5
31,7
Donde: o
TSMAX: temperatura seca ( C) máxima registrada en la localidad.
o
TS (0,4%): temperatura seca ( C) de la localidad con un percentil del 0,4%.
o
THC (0,4%): temperatura húmeda coincidente ( C) en el mismo instante que se tiene una temperatura seca con el nivel percentil del 0,4%.
o
TS (1%): temperatura seca ( C) de la localidad con un percentil del 1%.
o
THC (1%): temperatura húmeda coincidente ( C) en el mismo instante que se tiene una temperatura seca con el nivel percentil del 1%.
o
TS (2%): temperatura seca ( C) de la localidad con un percentil del 2%.
o
THC (2%): temperatura húmeda coincidente ( C) en el mismo instante que se tiene una temperatura seca con el nivel percentil del 2%.
o
OMDR: oscilación media diaria ( C) (máxima-mínima diaria) de los días en los que alguna de sus horas están dentro del nivel percentil del 1%.
MEMORIA
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Página 7
Tabla 1.4.6 Condiciones refrigeración (Temperatura húmeda exterior máxima)
TH_0,4( C) 23,5
TSC_0,4( C)
TH_1( C)
TSC_1( C)
TH_2( C)
22,6
34,1
22
34,9
TSC_2( C) 33,3
Donde: o
TH (0,4%): temperatura húmeda ( C) de la localidad con un percentil del 0,4%.
o
TSC (0,4%): temperatura seca coincidente ( C) cuando se tiene una temperatura húmeda con el nivel percentil del 0,4%.
o
TH (1%): temperatura húmeda ( C) de la localidad con percentil del 1%.
o
TSC (1%): temperatura seca coincidente ( C) cuando se tiene una temperatura húmeda con el nivel percentil del 1%.
o
TH (2%): temperatura húmeda ( C) de la localidad con un percentil del 2%.
o
TSC (2%): temperatura seca coincidente ( C) cuando se tiene una temperatura húmeda con el nivel percentil del 2%.
1.4.4.2
Intensidad y dirección vientos predominantes
La velocidad media de los vientos registrada en la zona de ubicación del edificio es de 1,19 m/s. En el siguiente diagrama se muestran las direcciones de los vientos predominantes:
Figura 1.4.4 Rosa de los vientos ciudad de Ourense
MEMORIA
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Página 8
1.4.5 Descripción arquitectónica del edificio En el presente apartado se enumeran las principales características de los muros, cerramientos, huecos y suelos interiores del edificio. Los datos aquí mostrados han sido extraídos del proyecto constructivo original del hotel. 1.4.5.1
Muros en contacto con el terreno, el exterior o con espacios no habitables
Tabla 1.4.7 Características fachada principal
Nº Capa
Material
Espesor [cm]
Resistencia Térmica [m2 h C /kcal]
1
Piedra granítica
3,0
0,010
2
Ladrillo hueco doble
11,5
0,270
3
Porexpan
3,0
1,500
4
Ladrillo hueco simple
7,0
0,170
5
Enlucido de periescayola
1,0
0,062
1.4.5.2
Muros interiores
Tabla 1.4.8 Características medianeras
Nº Capa
Material
Espesor [cm]
Resistencia Térmica [m2 h C /kcal]
1
Ladrillo hueco simple
7,0
0,170
2
Porexpan
3,0
1,500
3
Ladrillo hueco simple
11,5
0,170
4
Enlucido de periescayola
1,0
0,062
1.4.5.3
Suelos en contacto con el terreno o con espacios no habitables
Tabla 1.4.9 Características suelos
Nº Capa
Material
Espesor [cm]
Resistencia Térmica [m2 h C /kcal]
1
Forjado unidireccional y construido con bovedillas de hormigón
20
0,17
2
Terrazo
2
0,022
MEMORIA
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1.4.5.4
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Cubierta
Tabla 1.4.10 Características cubierta
Nº Capa
Material
Espesor [cm]
Resistencia Térmica [m2 h C /kcal]
1
Pizarra sobre forjado de hormigón, 30% pendiente
10
-
2
Cámara de aire
10
0,024
3
Placas de escayola
-
0,125
1.4.5.5
Lucernarios
Tabla 1.4.11 Características lucernarios
Nº Capa
Resistencia Térmica Resistencia Térmica [m2 h C /kcal]
Descripción Ventana doble de aluminio con vidrio doble tipo climalic con cámara de aire de 6 mm. Sin rotura puente térmico
1
3,400
A partir de los datos de construcción aquí expuestos y considerando un coeficiente de mayoración del 20 % debido a puentes térmicos en fachadas, pisos y medianeras, se obtienen los coeficientes de conductividad térmica expresados en kcal/h C m2 . o
Fachada principal
0,80 kcal/h C m2
o
Medianeras
0,76 kcal/h C m2
o
Ventanales sencillos
3,40 kcal/h C m2
o
Forjado sobre espacio sin calefactar
1,20 kcal/h C m2
o
Cubierta
1,03 kcal/h C m2
1.4.5.6
Dimensiones
El hotel dispone de una superficie total de 4 411 m2, distribuida en 11 plantas. Las alturas entre pisos de todos los niveles es de 3 m a excepción de los sótanos -1 y -2 que son de 2,5 m. En la Tabla 1.4.12 Dimensiones plantas del hotel, se muestran las superficies y volúmenes de cada unas de las plantas.
