Calentador de agua - Mezclado

WaterHeater:Mixed

WaterHeater:Sizing

Usado en:

El calentador 1-Mezclado simula un depósito bien mezclado de un solo nodo. El modelo resuelve la ecuación diferencial del balance energético del depósito. Dentro de cada paso de tiempo, las condiciones se resuelven por separado para cuando la resistencia o el quemador están encendidos y apagados. Esto permite separar y contabilizar detalladamente las pérdidas ambientales y cargas parásitas de ambos estados.

Para las pérdidas al ambiente, la temperatura del aire puede obtenerse de una programación, una zona o el exterior. Si se utiliza una zona, una fracción de las pérdidas por envolvente puede añadirse a su balance térmico como ganancia interna.

Las opciones de control permiten que el calentador cicle o module para cubrir la carga. En funcionamiento cíclico, la resistencia o quemador están encendidos o apagados. Permanece completamente encendido hasta alcanzar la temperatura de consigna y entonces se apaga. Sigue apagado hasta que la temperatura del depósito baja de la temperatura de arranque, igual a la consigna menos la diferencia de banda muerta. Cicla continuamente para mantener la temperatura dentro de esa banda. La mayoría de los calentadores con acumulación funcionan así.

En modulación, la potencia varía entre las capacidades mínima y máxima. El calentador permanece encendido mientras la demanda total supera la capacidad mínima. Por debajo empieza a ciclar según la diferencia de banda muerta. Los equipos suelen diseñarse y clasificarse para evitar esta situación. La mayoría de los calentadores instantáneos o sin depósito modulan.

Consulte también:

General

Nombre

Nombre del calentador de agua.

Tipo

Seleccione el tipo de calentador:

1-Mezclado,
2-Estratificado.

Para una explicación de las aplicaciones, ventajas e inconvenientes de ambos tipos, consulte el tema Descripción general del calentador de agua .

Volumen del depósito

Volumen del depósito de acumulación (en m3 o ft3). Puede dimensionarse automáticamente según los datos de dimensionamiento. Aunque el campo admite cero, incluso los calentadores llamados «sin depósito» mantienen algo de agua alrededor de las resistencias o en el intercambiador, normalmente alrededor de 0.00379 m3 (1 galón).

Conexión a planta de calefacción externa

Marque esta opción si un circuito de agua caliente suministrará calor al calentador. Se incluyen conexiones de entrada y salida en su parte inferior para conectarlo al lado de demanda del circuito de planta de agua caliente.

Tiempo de recuperación de calentamiento indirecto

Este campo solo es necesario si está marcada la conexión a planta externa, es decir, si el calentador está conectado al lado de demanda de un circuito de planta. Proporciona un parámetro de diseño para dimensionar automáticamente los caudales. El tiempo de recuperación se expresa en horas: es el tiempo necesario para calentar todo el volumen del depósito de 14.4ºC a 57.2ºC (58ºF a 135ºF) con la temperatura de entrada definida como temperatura de salida del objeto Plant Sizing asociado. El valor predeterminado es 1.5 horas. El cálculo se basa en la diferencia de temperatura media logarítmica (LMTD) e incluye el factor de eficacia de transferencia de calor introducido arriba.

Ajustes de temperatura

Programación de temperatura de consigna

Seleccione la programación que define la temperatura de consigna de agua caliente (en °C o °F), también llamada temperatura de desconexión.

Diferencia de temperatura de banda muerta

Diferencia de temperatura (en Δ°C o Δ°F) entre la consigna y la temperatura de conexión a la que se encenderá el calentador. Es decir, temperatura de conexión = consigna – banda muerta.

Límite máximo de temperatura

Temperatura (en °C o °F) a la que el agua del depósito se vuelve peligrosamente caliente y se evacua por ebullición o mediante un dispositivo automático de seguridad. La temperatura nunca superará el máximo y cualquier calor adicional se evacúa inmediatamente. El máximo debe ser siempre superior a la consigna.

