DesignBuilder Bombas de calor de circuito de planta
Una bomba de calor física agua-agua puede proporcionar solo calefacción, solo refrigeración o ambas. Estas 3 configuraciones pueden representarse en DesignBuilder mediante componentes Bomba de calor - calefacción o Bomba de calor - refrigeración conectados respectivamente a circuitos de planta de agua caliente y refrigerada. Si ambas funciones las proporciona la misma bomba física, deben incluirse en el esquema HVAC las bombas de calefacción y refrigeración y coordinar sus datos, especialmente los caudales.
El lado de impulsión de la bomba de calor puede conectarse a:
El diagrama siguiente muestra el esquema y las tuberías de la bomba de calor agua-agua.
Circuitos GSHP
Los sistemas de bombas de calor geotérmicas constan esencialmente de dos circuitos (solo calefacción o refrigeración) o tres (ambas):
- Circuito HW (para calefacción) - circuito de agua caliente (bomba de calor agua-agua de calefacción)
- Circuito CHW (para refrigeración) - circuito de agua refrigerada (bomba de calor agua-agua de refrigeración)
- Circuito de condensador - normalmente un circuito de intercambiador con el terreno (intercambia calor con el terreno mediante tipos superficial, estanque o perforación vertical)
Además de los circuitos obligatorios, el sistema puede necesitar otros, como circuitos de aire para aplicaciones de recinto o bloque.
Consejo: Se recomienda seguir el Ejemplo GSHP antes de modelar estos sistemas por primera vez.
La captura siguiente muestra un esquema típico GSHP.
Puede conocer más aspectos prácticos del diseño y simulación GSHP para proyectos en nuestro seminario web: Diseño y modelado de sistemas de bombas de calor geotérmicas
Descripciones de componentes:
Configuración de GSHP en DesignBuilder
Como las GSHP no pueden dimensionarse automáticamente en EnergyPlus, se requiere cuidado al configurarlas. Esta sección describe un proceso para dimensionarlas correctamente y garantizar la interacción adecuada de los componentes:
- Ejecute en DesignBuilder los cálculos de diseño de calefacción y diseño de refrigeración para obtener las cargas máximas de calefacción y refrigeración del sistema.
- Selecciona o carga un modelo de bomba de calor agua-agua correctamente dimensionado de la base de datos de DesignBuilder, comparando los picos de carga de calefacción y refrigeración con la «potencia nominal de calefacción/refrigeración» de la bomba. También puedes crear y aplicar tus propios datos de la bomba si dispones de los datos de catálogo (mediante el procedimiento descrito en el ).
- Seleccione el número de perforaciones del intercambiador vertical con el terreno de la tabla de dimensionamiento rápido; establezca el caudal igual a la suma de los «caudales nominales del lado de fuente» de las bombas conectadas, o utilice una herramienta propia para generar y aplicar un caso específico o dimensionamiento preciso.
- Circuito de condensador: establezca el caudal igual o superior al calculado para el intercambiador vertical.
Para más detalles sobre estos procesos, véase el ejemplo GSHP.
¿Qué ocurre con el modelo ParameterEstimation de EnergyPlus?
El modelo EnergyPlus ParameterEstimation limita el refrigerante a R22 y el compresor al tipo alternativo. Sin embargo, casi todas las bombas agua-agua actuales utilizan otros refrigerantes distintos de R22 (R22 se ha retirado recientemente por motivos ambientales) y compresores scroll u otros tipos. Por ello ya no hay datos de catálogo para el modelo ParameterEstimation .
Además, EnergyPlus recomienda encarecidamente utilizar el modelo EquationFit en lugar de ParameterEstimation para un modelado eficiente y fiable.
Por estas razones, DesignBuilder solo proporciona actualmente el modelo EquationFit de bomba de calor agua-agua.
Aspectos técnicos de bombas de calor Equation Fit
El modelo Equation Fit utiliza cuatro ecuaciones o curvas adimensionales para predecir el rendimiento de la bomba de calor. El método es el mismo en refrigeración y calefacción.
Los datos de rendimiento del método Equation Fit se obtienen de datos del fabricante mediante un preproceso de mínimos cuadrados generalizados que genera coeficientes a partir del catálogo y condiciones de referencia indicadas. Se realiza en una hoja de cálculo de EnergyPlus. Después se introducen los coeficientes y condiciones en el cuadro de la bomba para simular su rendimiento. Se proporciona una biblioteca de plantillas con datos predefinidos de fabricantes para análisis preliminares sin seleccionar equipos específicos.
Las variables que influyen en el rendimiento agua-agua son las temperaturas de entrada de agua de los lados de carga y fuente y sus caudales de agua. Las ecuaciones para refrigeración y calefacción son:
Modo de refrigeración
Modo de calefacción:
Suponiendo que no hay pérdidas, la potencia de transferencia térmica del lado de fuente para refrigeración y calefacción se calcula como:
Qsource,c = Qc + Powerc
Qsource,h = Qh - Powerh
Donde:
Coeficientes A1-D5 de las curvas EquationFit para refrigeración y calefacción
Tref Temperatura de referencia (valor fijo 283.15K)
TL,in Temperatura de entrada de agua del lado de carga (K)
TS,in Temperatura de entrada de agua del lado de fuente (K)
V ̇L Caudal volumétrico del lado de carga (m3/s)
V ̇S Caudal volumétrico del lado de fuente (m3/s)
VL,ref Caudal volumétrico de referencia del lado de carga (m3/s)
V S,ref Caudal volumétrico de referencia del lado de fuente (m3/s)
Qc Potencia de transferencia térmica del lado de carga (refrigeración) (W)
Powerc Consumo de potencia (refrigeración) (W)
Qsource,c Potencia de transferencia térmica del lado de fuente (refrigeración) (W)
Qh Potencia de transferencia térmica del lado de carga (calefacción) (W)
Qh,ref Potencia de transferencia térmica de referencia del lado de carga (calefacción) (W)
Powerh Consumo de potencia (calefacción) (W)
Powerh,ref Consumo de potencia de referencia (calefacción) (W)
Qsource,h Potencia de transferencia térmica del lado de fuente (calefacción) (W)