MEMORIA
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Página 10
Tabla 1.4.12 Dimensiones plantas del hotel
Nº PLANTA
SUPERFICIE [m2]
VOLUMEN [m3]
ALTURA [m]
Construidos
Útil
Sótano -1
401
2,5
1 002,5
902,25
Sótano -2
401
2,5
1 002,5
902,25
Sótano -3
401
3,0
1 203,0
1 082,70
Baja
401
3,0
1 203,0
1 106,76
Primera
401
3,0
1 203,0
1 046,61
Segunda
401
3,0
1 203,0
1 046,61
Tercera
401
3,0
1 203,0
1 046,61
Cuarta
401
3,0
1 203,0
1 046,61
Quinta
401
3,0
1 203,0
1 046,61
Sexta
401
2,0
1 203,0
1 046,61
Bajo cubierta
401
3,0
1 203,0
1 046,61
12 832,0
11 320,23
TOTAL
4 411
A continuación se detallan cada una de las habitaciones tipo y sus superficies, alturas y volúmenes asociados. Tabla 1.4.13 Dimensiones habitaciones tipo
Estancia
Superficie [m2]
Altura [m]
Volumen [m3]
HAB 1
13,18
2,6
34,26
HAB 2
19,64
2,6
51,07
HAB 3
14,11
2,6
36,67
HAB 4
15,74
2,6
40,93
HAB 5
28,00
2,6
72,8
HAB 6
20,00
2,6
52
HAB 7
15,05
2,6
39,13
HAB 8
15,05
2,6
39,13
HAB 9
14,00
2,6
36,4
HAB 10
12,95
2,6
33,67
HAB 11
12,25
2,6
31,85
1.4.6 Descripción instalaciones térmicas existentes En el siguiente apartado se realiza una descripción detallada de la instalaciones actualmente operativas en el edificio. MEMORIA
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1.4.6.1
Página 11
Sistema de climatización
El hotel cuenta con una producción independiente de frío y de calor. La instalación de climatización se basa en un sistema de enfriamiento mediante una bomba de calor agua-agua y un sistema de calefacción mediante dos calderas de gasóleo. El sistema de emisión térmica es por aire, mediante fancoils a dos tubos. El apartado de planos se representa un plano de la instalación existente. 1.4.6.1.1
Equipos generadores de calor
La demanda térmica necesaria para la producción de calefacción y A.C.S., se satisface con dos calderas de gasóleo ubicadas en la sala de calderas. Entre los dos equipos suman un total de 744,2 kW de potencia útil instalada. En la Tabla 1.4.14 se exponen las características técnicas de los equipos generadores de calor existentes en el hotel.