Ajustes de temperatura ambiente

Indicador de temperatura ambiente

El indicador de temperatura ambiente especifica cómo se define la temperatura del aire que rodea el calentador. Las opciones son:

1-Programación donde el campo Programación de temperatura ambiente define la temperatura.
2-Zona donde la temperatura de aire de la zona especificada en Zona de temperatura ambiente proporciona la temperatura ambiente.
3-Exterior donde la temperatura exterior de bulbo seco proporciona la temperatura ambiente del calentador.

Programación de temperatura ambiente

Seleccione la programación que especifique la temperatura del aire alrededor del depósito para las pérdidas por envolvente. Solo es necesaria si Indicador de temperatura ambiente es 1-Programación.

Zona de temperatura ambiente

Zona del edificio que especifica la temperatura del aire alrededor del depósito para las pérdidas por envolvente. Solo es necesaria si Indicador de temperatura ambiente es 2-Zona.

Coeficiente de pérdida al ambiente con ciclo encendido

Coeficiente de pérdida (en W/K o Btu/h-F) respecto a la temperatura del aire ambiente. A menudo es idéntico al «UA» de pérdidas por envolvente. Si los efectos de pérdida de humos se modelan en el coeficiente de ciclo apagado, este campo tendrá otro valor que solo represente las pérdidas por envolvente.

Coeficiente de pérdida al ambiente con ciclo apagado

Coeficiente de pérdida (en W/K o Btu/h-F) respecto a la temperatura del aire ambiente. A menudo es idéntico al «UA» de pérdidas por envolvente. También puede modelar las pérdidas por humos de un calentador de combustión, además de las pérdidas por envolvente.

Fracción de pérdida a zona con ciclo encendido

Si Indicador de temperatura ambiente es 2-Zona, este campo añade la fracción especificada de pérdidas con ciclo encendido al balance térmico de la zona como ganancia interna.

Fracción de pérdida a zona con ciclo apagado

Si el indicador de temperatura ambiente es 2-Zona, este campo añade la fracción especificada de pérdidas con ciclo apagado al balance térmico de la zona como ganancia interna.

Resistencia interna

Si el calentador incluye una resistencia interna, marcar esta casilla permite acceder a sus ajustes.

Ajustes de resistencia interna

Tipo de control del calentador

El tipo de control puede ser:

1-Ciclo para la mayoría de los calentadores con depósito, o
2-Modular para la mayoría de los calentadores instantáneos sin depósito.

Capacidad máxima del calentador

Potencia máxima (en W o btu/h) que puede suministrarse al agua, normalmente igual a la capacidad «nominal».

Nota: Este campo puede dimensionarse automáticamente, aunque el dimensionamiento de la resistencia suele funcionar solo cuando el modo de diseño del depósito se establece en 1-Extracción máxima y el calentador tiene una capacidad importante. En ese caso, la resistencia debe dimensionarse usando la capacidad del depósito junto con el ajuste Tiempo de recuperación del depósito . Si existe una conexión a planta externa, también se utiliza el ajuste Volumen nominal del depósito para dimensionar conexiones de planta .

Capacidad mínima del calentador

Potencia mínima (en W o btu/h) que puede suministrarse al agua. Este campo solo se utiliza cuando el tipo de control del calentador es 2-Modular. Si la demanda total es inferior al mínimo, incluso un calentador modulante empezará a ciclar.

Tipo de combustible del calentador

Tipo de combustible utilizado para calentar. Puede ser:

1-Electricidad,
2-Gas natural,
3-Gas propano,
4-Fuel oil 1,
5-Fuel oil 2,
6-Carbón,
7-Diésel,
8-Gasolina,
9-Vapor,
10-Calefacción de distrito.
11-Otro combustible 1
12-Otro combustible 2

11-Otro combustible 1 y 12-Otro combustible 2 pueden utilizarse para representar biocombustibles como biomasa y biogás.

