Calderas

Boiler:HotWater

Usado en:   Circuito de agua caliente, lado de suministro

Las calderas proporcionan agua caliente a baterías, radiadores, suelos radiantes, zócalos, etc. El combustible consumido se calcula a partir de un rendimiento térmico nominal. Puede utilizarse además una curva de rendimiento normalizada para representar con más precisión las calderas no eléctricas, aunque no es obligatoria.

Las calderas pueden colocarse con la herramienta Añadir caldera cuando se encuentra en un circuito de impulsión de agua caliente.

Para editar una caldera existente vaya al nivel Circuito de impulsión de agua caliente (Sistema HVAC > Circuito de agua caliente > Circuito de impulsión) donde está colocada, haga clic en su icono para resaltarla y seleccione con el botón derecho la opción Editar componente seleccionado del menú o, en modo Aprendizaje , haga clic en Editar en la parte superior del panel Información.

General

Nombre

Puede editarse el nombre generado automáticamente de la caldera.

Plantilla de caldera

Utilice esta opción de exploración para seleccionar una caldera de la base de datos de calderas EnergyPlus.

Tipo de combustible

Seleccione el combustible utilizado por la caldera:

• 1-Gas natural,
• 2-Electricidad,
• 3-Gas propano,
• 4-Fuel oil 1,
• 5-Fuel oil 2,
• 6-Carbón,
• 7-Diésel,
• 8-Gasolina,
• 9-Otro combustible 1
• 10-Otro combustible 2

9-Otro combustible 1 y 10-Otro combustible 2 pueden utilizarse para representar biocombustibles como biomasa y biogás.

Capacidad nominal

Capacidad nominal de funcionamiento de la caldera (en W o Btu/h). Puede dimensionarse automáticamente.

Modo de caudal de caldera

Este campo determina cómo funciona la caldera respecto al caudal de fluido previsto. Hay tres opciones:

• 1-Caudal constante es la opción predeterminada para circuitos de agua fría de volumen constante y resulta útil con bombas de velocidad constante cuando la solicitud de caudal de la caldera es más estricta y puede aumentar el caudal total del circuito.
• 2-Modulado a consigna de salida hace que el modelo varíe internamente el caudal para que la temperatura de salida de caldera coincida con una consigna.
• 3-No modulado es la opción predeterminada para circuitos de agua caliente de volumen variable y resulta útil con bombas de velocidad variable o constante cuando la caldera es pasiva: aunque solicita nominalmente su caudal de diseño, puede funcionar con caudales variables.

En todos los casos el funcionamiento del sistema de planta externo también puede afectar al caudal de la caldera, por ejemplo si su tamaño y funcionamiento restringen el caudal y no permiten satisfacer las solicitudes.

Para circuitos de agua fría de caudal variable están disponibles estas opciones:

• 2-Modulado a consigna de salida y
• 3-No modulado.

Para circuitos de agua fría de caudal constante están disponibles estas opciones:

• 1-Caudal constante y
• 3-No modulado.

El tipo de circuito (caudal variable o constante) puede cambiarse modificando el tipo de caudal del circuito de planta en el diálogo de circuito de planta de agua caliente.

Nota: Al seleccionar la opción 2-Modulado a consigna de salida debe añadirse un gestor de consigna adicional inmediatamente aguas abajo de la salida de agua caliente de la caldera para definir la temperatura suministrada.

Carga eléctrica parásita

Campo opcional de potencia eléctrica parásita (en W o Btu/h) consumida por un ventilador de tiro forzado u otro dispositivo asociado a la caldera. Se consume siempre que funciona y el modelo supone que no contribuye a calentar el agua. El valor mínimo es 0.0.

Factor de dimensionamiento

Se utiliza cuando las entradas de diseño de caldera se dimensionan automáticamente. Los resultados se multiplican por este factor adicional. El valor habitual es 1.0.

Las entradas modificadas por el factor son: Capacidad nominal y Caudal de agua de diseño.

Su uso más habitual es dimensionar calderas para cubrir solo parte de la carga de diseño sin dejar de usar dimensionamiento automático. Por ejemplo, para varias calderas encadenadas que suministran agua caliente a un circuito de planta, indica la proporción de carga cubierta por cada una.