MEMORIA
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Página 12
Tabla 1.4.14 Datos técnicos calderas de gasóleo existentes
Denominación
Caldera 1
Caldera 2
1
1
Calefacción y ACS
Calefacción y ACS
Naturaleza del equipo
CHAPA
CHAPA
Energía utilizada
Gasóleo
Gasóleo
Tipo
Estándar
Estándar
AGUA
AGUA
Constante
Constante
Invierno: nº de meses
4
4
Horas/día operación
6
6
Marca Caldera
ROCA
ROCA
Modelo Caldera
TR3 320
TR3 320
Año de fabricación
1989
1989
Potencia útil [kW]
372,1
372,1
Potencia absorbida [kW]
427
427
Rendimiento nominal [%]
87
87
Escalonamiento potencia
Modulante
Dos etapas
Temperatura uso [ C]
80
80
Temperatura ida [ C]
80
80
Presión ida [bar]
3
3
Temperatura retorno [ C]
70
70
Presión retorno [bar]
3
3
Marca Quemador
ROCA
ROCA
Modelo Quemador
TECNO28L
45G0
166-332
189 -533
20/07/1999
27/04/1987
2
2
Nº equipos iguales Servicio/s
Fluido portador Régimen funcionamiento
Potencia Quemador [kW] Año fabricación Nº de Etapas
A continuación se presentan dos imágenes de las calderas existentes.
MEMORIA
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Página 13
Figura 1.4.5 Calderas de gasóleo instaladas en el hotel
Figura 1.4.6 Quemador modulante Roca Tecno 28 L
Figura 1.4.7 Quemador de 2 etapas Roca 45 G0
El agua caliente generado por las calderas se distribuye a las distintos zonas del hotel por medio de 3 circuitos principales. Tabla 1.4.15 Características circuitos de agua caliente.
Nº Zona
Zonas
Uso
Diámetro de tubería
1
Primario 1
A.C.S.
2”
2
Primario 2
A.C.S.
2”
3
Calefacción
Calefacción
4“
En la siguiente fotografía se observan los distintos circuitos de impulsión de calefacción y A.C.S. MEMORIA
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Página 14
Figura 1.4.8 Circuitos de impulsión de las zonas de calefacción y ACS
1.4.6.1.2
Equipos generadores de frío
Como se ha mencionado anteriormente, la producción de frío se realiza mediante un grupo frigorífico basado en una bomba de calor agua-agua. El grupo frigorífico abastece la demanda de refrigeración de las 55 habitaciones del hotel, repartidas en cinco plantas. Inicialmente cubría las demandas de todo el hotel (las siete plantas climatizadas). En los últimos años la propiedad ha climatizado la planta baja y la primera, destinadas a salones comedores, cafetería y recepción, utilizando un sistema de expansión directa. Las características de la bomba de calor son las siguientes: Tabla 1.4.16 Datos técnicos grupo frigorífico
GRUPO FRIGORÍFICO Marca
DAIKIN
Modelo
EUF-80FSDY
Potencia nominal
156,51 kW
Carga de refrigerante
38 Kg
Coeficiente de operación mínimo
3,2
Temperatura de entrada de agua
12,5 C
Temperatura de salida de agua Caudal de agua máxima Año de fabricación MEMORIA
7C 48 m3/ h 1990
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Página 15
Figura 1.4.9 Grupo frigorífico
El enfriamiento del agua de refrigeración de la parte compresora, se realiza en torre de refrigeración situada en la azotea del hotel. No se dispone de información técnica sobre la torre puesto que el equipo carece de placa características y el hotel no tiene documentación técnica sobre ella.
Figura 1.4.10 Torre de refrigeración
MEMORIA
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1.4.6.1.3
Página 16
Equipos emisores de calor y frío
La emisión térmica se realiza por medio de fancoils tipo hotel a dos tubos con válvula de tres vías y montados sobre falso techo. Señalar que no se posee documentación técnica de los fancoils. En el proyecto y boletín no figura el modelo, y por el modo de instalación en el techo no se puede acceder a la placa de características. En la Figura 1.4.11 Fancoils tipo hotel localizados en las estancias pueden verse manchas de humedad existentes en los techos de las habitaciones del hotel debidas a la aparición de condensaciones en el interior de los fancoils. Otro inconveniente de estos equipos es el elevado ruido que generan, motivo de queja de algunos inquilinos.
Figura 1.4.11 Fancoils tipo hotel localizados en las estancias
1.4.6.2
Instalación de A.C.S.
