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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Bombas de calor en edificios públicos. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía La tarea principal de los equipos compresores en edificios públicos es la refrigeración, que es necesaria debido a las condiciones climáticas o para eliminar el calor de las fuentes internas de iluminación, equipos y personal. Los centros de datos en los edificios de servicios requieren una carga de refrigeración significativa. En este caso, por regla general, no se tiene en cuenta que el equipo frigorífico utilizado es por naturaleza una bomba de calor. A pesar de que el calor extraído del condensador de la unidad de refrigeración tiene una temperatura relativamente baja, su uso beneficioso proporciona un importante ahorro de energía. La relación entre el calor extraído del condensador y la entrada de energía tanto para el refrigerador como para la bomba de calor depende en gran medida de la diferencia en las temperaturas de evaporación y condensación. Esta dependencia determina la temperatura económica del agua después del condensador de la máquina frigorífica en los casos en que su calor se aprovecha útilmente. Económicamente justificado es el nivel de temperatura de 41-42°C. En este caso, la potencia consumida por el compresor aumenta ligeramente en comparación con el modo de refrigeración pura y, al mismo tiempo, es posible no descargar, sino utilizar el calor de condensación de manera útil. La implementación más conocida de este concepto es que el calor de una máquina frigorífica que enfría el aire en la parte central del edificio no se emite, sino que se utiliza para calentar habitaciones alrededor del perímetro del edificio, en las que se incrementan las pérdidas de calor. debido al acristalamiento de ventanas y puertas. El calor de la parte central del edificio se transfiere al evaporador mediante un sistema de refrigeración por agua, y luego esta energía se transfiere al condensador con la ayuda de un refrigerante y un compresor. El calor útil se transfiere a la torre de enfriamiento de aire a través de un condensador especial que utiliza una red de agua calentada, parte del calor se usa para calentar agua o para fines tecnológicos. En invierno, cuando se requiere refrigeración y calefacción, parte del condensador se utiliza para calentar, el exceso de calor se descarga en la torre de refrigeración. Tal esquema de aire acondicionado y calefacción se llama centralizado, utilizando un refrigerador grande (bomba de calor) e intercambiadores de calor de la habitación. También se puede utilizar de forma descentralizada, con bombas de calor individuales en todo el edificio directamente en las áreas de aire acondicionado. En este último caso, están conectados a un sistema de agua central no refrigerado, en el que la temperatura se mantiene entre 15 y 32 °C con la ayuda de un calentador de agua adicional y una torre de refrigeración. Cada unidad de aire acondicionado contiene un circuito completo de refrigeración y bomba de calor con un ventilador para hacer circular el aire de la habitación, conectado a un sistema de agua. El agua sirve como disipador de calor en el modo de refrigeración y como fuente de calor en el modo de calefacción. Se requiere calefacción adicional solo en caso de clima muy frío, cuando la mayoría de las unidades están en modo de calefacción. El calor se suministra al sistema de agua desde una sala de calderas, un calentador exterior eléctrico, energía solar o una fuente de calor residual. La demanda de calor se reduce cuando una o más unidades tienen que operar en modo de refrigeración. A temperaturas exteriores medias, las unidades del lado de sombra del edificio funcionan para calentar y las del lado de sol para enfriar. Si aproximadamente el 30 % de las unidades funcionan en modo de refrigeración, proporcionan suficiente calor al sistema de agua, lo que elimina la necesidad de que el edificio reciba o emita calor. En edificios con disipación de calor interna de iluminación, computadoras, etc. y un alto nivel de aislamiento térmico, es posible que se requiera refrigeración local durante todo el año. El calor generado aquí se transfiere al sistema de agua y luego a las instalaciones alrededor de la periferia del edificio, que funcionan para calefacción durante los meses de invierno. Los sistemas descentralizados también se pueden utilizar en edificios que requieren refrigeración durante el día y calefacción durante la noche. Si durante el día la temperatura del agua de la red sube hasta la temperatura máxima permitida para el funcionamiento de los aparatos frigoríficos, +32°C, entonces el calor no se vierte a las torres de refrigeración y puede utilizarse para calefacción durante parte del día. ciclo de calentamiento antes de encender el calentamiento adicional de cualquier forma, lo cual es necesario cuando la temperatura del agua cae por debajo de 15°C. El acondicionador de aire comienza en la mañana cuando el agua está fría y permite un enfriamiento eficiente, y termina al final del día cuando el agua está caliente para un calentamiento nocturno eficiente. El mayor beneficio se obtiene cuando se utiliza una bomba de calor donde se requiere calefacción y refrigeración a gran escala al mismo tiempo, por ejemplo en complejos deportivos con una pista de hielo artificial y una piscina. Por lo general, las piscinas cubiertas públicas consumen mucha energía, especialmente en climas fríos. El consumo energético anual de las piscinas cubiertas públicas es de 14000 kWh/m3 de superficie de agua. La temperatura requerida del agua es de alrededor de 30°C y la temperatura del aire es ligeramente superior. La tasa de ventilación requerida es de 4 a 20 volúmenes por hora. Los intercambiadores de calor rotativos se pueden utilizar para utilizar el calor del aire de escape para calentar el aire de entrada de forma que se ahorre energía. El uso de tales intercambiadores de calor se está volviendo común en las piscinas, sin embargo, recuperan solo una parte del calor contenido en el aire de escape. Su contenido de humedad es muy alto y la mayoría de los sistemas de recuperación de calor convencionales utilizan solo calor sensible. Los intercambiadores de calor recuperativos pueden condensar solo una parte de la humedad y, además, relativamente pequeña. La recuperación de calor latente se puede mejorar en gran medida mediante el uso de bombas de calor, en muchos casos junto con sistemas de recuperación de calor convencionales. Ejemplo típico de instalación de bomba de calor para un complejo de piscinas en Chester (Inglaterra). Las dos piscinas forman parte de un gran polideportivo cubierto y consumen la mayor parte de la energía suministrada al edificio con una carga térmica de diseño de 2 MW. El aire fresco ingresa al complejo con un caudal de 46 m3/s, de los cuales 21 m3/s se suministran al salón de la piscina. La alta tasa de ventilación minimiza la condensación en la sala y las habitaciones adyacentes y también reduce el olor a cloro utilizado con fines de esterilización. La carga térmica total de 2 MW consiste en el calentamiento del agua de la piscina, el agua caliente para las duchas y la calefacción del edificio de servicios contiguo. Aproximadamente 3/4 del consumo total de calor se destina a la ventilación, de los cuales la piscina consume la mitad. En este caso, lo más económico es el uso de un circuito cerrado con refrigerante intermedio en los conductos de ventilación junto con un sistema de bomba de calor. El aire de escape, que pasa por parte del circuito cerrado, se preenfría, liberando una parte del calor latente, y luego se enfría 4°C en el evaporador de la bomba de calor. El aire fresco es calentado primero por la segunda mitad del circuito cerrado y luego recalentado en el condensador de la bomba de calor. En el balance general de calor, el circuito cerrado devuelve alrededor de 400 kW y la bomba de calor un poco más de 1 MW, dejando que una parte relativamente pequeña de la carga de calor sea cubierta por fuentes convencionales. El uso de una bomba de calor en piscinas no se limita a los sistemas aire-aire. Sulzer, con amplia experiencia en el uso de bombas de calor en piscinas, combina una gama de bombas de calor, cada una con su propio propósito. Un ejemplo típico es la planta de Lindenberg. La piscina cubierta con una superficie de agua de 315,5 m2 tiene una temperatura del aire de 30-32°C y una temperatura del agua 2°C más baja.
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