No se ha bajado de la clavija
Carácter modélico: la tecnología de calefacción en R + F en Kassel
El credo de la empresa: "El futuro está en las tecnologías innovadoras y modernas. Tenemos que lidiar con ellos y transmitir nuestros conocimientos a nuestros clientes: artesanos, planificadores, arquitectos. Por supuesto, podemos argumentar de forma especialmente convincente si tenemos nuestra propia experiencia, por ejemplo, en lo que respecta al ahorro energético de lo antiguo frente a lo nuevo". Markus Ortlauf, que dice esto, es asesor técnico de la Casa mayorista Richter + Frenzel. Se había pronunciado a favor de una inusual instalación de calefacción en la propiedad del mayorista en Kassel.
Imagen 1: Sistema de calefacción Ecocraft en la sala técnica/de formación de R + F en Kassel.
Los resultados de explotación al cabo de poco más de un año han recompensado a él y a su empresa por esta decisión no exenta de riesgos. La caldera modular "Ecocraft" de Vaillant está en el centro de la tecnología renovada. En la sucursal de R + F de Hesse Septentrional, las antiguas calderas atmosféricas no alcanzaban índices de utilización aceptables y debían sustituirse. Sin embargo, no podía ser un producto estándar, porque en Hesse, el estado natal de Viessmann y Buderus, hay que tener algunas bazas si se quiere sobrevivir como proveedor de generadores de calor junto a los dos poderosos competidores. Markus Ortlauf vio una de esas bazas en la caldera de condensación a gas en cascada "Ecocraft". Cascada significa que la unidad consta de módulos independientes embridados en paralelo, cada uno de ellos con una potencia de hasta 40 kW. La unidad más pequeña consta de dos celdas y la más grande de siete. Esto proporciona una potencia de hasta 280 kW, dependiendo de la propiedad. Además, cada quemador puede regularse en una escala móvil entre 12 y 40 kW, lo que significa que el rango de control va de 12 a 280 kW.
Interrupción sin consecuencias perceptibles
Figura 2: El sistema de distribución entubado in situ con los mezcladores rendeMIX (a la izquierda del empleado de R + F Stefan Dornemann y una instalación modelo paralela con fines de formación con un distribuidor Magra al fondo.
Autosuficiente significa que si uno de los bloques de la cascada funciona mal, sus vecinos trabajan por él. La caldera no falla. La avería no es perceptible para el exterior. Por tanto, la "Ecocraft" es similar a un gasóleo macizo, que también puede hacer frente al fallo de un cilindro. Ortlauf: "Esta particularidad del modelo nos brinda la oportunidad de desempeñar un papel más importante en el negocio de las calderas con Vaillant. Por supuesto, también tenemos que comunicarlo. Por eso hemos ampliado la sala técnica con la "Ecocraft" para convertirla en un centro de formación." Como segunda baza, que habla sobre todo a favor de la competencia en planificación y asesoramiento del servicio externo de Richter + Frenzel, la sucursal de Kassel se refiere a la conmutación especial de los tres circuitos de calefacción del complejo de edificios en combinación con el sistema "rendeMIX" de HG Baunach GmbH & Co. KG de Hückelhoven, en la frontera germano-holandesa. Este conmuta en serie las redes de alta y baja temperatura, convirtiendo el flujo de retorno de una en el flujo del otro sistema de distribución de calor y optimizando así el rendimiento energético, especialmente en combinación con calderas de condensación. Esta arquitectura, basada en un mezclador multipuerto muy especial, se lanzó al mercado hace unos cinco años. Entretanto, ha superado la prueba de fuego en numerosas referencias, es decir, ha demostrado sus efectos de ahorro: porque garantiza las temperaturas de retorno más bajas y, por tanto, las ganancias de calor por condensación más elevadas.
Figura 3: Tabla de valores.
Tres círculos como un círculo
Figura 4: Dispositivo de medición de condensado BrennCon www.consoft.de.