Como se ha mencionado anteriormente el Agua Caliente Sanitaria (en adelante A.C.S.) del hotel se genera por la combustión de gasóleo. La instalación de A.C.S. consta de los siguientes elementos: 1. Sistema primario de producción de A. C. S. Calderas de gasóleo compartidas con calefacción. 2. Sistema secundario de producción del A.C.S. Existen dos circuitos de A.C.S. con intercambiadores de placas en previsión de avería o limpieza. MEMORIA
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Página 17
Figura 1.4.12 Intercambiadores de placas
3. Circuito recirculación
Figura 1.4.13 Circuitos de recirculación Tabla 1.4.17 Características bombas ACS
Denominación Nº Equipos
Primario ACS 1
Primario ACS 2
Retorno
Retorno
1
1
1
1
Marca
ROCA
ROCA
GRUNDFOS
GRUNDFOS
Modelo
MC 50
MC 50
UP 20- 45
UP 20- 45
Potencia [kW]
0,5
0,5
0,12
0,12
Caudal [l/s]
8,33
8,33
0,56
0,56
Velocidad de giro [r.p.m]
2450
2450
2400
2400
6
6
20
20
Operación [horas/días]
4. Depósitos acumuladores de ACS Se dispone de dos depósitos acumuladores de ACS, conectados en paralelo. En la Tabla 1.4.18 Características depósitos ACSse especifican las características técnicas de cada uno.
MEMORIA
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Figura 1.4.14 Depósitos de ACS Tabla 1.4.18 Características depósitos ACS
Denominación
Depósito 1
Depósito 2
Marca Modelo Tipo Año de fabricación Volumen Tª Acumulación Presión Máx. de trabajo Presión de timbre
MECALIA DPI 316 A Interacumulador 2007 500 litros 60 C 8 bar 15 bar
MECALIA DPI 316 A Interacumulador 2008 500 litros 60 C 8 bar 15 bar
1.5 Sistema proyectado 1.5.1 Problemática existente Se considera que la mejora a proyectar debe dar respuesta a los problemas a continuación enunciados: o
Falta de confort La climatología propia de la zona de ubicación del hotel hace necesaria la instalación de un sistema que proporcione simultáneamente o en el mismo periodo climático calor y frío. Actualmente la propiedad del hotel ha recibido numerosas quejas de inquilinos relacionadas con este tema.
o
Reducción de la facturación energética
MEMORIA
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La reducción de la facturación ha sido una petición expresa de la propiedad. o
Modernización instalación existente La instalación de climatización no ha sufrido ninguna modificación importante desde el año de construcción del edificio. Como se ha visto en el apartado anterior existen diversos campos de mejora sobre los que actuar.
1.5.2 Análisis de alternativas A la hora de realizar la mejoras en la instalación térmica, se plantean diferentes opciones: o
Sustitución del combustible actual por Biomasa, para generación de energía térmica para calefacción y ACS
o
Transformación de la sala de calderas de gasóleo a Gas Natural e instalación de calderas de de condensación
o
Geotermia
o
Bomba de calor, que cubra la demanda térmica de calefacción y refrigeración
1.5.2.1
Biomasa
La ubicación actual de la sala de calderas de gasóleo en bajo cubierta, imposibilita la instalación de calderas de Biomasa en este lugar por falta de espacio para el almacenamiento de combustible. Otra posible opción es situar la sala de calderas en la planta -1, instalando un silo y realizando unos montantes térmicos para distribuir el calor hasta los colectores centrales. Se descarta esta opción por:
Alto coste y baja rentabilidad
Pérdida de espacio útil en sótano primero
Desconfianza en el coste de la biomasa y la normativa actual de calidad del kWh/ kg del pellet
1.5.2.2
No soluciona el problema de falta de confort térmico en las habitaciones Gas natural
Transformación de la sala de calderas a gas natural. Esta opción también se descarta debido a:
La propiedad es reticente a los riesgos que conlleva una instalación de gas natural.
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La implantación de gas natural únicamente solucionaría el problema de calefacción y no el de refrigeración.
1.5.2.3
Geotermia
La instalación de geotermia se descarta ante la imposibilidad de realizar sondeos verticales puesto que el hotel no dispone de parcelas colindantes y los accesos al garaje son reducidos. 1.5.2.4
Bomba de calor
Implantación de una bomba de calor, que cubra la demanda térmica de calefacción y refrigeración. Se plantean dos posibles soluciones: 1. Instalación de un sistema de climatización por agua: Sistema aire - agua a 4 tubos que cubra la demanda térmica de calefacción y refrigeración. Esta tecnología permitirá eliminar la torre de refrigeración y con ello la premisa de cumplimiento de la prevención de la Legionela. 2. Implantación de un sistema de Expansión directa: Sistema de Caudal de Refrigerante Variable (VRV) con recuperación de calor. Esta última la opción es la proyectada debido a:
Cubre simultáneamente la demanda de calor y frío, mejorando el confort térmico de las habitaciones.