Rendimiento térmico del calentador

Rendimiento de conversión de energía del combustible en calor para la resistencia o quemador. No es igual al rendimiento global del calentador.

Curva de factor de carga parcial del calentador

Seleccione la curva Cuadrática o Cúbica que relaciona el rendimiento global del calentador con la fracción de funcionamiento (si el tipo de control es 1-Ciclo) o la relación de carga parcial (si es 2-Modular). Es un multiplicador adicional aplicado al rendimiento térmico del calentador anterior para calcular el consumo de combustible. La curva de factor de carga parcial no debe tener valores inferiores a 0.1 en el dominio de 0 a 1.

Nota: Si la curva tiene en cuenta las pérdidas ambientales o el consumo parásito de combustible, no deben introducirse también en los campos correspondientes de este objeto, pues se contabilizarían dos veces.

Ajustes con ciclo encendido

Potencia de consumo parásito de combustible con ciclo encendido

Las cargas parásitas con ciclo encendido incluyen partes del calentador que consumen combustible mientras funciona, por ejemplo un ventilador de inducción o circuitos electrónicos de control en espera. La potencia de consumo (en W o Btu/h) es el combustible total consumido por todas ellas.

Tipo de combustible parásito con ciclo encendido

Tipo de combustible utilizado por las cargas parásitas con ciclo encendido. Puede ser

1-Electricidad,
2-Gas natural,
3-Gas propano,
4-Fuel oil #1,
5-Fuel oil #2,
6-Carbón,
7-Diésel,
8-Gasolina,
9-Vapor, o
10-Calefacción de distrito.

El combustible puede ser igual o diferente del tipo de combustible del calentador.

Fracción de calor parásito al depósito con ciclo encendido

Fracción de energía de combustible parásito con ciclo encendido que se convierte en calor aportado al agua del depósito. Por ejemplo, un ventilador de inducción podría aportar una pequeña fracción, con un valor de 0.05. Los circuitos electrónicos de control no añaden calor y deben tener 0.

Ajustes con ciclo apagado

Potencia de consumo parásito de combustible con ciclo apagado

Las cargas parásitas con ciclo apagado incluyen partes del calentador que consumen combustible mientras está apagado, como una llama piloto o circuitos electrónicos en espera. La potencia de consumo (en W o Btu/h) es el combustible total consumido por todas ellas.

Tipo de combustible parásito con ciclo apagado

Tipo de combustible utilizado por las cargas parásitas con ciclo apagado. Puede ser uno de

1-Electricidad,
2-Gas natural,
3-Gas propano,
4-Fuel oil #1,
5-Fuel oil #2,
6-Carbón,
7-Diésel,
8-Gasolina,
9-Vapor, o
10-Calefacción de distrito.

El combustible puede ser igual o diferente del tipo de combustible del calentador.

Fracción de calor parásito al depósito con ciclo apagado

Fracción de energía de combustible parásito con ciclo apagado que se convierte en calor aportado al agua del depósito. Una llama piloto aportaría la mayor parte de su calor al agua, teniendo en cuenta el rendimiento de conversión, por lo que quizá 0.80 sea razonable. Los circuitos electrónicos no añaden calor y deben tener 0.

Ajustes del lado de uso

Eficacia del lado de uso

Este campo especifica la eficacia de transferencia de calor entre el agua del lado de uso y la del depósito. Con eficacia 1 se produce transferencia completa, simulando mezcla perfecta. Con eficacia menor, la temperatura de salida del lado de uso será inferior a la del depósito, simulando un intercambiador.

Caudal de diseño del lado de uso

Campo opcional para especificar el caudal de diseño a través del lado de uso del calentador. El caudal volumétrico se expresa en m3/s o gal/min. Es necesario cuando el lado de uso está conectado a un circuito de planta. Puede dimensionarse automáticamente; los resultados se indican en el archivo EIO.