En Kassel, el "rendeMIX" encontró un terreno especialmente apasionante, a saber, tres zonas de temperatura: en primer lugar, el complejo administrativo como circuito de radiadores con una temperatura de flujo de unos 60 °C, en segundo lugar, la exposición con calefacción por suelo radiante para un máximo de 40 °C y, en tercer lugar, por último, el almacén con serpentines de tubos en el suelo para una temperatura de flujo de hasta 30 °C. En principio, esta tercera sección sólo debe mantenerse libre de heladas. En principio, esta tercera sección sólo debe mantenerse libre de heladas. Por lo tanto, el diagrama del sistema se basa en los siguientes márgenes: Oficinas 62/42 °C, exposición 40/30 °C, almacenamiento 30/20 °C. Con "rendeMIX", prácticamente todo el complejo se calienta como un diseño de circuito único. Antes, las dos antiguas calderas atmosféricas utilizaban tres mezcladores para mezclar tres temperaturas para cada subzona, por lo que el retorno común nunca bajaba de 42 °C. El sistema entró en funcionamiento a principios de la temporada de calefacción 2005/2006, y unas semanas más tarde, en primavera, se iniciaron los cursos de formación sobre "Ecocraft" y "rendeMIX" para comerciantes y oficinas de planificación. Los primeros cursos de formación tuvieron que conformarse con resultados selectivos de la realidad, además de la explicación funcional. Cómo de estables en temperatura y con qué niveles de utilización se movían los flujos volumétricos individuales a través de los serpentines de tuberías, radiadores e intercambiadores de calor del "Ecocraft" sólo podía leerse a partir de valores momentáneos del termómetro y del balance de unas semanas, pero no del balance de dos periodos de calefacción como comparación de antes y después. Ahora se dispone de una evaluación de este tipo. En los dos años anteriores a "Ecocraft" y "rendeMIX", de julio de 2003 a junio de 2004 y en el mismo periodo de 2004 a 2005, el consumo de energía de calefacción de Richter + Frenzel en Kassel fue de 506.000 y 499.000 kWh respectivamente. Justo a tiempo para el invierno de 2005/2006, el contratista de calefacción local, Günter Tromp Haustechnik, de Kassel, instaló el generador de calor modular Vaillant y conectó los tres circuitos de calefacción en serie con el accesorio Baunach. El resultado: sólo 356.000 kWh. Este valor no se ajusta a las condiciones meteorológicas, sino que se lee en el contador de gas. Sin embargo, esto no cambia mucho la proporcionalidad, ya que los datos climáticos de estos tres años no variaron significativamente.
Ahora Magra es distribuidor de rendeMIX
Si echa un vistazo a la instalación de Richter + Frenzel, se dará cuenta de la gran complejidad de las tuberías de los distintos grupos de mezcladores. Eran caras. En el caso de Richter + Frenzel, esto no jugó un papel importante en la decisión porque, en primer lugar, querían montar una instalación de demostración y, en segundo lugar, ya se estaba negociando con el fabricante de grifería Magra la soldadura de un distribuidor especial para el "rendeMIX". Esto reduciría posteriormente los costes en el negocio comercial y, por tanto, haría que la arquitectura especial de la conexión en serie resultara más atractiva en su conjunto en términos de costes e instalación. Magra y Baunach presentaron la conexión en la feria SHK de Essen en 2006. Combina el esquema "rendeMIX" con el principio de la conocida barra colectora. Sin embargo, su particularidad radica en que se ofrecen tres conexiones por grupo de mezcladores y no dos, como en la versión estándar, a saber, ida caliente, retorno caliente y retorno frío. El colector permite embridar hasta cinco grupos. Para evitar confusiones, los acoplamientos individuales están claramente etiquetados. Lo único que hay que observar es la secuencia de los circuitos de calefacción, conectándolos hacia el generador de calor con temperatura de retorno decreciente. Por lo demás, no hay ninguna diferencia con el probado sistema Magra.