Es la que mejor rendimiento ofrece al sistema.
Sistema con recuperación de calor.
Menor volumen de instalación.
Mejora el confort térmico de las habitaciones.
Mayor rendimiento energético del sistema de climatización que se traducirá en un ahorro económico.
MEMORIA
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Página 21
1.5.3 Descripción sistema proyectado En la reforma se pretende sustituir la actual instalación de climatización por un sistema VRV Inverter con recuperador de calor a tres tubos, con el objetivo de obtener una mejor distribución del calor y del frío en las habitaciones del hotel, y conseguir importantes ahorros energéticos. A petición de la propiedad se deberá mantener instalada una de las dos calderas de gasóleo (preferentemente la caldera con quemador modulante) para alimentar la instalación de A.C.S. que permanecerá sin cambios. 1.5.3.1
Fundamento teórico
En este apartado se realiza una breve exposición del estado del arte1 de la tecnología a proyectar, describiéndose las particularidades propias del sistema, en base a las cuales se ha decidido implantarlo en la instalación. 1.5.3.1.1
Evolución de los sistemas de climatización de refrigerante
En la actualidad se dispone en el mercado de diferentes sistemas en los que la transferencia de calorífica se lleva a cabo mediante un fluido frigorífico. En primer lugar apareció en el mercado el sistema Split que está formado por una unidad exterior y una única unidad interior. La unidad interior lleva el evaporador y la exterior el compresor, disminuyendo el ruido en el interior de la habitación climatizada. Posteriormente se desarrollaron los sistemas Multi Split, los cuales tienen una unidad exterior y varias unidades interiores conectadas a ésta. Cada unidad interior tiene su propio control y pueden ser de distintos modelos y tipos. El inconveniente de esta tecnología es su elevado consumo. Recientemente ha surgido la tecnología VRV, que permite obtener una mayor eficiencia y ahorro en el consumo energético. Esto se logra con la variación del volumen de refrigerante que circula por el sistema.
1
Para este fin se ha tomado como referencia la información recogida en: Carrier, "Manual de Aire Acondicionado" David V. Cadderton, "Manual práctico de Aire Acondicionado, Frío y Calor" Inmaculada Martínez, "Análisis de la información técnica en equipos de climatización" Jordi Dosta Parcerisa e Iván Gas Fort, "Sistemas VRV para el acondicionamiento del aire"
MEMORIA
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1.5.3.1.2
Página 22
Sistemas VRV
Las iniciales VRV significan “Volumen de Refrigerante Variable”, aunque el término preciso sería “caudal de refrigerante variable”. Los sistemas VRV tienen la capacidad de poder variar el caudal de refrigerante aportado a las baterías de evaporación-condensación, controlando así más eficazmente las condiciones de temperatura de los locales a climatizar. Los sistemas VRV de acondicionamiento de aire han resultado de la evolución de los sistemas “Multi-Split”. Son sistemas de bomba térmica reversible que permiten conectar varias unidades interiores con una sola unidad exterior a través de tuberías de cobre por donde circula el fluido refrigerante. 1.5.3.1.3
Tipos de sistemas de Caudal de Refrigerante Variable (VRV)
Hay 3 tipos de sistemas dentro del Caudal de Refrigerante Variable, atendiendo al modo de funcionamiento: o
Sólo frío: La potencia que entrega solo es de refrigeración. Son los sistemas menos usados.
o
Bomba de calor: Todas las unidades interiores funcionan en modo frío o en modo calor. Son los sistemas más usados.
o
Recuperación de calor: Pueden dar calor y frío simultáneamente adecuándose a las necesidades de cada zona. Estos sistemas se usan menos porque tienen mayor coste inicial.
