Recuperación y distribución de calor a temperaturas óptimas
"Sólo hazlo" y ahorra 50 %
Cuando la demanda de refrigeración y calefacción comercial y los sistemas instalados de forma convencional coinciden, suele ser necesario prestar atención. En determinadas circunstancias, el potencial de ahorro de energía primaria es considerable. Esto es lo que ocurrió en la tienda SPAR de Reichraming, cerca de Steyr. La recompensa: la concesión del premioEnergy Globe Award Alta Austria' A finales del año pasado.
Cualquier reconversión de una planta puede convertirse en una "tesis doctoral". A menudo, sin embargo, un proyecto ya está sobre la mesa antes de que se haya diagnosticado su viabilidad. O se empieza y se hace. Porque muchos años de experiencia, unas estimaciones correctas y el sentido común suelen ser los mejores consejeros.
Fig. 1: Tienda SPAR Reichraming
Hay más por venir
"En nuestro caso, fue una bomba de circulación defectuosa la que inclinó la balanza", recuerda el anciano Harald Landerl. Su mujer, Maria, lleva 37 años al frente de la única tienda de comestibles de Reichraming (Alta Austria). Ambos llevan viviendo allí el mismo tiempo, al igual que su hijo Harald y su familia en la actualidad. "Nuestro conocido técnico de calefacción Raimund Aschauer vino y aprovechó para echarle un vistazo a todo. Su conclusión: Harald, puedes sacar algo de tu sistema".
Harald Landerl dudaba al principio. Porque ahorrar dinero siempre significa invertir primero. Esto ocurrió a gran escala hace 10 años. En aquel momento, la tienda casi duplicó su tamaño hasta los 416 m² actuales. Se instaló una caldera de pellets de 55 kW y un nuevo sistema de refrigeración de 45 kW. Desde entonces, una pequeña parte del calor residual del condensador del sistema de refrigeración ha calentado ocasionalmente la pequeña piscina de la terraza. Sin embargo, la mayor parte de la energía calorífica se desperdiciaba en el medio ambiente, como ocurre con muchos sistemas de refrigeración comerciales. En realidad, aquí había algo que ganar.
Fig. 2: A Maria y Harald Landerl les encanta el nuevo concepto de calefacción de su tienda SPAR.
Aschauer observó otro "punto débil". Desde la reconversión hace 9 años, la casa del hijo, que está situada más arriba, está conectada a la central de calefacción de la tienda y la casa de los padres a través de una tubería de unos 20 metros de longitud. Como circuito de calefacción desacoplado, ya que debido a la distancia y sobre todo a la diferencia de altura de 22 metros, hubo que instalar un intercambiador de calor entre ambos. Una idea sensata. Sin embargo, la conmutación entre los dos circuitos de calefacción se hacía manualmente desde entonces. Esto no resultaba muy cómodo y a menudo suponía horas de funcionamiento innecesariamente elevadas para el sistema de calefacción de pellets. No existía ningún acumulador intermedio. Aquí también hay margen para la optimización.
Y luego estaba la distribución del calor en la tienda y las zonas habitables mediante radiadores, calefacción por suelo radiante y radiadores de techo. Como toda la red hidráulica está conectada a un solo centro de calefacción, las temperaturas de impulsión deseadas se conseguían añadiendo agua fría y distribuyéndola con bombas de circulación. Esto sigue siendo así en innumerables instalaciones hoy en día. Una destrucción de energía eficaz, pero aún practicada.
El 50% es posible
Fig. 4: Proveedor de calor caldera de pellets
Fig. 3: Cilindro amortiguador con intercambiador de calor
Fig. 5: Sistema de refrigeración
Raimund Aschauer se sentó entonces con su socio Albert Koppenberger con estas conclusiones. Tras una primera evaluación aproximada, pudieron dar una buena noticia a Harald Landerl: "Si acoplamos el calor residual del sistema de refrigeración, instalamos un depósito de almacenamiento intermedio, convertimos el sistema hidráulico a mezcladores rendeMIX de Baunach y equipamos todo el sistema de calefacción con un moderno sistema de control, se puede reducir aproximadamente a la mitad el consumo anual de pellets". ¡Eso son palabras mayores! Como, según los cálculos iniciales, la amortización prevista de la conversión también rondaría los siete años, el empresario Landerl no se lo pensó dos veces y realizó el pedido. Al fin y al cabo, los atributos "protección del medio ambiente" y "conservación de los recursos" son muy importantes para este fabricante de herramientas cualificado y le ayudaron a tomar la decisión.
