ES2326297B1 - Metodo de gestion y control de equipos de climatizacion. - Google Patents

Abstract

Método de gestión y control de equipos de climatización, en particular para instalaciones de producción de agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para climatización que tiene compresores, en el que dicho control se lleva a cabo mediante la vigilancia de la temperatura de agua de salida de la al menos una planta frigorífica; temperatura de control de modulación de compresores; control de modulación de compresores, la energía, e intensidad consumida; y intervalos diarios de programación, con temperatura variable formando series temporales con al menos una temperatura de consigna más un diferencial de temperaturas, de modo que el equipo de climatización envía una señal de salida a una unidad de control de gestión adaptando de forma continuada los equipos de climatización en función de los parámetros anteriores.

Description

Método de gestión y control de equipos de climatización.

Objeto de la invención

La presente solicitud de Patente de Invención tiene por objeto el registro de un método de gestión y control de equipos de producción de energía térmica de baja temperatura en sus dos formas frío o calor, que incorpora notables innovaciones y ventajas.

Más concretamente, la invención hace referencia a un método de gestión y control de sistemas con generadores múltiples que pueden ser plantas frigoríficas con o sin recuperación de calor o bombas de calor independientemente del número de compresores que tengan cada unidad.

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Antecedentes de la invención

La estructura de los procesos térmicos como: calefacción, refrigeración, climatización de piscinas, agua caliente sanitaria, etc., se divide en tres partes claramente diferenciadas: emisores, generadores y sistema de control.

Los emisores son los encargados de extraer o ceder energía al medio a tratar para conseguir unos objetivos térmicos; para calentar piscinas o producir agua caliente sanitaria están los intercambiadores de calor y en la técnica del aire acondicionado los equipos que con mayor frecuencia se utilizan son los climatizadores, que generalmente deben su funcionamiento a variables múltiples como son: Temperatura exterior, interior, nivel de ocupación etc., por lo que automatizar este tipo de procesos en instalaciones de tamaño medio o grande en base a una sola variable, tiene como inconveniente una baja probabilidad de garantizar el confort deseado.

La generación en instalaciones de este tipo se caracteriza por estar formada por varios equipos,(generadores múltiples) entre otras cualidades para garantizar el suministro energético en el supuesto de avería de alguno de ellos; los generadores múltiples como conjunto tienen el inconveniente de necesitar un sistema de control adicional al interno que poseen los equipos que coordine el funcionamiento entre ellos evitando desequilibrios y por lo tanto un mal funcionamiento o bajo rendimiento; los equipos de producción de energía térmica más utilizados se basan en el ciclo de compresión de vapor y generalmente tienen uno o más compresores para de esta forma poder fraccionar la
potencia.

El sistema de control interno de cada equipo permite regular su funcionamiento, a fin de que la producción de energía se realice dentro de unos intervalos de temperatura de salida de agua (T_{R}) que previamente se le fija a cada unidad por el operador por medio de una temperatura de consigna (T_{X}) y un diferencial dT_{X}, según la siguiente relación:

Si T_{R} > T_{X} + dT_{X}, detiene o modula los compresores de la unidad, (se entiende por modulación la modificación de la capacidad volumétrica de los compresores por distintos métodos, como por ejemplo, mediante válvulas correderas en compresores de tornillo, variando la potencia de salida de los equipos).

Si T_{R} > T_{X} - dT_{X}, Marcha o incrementa la potencia de los compresores si han modulado previamente.

De esta forma regula la potencia de salida dentro de los márgenes que previamente se han fijado a cada equipo por medio de la temperatura de consigna (T_{X}) y el diferencial (dT_{X}).

Como hemos indicado anteriormente uno de los inconvenientes que tienen los sistemas de generación múltiple es la necesidad de un sistema de gestión adicional que permita el funcionamiento en conjunto de los equipos de forma equilibrada; en la actualidad los diferentes sistemas de gestión que hay en el mercado utilizan dos tipos de tecnologías:

1.

Control de temperatura de agua de salida (T_{R}) de las plantas enfriadoras, con referencia a una temperatura de consigna (T_{X}) y un diferencial dT_{X}.

2.

Control de temperatura diferencial entre la entrada y salida de agua de los equipos, regulando el caudal de agua a cada equipo para equilibrar la aportación de energía entre ellos.

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Descripción de la invención

La presente invención se ha desarrollado con el fin de proporcionar un nuevo método de gestión y control de equipos de climatización, en particular para instalaciones de producción de agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para climatización que tiene compresores, que resuelva los inconvenientes anteriormente mencionados, aportando, además, otras ventajas adicionales que serán evidentes a partir de la descripción que se acompaña a continuación.

Dicho control se lleva a cabo mediante la vigilancia de los siguientes parámetros:

-

temperatura de agua de salida de al menos una planta frigorífica;

-

temperatura de control de modulación de compresores; y

todo ello en intervalos diarios de programación, con temperatura variable formando series temporales, dentro de un rango diferencial de temperatura.