Ajustes del lado de fuente

Eficacia del lado de fuente

Este campo especifica la eficacia de transferencia de calor entre el agua del lado de fuente y la del depósito. Con eficacia 1 se produce transferencia completa, simulando mezcla perfecta. Con eficacia menor, la temperatura de salida del lado de fuente será inferior a la del depósito, simulando un intercambiador.

Caudal de diseño del lado de fuente

Campo opcional para especificar el caudal de diseño a través del lado de fuente del calentador. El caudal volumétrico se expresa en m3/s o gal/min. Es necesario cuando el lado de fuente está conectado a un circuito de planta. Puede dimensionarse automáticamente; los resultados se indican en el archivo EIO.

Modo de control de caudal del lado de fuente

Campo opcional que controla la lógica de solicitud de caudal del lado de fuente. Hay tres modos:

1-IndirectHeatPrimarySetpoint, donde el calentador solicita caudal por el lado de fuente cuando la programación de temperatura de consigna principal y la banda muerta requieren calentar el depósito. Es típico de un calentador indirecto alimentado por caldera.
2-IndirectHeatAlternateSetpoint es similar, pero basa sus decisiones en una consigna alternativa seleccionada en el campo siguiente. Es útil cuando la fuente indirecta puede no satisfacer la carga y se usa una resistencia interna de respaldo.
3-StorageTank se utiliza para un depósito pasivo y solicita siempre caudal salvo que su temperatura sea igual o superior al límite máximo del campo Límite máximo de temperatura.

Programación alternativa de consigna para calentamiento indirecto

Este campo es necesario con el modo de control de caudal del lado de fuente 2-IndirectHeatAlternateSetpoint (arriba) y proporciona una programación con consignas alternativas. La programación especifica la temperatura de consigna del agua caliente (en °C) utilizada como temperatura de desconexión en la lógica del lado de fuente.

Dimensionamiento

Los datos de dimensionamiento del calentador se introducen en la pestaña Dimensionamiento.

Modo de diseño

Este campo describe el método de dimensionamiento del calentador. Hay seis opciones:

1-Extracción máxima. Utiliza los caudales de diseño de todas las demandas del calentador. El tamaño del depósito se basa en cuánto tiempo puede cubrirlas y la rapidez de recuperación. El usuario introduce el tiempo en horas durante el que puede cubrir la demanda. En la extracción máxima de cada calentador solo se incluyen los usos de agua caliente conectados a él.
2-Mínimo residencial HUD-FHA Método basado en tamaños mínimos permitidos de calentadores establecidos por HUD-FHA en Minimum Property Standards for One- and Two-Family Living Units, No. 4900.1-1982. El usuario introduce el número de baños y dormitorios; se utilizan los tamaños mínimos permitidos.
3-Por persona Método que escala los tamaños según el número total de personas de todas las zonas del edificio. Cada calentador se dimensiona con el número total máximo de diseño de personas de todo el modelo, determinado a partir de objetos People definidos en otra parte del archivo de entrada.
4-Por área de suelo Método que escala los tamaños según el área de suelo total de todas las zonas del edificio. Cada calentador se dimensiona con toda el área de suelo del modelo, determinada a partir de la geometría introducida en otra parte del archivo.
5-Por unidad Método que escala los tamaños según un número arbitrario de unidades. Puede utilizarse, por ejemplo, para dimensionar según el número de habitaciones de un alojamiento. El usuario introduce el número de unidades en este objeto.
6-Por área de captador solar Método que escala el volumen del depósito según el área de captadores solares de agua caliente. Se suman las áreas de todos los captadores del modelo y cada depósito se dimensiona para el total. El área se obtiene de los objetos Solar Collectors definidos en otra parte del archivo.