Atendiendo al sistema de distribución del refrigerante, se pueden distinguir: o
Sistemas a dos tubos: Tubería de líquido y tubería de gas (aspiración/salida en frío y descarga/entrada en calor).
o
Sistemas a tres tubos: Tubería de líquido, tubería de aspiración/salida de gas en frío y tubería de descarga/entrada de gas en calor.
Atendiendo a los fluidos que están en contacto con el refrigerante: o Sistemas aire-aire: MEMORIA
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Página 23
El fluido que utilizan para la condensación es el aire exterior. o Sistemas agua-aire: El fluido que utilizan para la condensación es el agua. Poseen un menor uso que el anterior sistema. 1.5.3.1.4
Funcionamiento de los sistemas de caudal variable de refrigerante
Como se ha mencionado anteriormente en estos sistemas se varía el caudal de refrigerante y en consecuencia, se controla la potencia frigorífica o calorífica entregada. Este sistema basa su funcionamiento en: o
Tecnología Inverter de los compresores El régimen del compresor Inverter se adapta a la variabilidad de la carga térmica del edificio. El motor del compresor tiene un dispositivo que hace variar su frecuencia entre 20 y 100 Hz dependiendo de la información recibida del sistema de control del local. Así si el compresor reduce la potencia, lo que se consigue es que entre menor cantidad de caudal al evaporador o condensador, se disminuirá por tanto la cantidad de calor cedido o absorbido a la sala y se controlará la temperatura. En cambio, los compresores de los sistemas de acondicionamiento de aire convencionales son regulados por una acción todo-nada, es decir, el compresor se pone en funcionamiento cuando el termostato percibe una temperatura inferior a la de su punto de consigna y se para cuando detecta una temperatura superior. Este cambio supone un importante ahorro de energía.
o
Válvulas de expansión electrónicas (PMV – Pulse Motor Valve) o válvulas de modulación de impulsos, incorporadas en unidades interiores y exteriores.
Un aspecto importantísimo que se consigue con esta tecnología es la independencia climática en cada sala. Cada unidad interior trabajará de forma independiente de las demás y las válvulas de expansión electrónica dejará pasar el fluido refrigerante que necesite cada unidad interior. 1.5.3.1.5
Recuperación de calor
Al sistema descrito anteriormente se complementa con la instalación de un sistema de recuperación de calor que aprovecha las pérdidas energéticas que se producen en una instalación común de acondicionamiento de aire. El calor de condensación que se desperdicia al enfriar un MEMORIA
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Página 24
local en un sistema aire-aire, en este tipo de sistemas se aprovecha y se conduce a otros locales donde es útil. Esto se consigue distribuyendo el fluido refrigerante de manera conveniente. El refrigerante en estado gaseoso que proviene de las unidades evaporadoras se llevará hacia las unidades solicitadas de calefacción, produciéndose allí la condensación del gas. Seguidamente el líquido condensado volverá a las unidades evaporadoras. Los sistemas de recuperación de calor utilizan normalmente 3 tubos desde la unidad exterior hasta las cajas repartidoras, selectoras o inversoras de flujo y posteriormente 2 tubos desde éstas hasta las unidades interiores. Por tanto, a las unidades interiores lo que llega es un tubo de aspiración o descarga de gas y un tubo de líquido. En función de la temperatura ambiente se selecciona el tubo de aspiración de gas o el de descarga de gas.