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Gracias a estas características, se incrementa la eficiencia energética de los procesos definida por el CEE (Coeficiente de Eficiencia Energética) ya que se obtienen las siguientes ventajas:

-

Mínimo número de compresores modulando para poder conseguir la producción de energía dentro del rango de temperatura programado;

-

Reparto de la carga térmica entre dos o más equipos, igualando el número de compresores funcionando en cada equipo con la finalidad de incrementar el ratio de superficie de intercambio, (evaporador o condensador) con la energía producida en cada equipo;

-

Producción de energía en las condiciones más favorables de temperatura para la generación que nos permitan los emisores; y

-

Aprovechamiento de las inercias térmicas de edificación y proceso, para retardar la aportación de energía de periodos con precios de la energía eléctrica alto a otros de coste menor; factor que supone un ahorro económico en la producción de energía.

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El método de gestión de la invención incorpora todos los procesos destinados a controlar la generación de energía para climatización, independientemente de la tecnología de los grupos frigoríficos, es decir si incorpora o no recuperación de calor, que reúnan las siguientes características:

-

controlador de procesos, con adquisición de datos energéticos de emisores;

-

programación con dos temperaturas de consigna, más un diferencial, formando funciones temporales;

-

programación por periodos horarios;

-

programación de minimización de modulación de compresores; y

-

reparto de carga energética entre generadores.

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Otras características y ventajas del método de gestión de control de equipos de climatización objeto de la presente invención resultarán evidentes a partir de la descripción de una realización preferida, pero no exclusiva.

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Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista esquematizada de una instalación para llevar a cabo el método de gestión de acuerdo con la presente invención.

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Descripción de una realización preferente

A continuación se expone un ensayo llevado a cabo en una instalación con un sistema de generación de agua fría para climatización formado por dos Plantas enfriadoras con recuperación de calor de 1.250 Kw. de potencia frigorífica, con cuatro compresores de tornillo cada planta en un periodo de dos días.

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Los resultados de funcionamiento con un sistema de control convencional son los siguientes:

Energía total necesaria: 46.673,55 Kwh.

Energía absorbida: 20.637,38 Kwh.

CEE: 2,26

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Dichos datos correspondientes a la energía cedida y absorbida han sido obtenidos en intervalos de quince minutos en 197 registros a través de una pluralidad de captadores o sensores 1 que captan los parámetros requeridos en tiempos real para la ejecución el método de gestión que pueden ser de cualquier tipo conocido en la técnica por lo que no se va a entrar en mayor detalle. Tales sensores 1 envían la información a través de una red 2, ya sea por cable o inalámbrica a través de INTERNET a una base de datos visualizable por medio de pantallas de visualización 3 en donde se contemplan las diversas partes y parámetros de las dos plantas enfriadoras todo ello con la finalidad de adaptar de forma continuada los equipos de climatización en función de los parámetro leídos.

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Por otro lado, los resultados de funcionamiento obtenidos con el método de gestión y control de la presente invención durante un periodo de tiempo igual al anterior son los siguientes:

Energía total necesaria: 37.209,32 Kwh.

Energía absorbida: 20.637, 38 Kwh.

CEE: 2,94

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El CEE es la relación existente entre la energía cedida y la absorbida por los generadores para producir energía y el cual depende de los siguientes factores:

-

Temperatura de agua fría de salida (Temperatura de evaporación).

-

Temperatura de condensación

-

Modulación de los compresores

-

Reparto de carga en plantas enfriadoras

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Los resultados obtenidos nos permiten afirmar, que el proceso con el proceso de la invención, denominado de aquí en adelante con las siglas SIC ha mejorado la eficiencia energética un 30%, al aumentar el CEE de los generadores de 2,26 a 2,94.

Para apreciar los efectos de aprovechamiento de la inercia térmica por el método de la invención SIC es necesario en primer lugar igualar la energía total cedida en emisores E(SIC) a 46.673,51 valor obtenido en E(SA), por lo que se multiplican los datos obtenidos por el SIC, por el factor 1,254.

En la siguiente tabla 1 se muestra la comparativa de la eficiencia energética entre un proceso convencional y el proceso objeto de la invención.

TABLA 1

1

En la siguiente gráfica se puede observar el aprovechamiento de inercia térmica del SIC, donde puede verse como se ha incrementado la energía generada en las horas valle (561 Kwh.) y por el contrario disminuido en las horas punta (273 Kwh.) y en las horas llano (287 Kwh.), con la ventaja económica substancial que supone este factor por el precio de la energía.

TABLA 2

3

Los detalles, las formas, las dimensiones y demás elementos accesorios, así como los materiales empleados en el sistema de gestión de la invención podrán ser convenientemente sustituidos por otros que sean técnicamente equivalentes y no se aparten de la esencialidad de la invención ni del ámbito definido por las reivindicaciones que se incluyen a continuación.

Claims (2)

1. Método de gestión de control de equipos de climatización, en particular para instalaciones de producción de agua fría procedente de al menos una planta frigorífica para climatización que tiene compresores, caracterizado por el hecho de que dicho control se lleva a cabo mediante la vigilancia de los siguientes parámetros:

-

temperatura de agua de salida de la al menos una planta frigorífica;

-

temperatura de control de modulación de compresores;

-

la energía, e intensidad consumida durante la modulación de compresores;

tomándose los parámetros anteriores en intervalos diarios de programación, con temperatura variable formando series temporales con al menos una temperatura de consigna más un diferencial de temperaturas;

de tal modo que el equipo de climatización envía una señal de salida a una unidad de control de gestión adaptando de forma continuada los equipos de climatización en función de los parámetros anteriores.

2. Método de gestión según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el valor de temperaturas se realiza mediante sensores.