Consulte también la sección Dimensionamiento automático de componentes HVAC

Rendimiento

Ecuación de consumo de combustible

El modelo de caldera EnergyPlus se basa en las dos ecuaciones siguientes:

Theoretical Fuel Consumption = Boiler Load / Nominal Thermal Efficiency

Fuel Used = Theoretical Fuel Consumption / Normalised Boiler Efficiency Curve Output

Rendimiento térmico nominal

Rendimiento de calefacción del quemador de la caldera, como fracción entre 0 y 1, respecto al poder calorífico superior (HHV) del combustible con relación de carga parcial 1.0. Los fabricantes suelen especificar el rendimiento con el poder calorífico superior. En los casos poco frecuentes basados en el poder calorífico inferior (LHV), multiplique el rendimiento por la relación entre ambos. Por ejemplo, suponga poderes caloríficos inferior y superior de 45,450 y 50,000 kJ/kg respectivamente. Para un rendimiento de fabricante de 0.90 basado en LHV, el rendimiento nominal introducido es 0.82 (0.9 multiplicado por 45,450/50,000).

Nota: El rendimiento global utilizado durante la simulación será el producto del rendimiento térmico nominal y el resultado de la curva normalizada de rendimiento de caldera (abajo).

Variable de evaluación de temperatura de la curva de rendimiento

Este campo controla qué valor de temperatura del agua caliente se utiliza al evaluar la curva normalizada de rendimiento de caldera especificada en el campo siguiente, si procede. Hay dos opciones:

• 1-Salida de caldera indica que las curvas se evaluarán con la temperatura de salida de la caldera.
• 2-Entrada de caldera indica que las curvas se evaluarán con la temperatura del nodo de entrada de caldera.

Este campo solo se usa si la curva utiliza temperatura como variable independiente.

Curva normalizada de rendimiento de caldera

Este campo contiene la curva que describe el rendimiento normalizado de calefacción del quemador de la caldera como fracción del rendimiento térmico nominal. Si se selecciona la curva lineal <None>, se supone constante el rendimiento nominal, es decir, Fuel Used es igual a Theoretical Fuel Use en la ecuación anterior. La curva de rendimiento puede ser cualquier curva válida con 1 variable independiente (PLR) o 2 (PLR y temperatura de agua a la salida de caldera). No se permite una curva tricuadrática porque utiliza 3 variables. Pueden usarse curvas lineales, cuadráticas y cúbicas cuando el rendimiento solo depende de la relación de carga parcial (PLR); la caldera debe funcionar a la temperatura de salida de diseño o muy cerca de ella. Otros tipos se utilizan cuando depende tanto de PLR como de la temperatura del agua. Abajo se muestran ejemplos. Para todas las curvas PLR es la variable independiente x. Con 2 variables, la temperatura de salida de agua (T_outlet) es siempre la variable independiente y.

Linear: Eff = A0 + A1*PLR

Quadratic: Eff = A0 + A1*PLR + A2*PLR2

Cubic: Eff = A0 + A1*PLR + A2*PLR2 + A3*PLR3

BiQuadratic: Eff = A0 + A1*PLR + A2*PLR2 + A3* Tw + A4* Tw 2 + A5*PLR* Tw

QuadraticLinear: Eff = A0 + A1*PLR + A2*PLR2 + A3* Tw + A4*PLR* Tw + A5*PLR2* Tw

BiCubic: Eff=A0+A1*PLR+A2*PLR2+A3*Tw+A4*Tw2+A5*PLR*Tw+A6*PLR3+A7*Tw3+A8*PLR2*Tw+A9*PLR* Tw2

donde:

Eff = rendimiento normalizado de la caldera

PLR = relación de carga parcial de la caldera

Tw = temperatura del agua de salida de la caldera [ºC]

Si no se necesitan todos los coeficientes de la curva normalizada, establezca los no utilizados en 0. Por ejemplo, una caldera eléctrica puede modelarse con rendimiento térmico nominal entre 0.96 y 1.0. El Coeficiente 0 de la curva normalizada sería igual a 1 y los demás coeficientes serían 0. Para otras calderas no eléctricas se establece una combinación de coeficientes con valores distintos de cero.

El gráfico siguiente, reproducido con permiso de CIBSE, muestra el intervalo de rendimientos típicos de distintos tipos de caldera.

CIBSE Guide B Fig 1.4

Salida de agua

Caudal de agua de diseño

Caudal volumétrico máximo de agua de diseño (en m3/sec o gal/min). Debe ser el mayor caudal que puede calentarse a la temperatura de salida de diseño. Puede dimensionarse automáticamente.

Límite superior de temperatura de salida de agua

Límite superior de temperatura de salida (en °C o °F). Limita la salida de la caldera para evitar una temperatura excesiva cuando funciona por debajo del caudal de diseño o el agua de retorno está relativamente caliente. Es similar al límite inferior de temperatura de salida de agua fría de las enfriadoras.