Figura 1.5.1 Principio de funcionamiento
A la hora de instalar un sistema de recuperación de calor se deben estudiar las unidades interiores que estarán unidas a la misma unidad exterior, ya que entre estas unidades es donde se realizará el intercambio de calor. Es decir, a la misma máquina exterior se unirán máquinas interiores con orientaciones opuestas (unas salas estén encaradas hacia el exterior, con presencia de ventanas, y otras con una orientación interior) y de usos distintos (unas salas que tengan un uso más bien esporádico y otras tengan mayor concurrencia de gente). 1.5.3.1.6
Ventajas y desventajas sistema VRV
A continuación se exponen las ventajas e inconvenientes que ofrecen la instalación de este sistema. MEMORIA
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Como ventajas se destacan: 1. Notable ahorro energético; se consigue ajustar la capacidad a la demanda. En los sistemas de Caudal de Refrigerante Variable con recuperación de calor se añade que pueden trasladar calor de una sala a otra, por lo que el ahorro es aún mayor. 2. Control eficaz de la temperatura, las variaciones con respecto a la temperatura de consigna son menores y más suaves. A parte se eligen las condiciones ambientales de manera individual en cada sala. 3. Máxima zonificación. Cada usuario o espacio dispone de su control. 4. Instalación muy sencilla y mantenimiento mínimo 5. Alta fiabilidad 6. Bajos niveles sonoros 7. Reducido espacio de instalación de las unidades exteriores (unidades exteriores compactas). 8. Elevada flexibilidad, en cuanto a trazados de los circuitos, longitudes del sistema, número de unidades interiores por sistema, adaptación a cambios. 9. Menores espacios de paso de tuberías. 10. Funcionamiento en modo calor a bajas temperaturas, hasta a -20 C 11. Posibilidad de contabilizar el consumo energético de cada usuario. Los inconvenientes, son: 1. Elevado coste inicial. 2. Distribución de refrigerante por medio de una red de tuberías de cobre susceptible de fugas. 3. En sí mismos no permiten el control de la humedad ni la opción de free-cooling. 4. Distancia vertical y horizontal entre unidades limitada.
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1.5.3.2
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Demandas de calefacción y refrigeración
A continuación se exponen las necesidades de calefacción y refrigeración de cada una de las habitaciones tipo obtenidas en el Anexo de cálculo. Tabla 1.5.1 Cargas térmicas habitaciones tipo
Estancia
Superficie [m2]
Volumen [m3]
Potencia [W]
HAB 1 HAB 2 HAB 3
13,18 19,64 14,11
34,26 51,07 36,67
Verano 2692,43 3286,84 3371,72
HAB 4 HAB 5 HAB 6 HAB 7 HAB 8 HAB 9
15,74 28,00 20,00 15,05 15,05 14,00
40,93 72,80 52,00 39,13 39,13 36,40
3358,00 4636,32 3435,66 3144,24 3128,10 2845,33
1096,28 1660,40 1318,49 1234,48 1210,38 1105,89
HAB 10 HAB 11
12,95 12,25
33,67 31,85
2867,34 2887,47
1138,75 1233,66
1.5.3.3
Invierno 1138,36 1092,44 1131,41
Equipos a instalar
La instalación proyectada estará conformada por cinco subsistemas de cinco unidades exteriores, mediante un sistema de climatización de 3 tubos, VRV. Las unidades exteriores se instalarán en la terraza de la planta 6º del edificio y se repartirán en montantes verticales a las diferentes plantas. Cada una de las plantas dispondrá de once unidades interiores que climatizarán las habitaciones y un recuperador entálpico para aprovechar la energía contenida en el caudal de aire expulsado por ventilación. La totalidad de los equipos estarán interconectados entre sí mediante cable Bus, y regulados y gestionados por un sistema de control.
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Figura 1.5.2 Esquema básico instalación
En los siguientes apartados se trata de forma detallada las características propias de cada unos de los dispositivos a instalar. 1.5.3.3.1
Unidades exteriores
Se instalarán cinco unidades exteriores, una unidad por planta. Cada unidad exterior alimentará once unidades interiores. Las máquinas a implantar son de la marca Kaysun modelo K3F 280 DN2. Este modelo es el que mejor se ajusta a la demanda térmica de las estancias. (Ver Anexo de cálculo) Las unidades exteriores poseen las siguientes características técnicas:
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Tabla 1.5.2Características técnicas unidad exterior
MODELO
K3F280 DN2
CAPACIDAD MODELO Capacidad nominal
Consumo nominal
HP Refrigeración Calefacción Refrigeración Calefacción
kW
kW
Cantidad máx. de unidades
Alimentación eléctrica
Conexiones de tubería
28 31,5 7,2 7,6 16
interiores conectables
Compresores
10
V-Ph-Hz
380-3-50
Scroll DC Inverter
1
Scroll Fijo
1
Liquido
12,7(1/2")
Gas alto presión
19,1(3/4")
Gas baja presión
mm
Equilibrado de
25,4(1") 6,4(1/4")
aceite m3/h
11 000
Presión estática disponible
Pa
60
Dimensiones Largo/Alto/Prof
mm
1615x960x765
kg
245
dB(A)
57
Caudal de aire
Peso neto Presión Sonora
Cableado eléctrico
Alimentación
(4+T)x10(L