Fig. 6: Holger Müller explica las funciones del rendeMIX en la casa 1 (un segundo mezclador 2×4 idéntico cuelga ahora en la casa del hijo).
Dos fabricantes trabajando
Aschauer y Koppenberger (A&K) elaboraron un sofisticado sistema hidráulico y de control. La conversación posterior con Hauser fue positiva y dio como resultado que el proveedor de unidades y tecnología de refrigeración instalara un módulo intercambiador de calor en el nuevo depósito de almacenamiento intermedio personalizado por A&K. Desde entonces, éste se ha utilizado para almacenar el calor residual de condensación generado a partir del circuito de refrigeración. Desde entonces, éste se utiliza para extraer el calor residual de condensación generado en el circuito de refrigeración e introducirlo directamente en el acumulador intermedio a una temperatura de entre 45 y 50°C. Como la instalación de refrigeración de un supermercado tiene que estar en funcionamiento todo el año, apenas hay fases sin disipación de calor. Sin embargo, si el calor residual del sistema de refrigeración no es suficiente para generar las temperaturas de almacenamiento necesarias, sólo entonces la caldera de pellets recalienta el cilindro de almacenamiento intermedio de doble capa con una capacidad de 2.200 litros. Y si no se necesita calor residual, el condensador axial instalado del sistema de refrigeración sigue estando disponible para su liberación al aire exterior.
Los nuevos conductores hidráulicos
Ya sólo con esta medida se preveía un ahorro considerable. El segundo gran potencial residía en la distribución y amortiguación del calor. Raimund Aschauer recordó un seminario organizado por HG Baunach GmbH. Holger Müller presentó el rendeMIX en Wels. Un mezclador multivía que encajaba a la perfección. "Cuando se trata de acoplar eficazmente radiadores y calefacción por suelo radiante, nuestro sistema patentado ofrece los mejores resultados", afirma Müller.
Fig. 7: Socios del proyecto (de izquierda a derecha): Holger Müller, Harald Landerl jun., Albert Koppenberger, Raimund Aschauer.
"El retorno del radiador se convierte en el flujo para los serpentines de tuberías en el suelo. El control inteligente del mezclador 2×4 garantiza que las proporciones de mezcla y las temperaturas se mantengan con precisión. " Otra ventaja: la bomba de circulación de aspiración para el circuito de mezcla ya está integrada en el conjunto. Tampoco se necesitan desviadores hidráulicos, sensores ni un módulo de control adicional. "Se podría decir que la rendeMIX se convierte en la conductora de todo el sistema hidráulico", afirma Müller, resumiendo las ventajas de forma contundente.
Conversión en sólo cuatro semanas
Las obras empezaron en agosto de 2014. Y las obras se completaron en solo cuatro semanas. El cilindro amortiguador de doble capa, aislado con lana de oveja, se instaló en la sala de calderas, situada en una dependencia entre los dos edificios de viviendas (véase el diagrama).
Fig. 8: Esquema simplificado de todo el circuito de calefacción, ilustrado con las condiciones reales in situ
Hauser conectó el lado del gas caliente del sistema compuesto al módulo intercambiador de calor. Como para ello hay que evacuar y rellenar el refrigerante, se necesita una empresa especializada en refrigeración. A continuación, en los sótanos de cada uno de los dos edificios de viviendas, se instaló un rendeMIX DN25 2×4 RH35 y conectadas por el lado de ida/retorno al suministro de calor y a los circuitos de radiadores y calefacción por suelo radiante. Al mismo tiempo, se hicieron superfluas tres bombas de circulación. El especialista en electricidad Albert Koppenberger ideó un ingenioso concepto para el sistema de control. Con los reguladores UVR de libre programación del fabricante Technische Alternative, de Amaliendorf, todo el sistema de calefacción está ahora conectado en red de forma inteligente.