Ahorro demostrado del 30
Así, la moderna caldera y la disposición del circuito de calefacción redujeron los costes de gas natural en torno a un 30%. A grandes rasgos, dos tercios de este éxito pueden atribuirse al generador de calor y el tercer tercio a la disposición del sistema. Para ello, HG Baunach GmbH & Co. KG tuvo que convencer al planificador y a Vaillant para llevarlo a cabo. Si se observan las tres separaciones individuales y se tienen en cuenta algunas tolerancias, la separación total asciende a 40 K. Al principio, Vaillant no quería imponer esta diferencia entre la ida y el retorno en el generador de calor por temor a que un módulo individual pudiera sufrir falta de agua en condiciones desfavorables. En un principio, la empresa de Remscheid insistió en un rebosadero, un separador hidráulico. Esto se debe a que el "Ecocraft" pertenece a la familia de los calentadores de agua por circulación, y éstos necesitan caudales mínimos. Los ingenieros resolvieron este problema desde el punto de vista del sistema. Establecieron una jerarquía de control armonizada de tal forma que los circuitos individuales garantizan siempre el volumen mínimo de agua circulante cuando los módulos están en funcionamiento, es decir, no regulan a la baja por completo. Los tres niveles de temperatura de Richter + Frenzel se conforman con un total de 200 kW. Por ello, en la sala de formación/tecnología se instaló un Ecocraft con cinco módulos (5 x 40 kW). Los operarios contaron el número de arranques y determinaron un tiempo medio de funcionamiento de la caldera de 2,5 días por arranque. No debería ser una cifra especialmente sorprendente para un sistema de calefacción modulante que puede funcionar con unos pocos kilovatios. En inviernos duros, la demanda y la producción de calor tendrían que equilibrarse y el sistema tendría que funcionar prácticamente sin parar, pero visto a lo largo de todo un periodo de calefacción, 2,5 días habla a favor de una configuración muy sólida del sistema.
Figura 5: Esquema del circuito.
Alto aprovechamiento del valor calorífico
Esto también se refleja en el aprovechamiento del poder calorífico. Los fabricantes suelen prometer índices de utilización del 105%. Sin embargo, a menudo existe un desfase considerable entre la teoría y la práctica o entre el banco de pruebas y el campo. Esto tiene algo que ver con las temperaturas de retorno excesivamente altas. A un valor de unos 40 °C, se produce un tercio menos de condensado en comparación con la "ganancia" a 20 °C. El resultado es una pérdida de eficiencia del 5%. En la sucursal de Richter + Frenzel, el triple aprovechamiento del caudal hasta 20 °C no debería dar lugar en realidad a diferencias entre el rendimiento térmico de condensación previsto y el medido. Sin embargo, los asesores y responsables de formación querían contar con pruebas verificables también en este caso y sugirieron la instalación de un dispositivo de medición BrennCon. Éste lee el agua de condensación. En principio, se trata de un colector de condensado con un contenido definido, que vacía un llenado de recipiente cada vez en la red de aguas residuales y determina el volumen de condensado a partir de la adición de las brazadas. El nuevo cálculo de Richter + Frenzel fue muy satisfactorio: el consumo de gas de 4182 m3 o 43.284 kilovatios hora en el periodo comprendido entre el 20 de diciembre de 2005 y el 12 de enero de 2006 se compensan con 94 g/kWh específicos de condensado. La figura 3 muestra una temperatura media de retorno de unos 33 °C y un rendimiento térmico de la caldera del 104% en el periodo considerado. Con una temperatura de retorno de 42 °C -como en el pasado- la "Ecocraft" habría tenido que conformarse con unos 4 % menos de rendimiento -y, por tanto, habría desperdiciado mucho.
Algunas mejoras
Al menos 16.000 kilovatios hora desperdiciados. En las primeras semanas de puesta en servicio, el sistema seguía basándose en un software de control antiguo que no estaba adaptado a la arquitectura de tres circuitos. Vaillant introdujo mejoras. La figura 3 también confirma el éxito: a partir de enero, la cantidad de condensación se estabilizó en unos 98 g/kWh, lo que supone al menos medio punto porcentual más o 2000 kWh. Otra deficiencia inicial: se había deslizado un error de instalación. Esto probablemente fue en detrimento de la cifra de eficiencia del sistema definida por la Ordenanza de Ahorro de Energía. Por desgracia, como se vio después, uno de los sensores exteriores informaba constantemente de temperaturas de congelación. Como resultado, incluso con tiempo suave, el caudal llegaba a los radiadores a una temperatura máxima de la caldera de 67 °C. Aunque el caudal de retorno seguía siendo de unos 30 °C, la pérdida de calor en el sistema de distribución de calor aumenta a medida que sube la temperatura del sistema, de acuerdo con la norma DIN 4701, parte 10, "Evaluación energética de los sistemas de calefacción y ventilación". Sin embargo, como la mayor parte del nivel de distribución en Kassel se encuentra dentro de la envolvente térmica del edificio, es probable que las pérdidas sólo hayan tenido un impacto mínimo en euros y céntimos.
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