Tiempo durante el que el almacenamiento cubre la extracción máxima

Tiempo en horas durante el que el volumen del depósito puede sostener una extracción máxima. Se utiliza para dimensionar el volumen como producto del caudal volumétrico máximo y el tiempo de extracción. No se garantiza que el agua mantenga la temperatura deseada durante toda la extracción. Solo se utiliza si el modo de diseño es 1-Extracción máxima. El calentador debe conectarse a un circuito de planta completo y estar en el lado de impulsión.

Tiempo de recuperación del depósito

Tiempo en horas que necesita el calentador para recuperar el volumen del depósito. Las temperaturas de recuperación son 14.4ºC (58ºF) inicialmente y 57.2ºC (135ºF) al final. Solo es necesario si el modo de diseño es 1-Extracción máxima.

Volumen nominal del depósito para dimensionar conexiones de planta

Se utiliza cuando el calentador recibe calor indirectamente por conexiones del lado de fuente dimensionadas automáticamente. Las unidades son m3 o ft3. Por la complejidad del calentador y el momento de los cálculos en EnergyPlus, los caudales del lado de fuente deben informarse antes de dimensionar el depósito para extracción máxima. Este campo proporciona un volumen nominal temporal mientras se dimensionan las conexiones. Solo es necesario si el modo de diseño es 1-Extracción máxima y el calentador tiene conexiones de planta dimensionadas automáticamente en el lado de demanda.

Número de dormitorios

Número de dormitorios del modelo. Solo es necesario si el modo de diseño es 2-Mínimo residencial HUD-FHA.

Número de baños

Número de baños del modelo. Solo es necesario si el modo de diseño es 2-Mínimo residencial HUD-FHA.

Capacidad de almacenamiento por persona

Volumen de almacenamiento del depósito por persona, en m3/person o ft3/person. Solo es necesario si el modo de diseño es 3-Por persona.

Capacidad de recuperación por persona

Capacidad de recuperación por persona en m3/person-hr o ft3/person-h. Es el volumen de agua que el calentador puede recuperar en una hora por persona. La recuperación calienta agua desde 14.4ºC (58ºF) hasta 57.2ºC (135ºF). Solo es necesaria si el modo de diseño es 3-Por persona.

Capacidad de almacenamiento por área de suelo

Volumen de almacenamiento del depósito por área de suelo, en m3 /m2 o ft3/ft2. La capacidad de recuperación por persona solo es necesaria si el modo de diseño es 3-Por persona.

Capacidad de recuperación por área de suelo

Capacidad de recuperación por área de suelo en m3/h-m2 o ft3/h-ft2. Es el volumen de agua que el calentador puede recuperar en una hora por área de suelo. La recuperación calienta agua desde 14.4ºC (58ºF) hasta 57.2ºC (135ºF). Solo es necesaria si el modo de diseño es 4-Por área de suelo

Número de unidades

Número de unidades utilizado para dimensionar por unidad con los dos campos siguientes. Solo es necesario si el modo de diseño es 5-Por unidad. Puede representar elementos arbitrarios como habitaciones, puestos de trabajo, puntos de agua o aseos.

Capacidad de almacenamiento por unidad

Volumen de almacenamiento de los depósitos por unidad, en m3/h o ft3/h. El número de unidades se introduce en el campo anterior. Solo es necesario si el modo de diseño es 5-Por unidad.

Capacidad de recuperación por unidad

Capacidad de recuperación por unidad en m3/h o ft3/h. Es el volumen de agua que el calentador puede recuperar en una hora por unidad. La recuperación calienta agua desde 14.4ºC (58ºF) hasta 57.2ºC (135ºF). Solo es necesario si el modo de diseño es 5-Por unidad.

Capacidad de almacenamiento por área de captador

Volumen de almacenamiento del depósito por área de captador solar, en m3/m2 o f3/m2. La capacidad de recuperación por unidad solo es necesaria si el modo de diseño es 6-Por área de captador solar.