Fig. 9: Nuevo regulador UVR en la sala de calderas
Esto ha hecho superflua la intervención manual. En su lugar, la energía térmica se genera y almacena eficientemente en el lado del generador de acuerdo con una función lógica y sólo se traslada allí donde se necesita. Las temperaturas de impulsión de todos los circuitos de calefacción se reducen ahora hasta tal punto que no hay pérdida de confort, sino que sólo hay que añadir la cantidad de energía térmica necesaria. De ello se encargan los dos mezcladores rendeMIX. El sistema de control compensado por las condiciones meteorológicas garantiza que ninguna habitación se enfríe demasiado, ni siquiera por la noche. Así, el agua de los circuitos de calefacción circula constantemente a una temperatura de entre 38 y 40 °C. Si una de las dos calderas de los edificios residenciales requiere temperaturas más elevadas entre las 6.00 y las 22.00 horas, el caudal aumenta brevemente hasta 55 °C y vuelve a bajar una vez cargado el acumulador. Sólo la caldera de los grandes almacenes se recalienta eléctricamente para mantener las temperaturas exigidas por las normas de higiene.
Fig. 10: La hermosa confirmación de una idea visionaria. Albert Koppenberger con el certificado del Energy Globe Award Upper Austria.
Ahorro previsto a la vista
Que Aschauer y Koppenberger no habían prometido demasiado ya quedó claro en la inspección de la planta a finales de febrero de 2015. "Desde que se instaló la caldera de pellets hace nueve años, siempre he pedido combustible dos veces al año", recuerda Harald Landerl, "13 toneladas en septiembre y otras 10 toneladas en febrero. Y ahora mira cuánto queda después de la primera entrega desde septiembre de 2014." Un vistazo al almacén da una idea de que aún está algo menos de la mitad de lleno. "No tendré que pedir más hasta el final del periodo de calefacción 2014/15. Y probablemente incluso sobrará algo, por lo que efectivamente se ahorrarán entre 10 y 12 toneladas de pellets." Esto significa que la realidad se acerca mucho a la estimación de 50% que se hizo al inicio del proyecto. Casi un aterrizaje de precisión.
Una conclusión positiva
En resumen: El nivel de calor residual de un sistema de refrigeración puede utilizarse de forma razonable para la calefacción y la preparación de agua caliente cuando se necesita calor al mismo tiempo. El control inteligente es la clave del suministro de calor orientado a la demanda. Y el mezclador rendeMix evita que se desperdicie calor en circuitos de calefacción con diferentes temperaturas de impulsión. La combinación de estas medidas ha permitido a SPARMarkt Landerl ahorrar alrededor de un 50% de energía y costes, y los dos ingenieros de la planta, Aschauer y Koppenberger, recibieron el Energy Globe Award Upper Austria 2014 en la categoría "Incendios" como reconocimiento especial. Enhorabuena una vez más a todos los implicados por un proyecto que ha sido un auténtico escaparate y que se ha hecho con sencillez.
El rendeMIX puede hacer más
Además del acoplamiento de un circuito de alta y baja temperatura, como en el ejemplo de SPARMarkt Landerl, el mezclador de cuatro vías rendeMIX también puede conectarse directamente a un depósito de inercia estratificado. De este modo, permite la carga y descarga en dos zonas. La ventaja es que el agua caliente, fría y mezclada (mediante el aprovechamiento del retorno) sólo entra y sale de sus respectivas zonas. Esto crea un escudo de seguridad en el centro del acumulador intermedio. De este modo se mantiene la estratificación en el acumulador. Además de esta carga eficaz, el rendeMIX también descarga un cilindro de forma eficiente. Esto significa, por ejemplo, que el tiempo de funcionamiento de los sistemas solares o de las pequeñas unidades de cogeneración puede prolongarse de forma económica. Y como el flujo de retorno de los radiadores se convierte en el flujo para la calefacción por suelo radiante, el agua vuelve más fría a una caldera de condensación de gasoil o gas. Esto produce más condensado y más calor de condensación de los gases de combustión llega al agua de calefacción. De este modo se ahorra energía primaria.
Achim Frommann
Taller de relaciones públicas NutzWort
Sasbach (Alemania)
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