Advertencia: El límite superior de temperatura de salida de agua debe estar al menos 5°C por encima de la consigna de calefacción de salida del circuito de impulsión de diseño para evitar que la caldera se apague durante la simulación. Utilizar temperaturas iguales a la de diseño suele impedir por completo su funcionamiento. Se recomienda dejar este ajuste en 100°C incluso cuando se suministre agua caliente a temperaturas mucho menores.

Relaciones de carga parcial

Relación mínima de carga parcial

Relación mínima de carga parcial. Si la relación entre demanda y capacidad nominal de caldera es inferior, Min PLR determina la relación de funcionamiento. El intervalo esperado es de 0 a 1.

Relación máxima de carga parcial

Relación máxima de carga parcial. Si la relación entre demanda y capacidad nominal de caldera es superior, Max PLR determina la relación de funcionamiento. Puede superar 1, aunque el intervalo normal es de 0 a 1.1.

Relación óptima de carga parcial

Relación de carga parcial a la que la caldera alcanza su rendimiento máximo. Se utiliza en los cálculos de gestión de carga cuando Esquema de distribución de carga del circuito de planta se establece en 2-Óptimo. Un valor típico es 1, pero para calderas de gas de condensación es mucho menor, alrededor de 0.3.

Resultados de caldera

HVAC,Average,Boiler Heating Output Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Heating Output Energy [J]

Zone,Meter,Boilers:EnergyTransfer [J]

HVAC,Average,Boiler Water Inlet Temp [C]

HVAC,Average,Boiler Water Outlet Temp [C]

HVAC,Average,Boiler Water Mass Flow Rate [kg/s]

HVAC,Average,Boiler Parasitic Electric Power [W]

HVAC,Sum,Boiler Parasitic Electric Consumption [J]

HVAC,Average,Boiler Part-Load Ratio

Se aplicará uno de los bloques siguientes según el tipo de combustible:

HVAC,Average,Boiler Electric Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Electric Consumption [J]

Zone,Meter, Electricity:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Electricity [J]

HVAC,Average,Boiler Gas Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Gas Consumption [J]

Zone,Meter,Gas:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Gas [J]

HVAC,Average,Boiler Propane Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Propane Consumption [J]

Zone,Meter, Propane:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Propane [J]

HVAC,Average,Boiler FuelOil#1 Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler FuelOil#1 Consumption [J]

Zone,Meter, FuelOil#1:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:FuelOil#1 [J]

HVAC,Average,Boiler FuelOil#2 Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler FuelOil#2 Consumption [J]

Zone,Meter, FuelOil#2:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:FuelOil#2 [J]

HVAC,Average,Boiler Coal Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Coal Consumption [J]

Zone,Meter,Coal:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Coal [J]

HVAC,Average,Boiler Diesel Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Diesel Consumption [J]

Zone,Meter, Diesel:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Diesel [J]

HVAC,Average,Boiler Gasoline Consumption Rate [W]

HVAC,Sum,Boiler Gasoline Consumption [J]

Zone,Meter, Gasoline:Plant [J]

Zone,Meter,Heating:Gasoline [J]

Boiler Heating Output Rate [W]

Boiler Heating Output Energy [J]

Estos resultados indican la potencia y energía térmica suministradas por la caldera. La energía se contabiliza en Boilers:EnergyTransfer, EnergyTransfer:Plant y EnergyTransfer:Facility.

Boiler Water Inlet Temp [C]

Boiler Water Outlet Temp [C]

Boiler Water Mass Flow Rate [kg/s]

Estos resultados indican las temperaturas de entrada y salida del agua caliente y el caudal de la caldera.

Boiler Part-Load Ratio

Este resultado es la relación de carga parcial de funcionamiento de la caldera, calculada dividiendo su carga entre la capacidad nominal y limitada por los valores mínimo y máximo introducidos por el usuario.

Boiler <FuelType> Consumption Rate [W] Boiler <FuelType> Consumption [J]

Estos resultados indican la energía aportada a la caldera. Los combustibles válidos son Electric, Gas (gas natural), Propane, FuelOil#1, FuelOil#2, Coal, Diesel y Gasoline. El consumo se contabiliza en Heating:<FuelType>, <FuelType>:Plant y <FuelType>:Facility.

Boiler Parasitic Electric Power [W] Boiler Parasitic Electric Consumption [J]

Estos resultados indican la potencia y consumo eléctricos parásitos asociados a la caldera, utilizados para simular un ventilador de tiro forzado u otro componente eléctrico. El consumo se contabiliza en Heating:Electricity y Electricity:Plant.