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Guía de inicio rápido de myPLV®

 

 

myPLV® es una herramienta de modelado energético anualizado para sistemas de agua fría. Utiliza una metodología de análisis de bins personalizada para el tipo de edificio, un perfil de carga del edificio de 8760 horas y datos meteorológicos específicos de la ubicación de 8760 horas. El uso de datos de bins personalizados para cada proyecto proporciona una base comparativa precisa para diferentes tipos y eficiencias de enfriadoras. Esto es algo que la clasificación de Valor de Carga Parcial Integrada (IPLV) estándar para enfriadoras no puede, ni está diseñada, para proporcionar. Los puntos de funcionamiento de bins específicos para cada proyecto generados por myPLV también proporcionan excelentes puntos de verificación de rendimiento para su uso en el proceso de licitación, presentación y pruebas de rendimiento en fábrica.

Consulta las FAQs para obtener más información sobre IPLV y sus limitaciones.

Un análisis completo del edificio, realizado por un modelador experimentado, es el mejor método para evaluar las opciones de plantas de refrigeración. Sin embargo, este nivel de análisis puede no estar planificado ni presupuestado para todos los proyectos. Esta herramienta puede utilizarse como una alternativa simplificada al análisis del modelo de edificio para evaluar el consumo energético de las plantas de refrigeración, considerando aspectos básicos del diseño, la ubicación y el funcionamiento de la planta.

Esta herramienta tiene 3 propósitos principales:

1. Optimización del caudal de agua del condensador (Nuevo). Esta hoja de cálculo ayuda al diseñador a determinar el caudal óptimo del condensador para el sistema específico en cuestión, según las necesidades del cliente. Numerosas publicaciones del sector revisadas por pares, así como otros expertos, recomiendan diseñar sistemas de agua del condensador con caudales más bajos (también conocidos como Delta T de diseño a plena carga más altos) para optimizar la potencia del sistema. Estas recomendaciones varían de 12 °F a 18 °F, según el sistema y el tipo de enfriadora. Esta hoja de cálculo puede ayudar a determinar el caudal y el Delta T óptimos para un proyecto específico en el momento crucial de la selección de enfriadoras. Para más información sobre este tema, recomendamos la Guía Verde de ASHRAE. (disponible para compra), Guías de diseño energético avanzado ASHRAE 50% (descarga gratuita) y Guía de diseño de plantas de agua helada CoolTools™ (archivo para descarga gratuita de Taylor Engineering).

2. Calculadora myPLV. Desarrolla cuatro puntos de funcionamiento de la enfriadora que se integran en una métrica específica de la aplicación llamada myPLV, que permite predecir el consumo energético de la enfriadora según la ubicación y la aplicación. La métrica myPLV tiene un formato similar al IPLV, pero se genera para un proyecto específico utilizando los criterios especificados por el usuario en combinación con los perfiles de carga de los modelos de construcción estándar del sector.

3. Formulario de Oferta myPLV. Proporciona una hoja de cálculo con los cuatro puntos de presentación de myPLV y su ponderación calculada para facilitar una comparación energéticamente eficiente entre las alternativas de rendimiento de los enfriadores. Dado que también se considera el impacto económico de los cargos por demanda máxima, para este análisis también se requiere el punto de operación de diseño del/de los enfriador(es).

Para obtener una explicación detallada de las entradas y la metodología de cálculo, desplácese hasta la sección “Supuestos y explicaciones” de este documento o consulte la hoja de preguntas frecuentes.

A continuación, se detallan los pasos básicos para usar la herramienta myPLV®. Se anima al usuario a explorar y experimentar con el funcionamiento de las hojas de cálculo.

  1. Abra la aplicación myPLV y guárdela con un nuevo nombre de archivo para el trabajo específico.
  2. Determinar el caudal de diseño de agua del condensador deseado.
    • En la hoja de cálculo "Optimización del flujo de agua de refrigeración", introduzca:
      • Datos de ubicación
      • Información sobre la planta de refrigeración y su dimensionamiento
      • Datos de la base de agua de la torre/condensador
      • Estimación de costos para equipos auxiliares
    • Presione el botón “Ejecutar Optimizador de Flujo”.
    • Examine las "Tendencias de rendimiento anualizado en kW/ton" del sistema y los datos de ahorro de energía y costos. Tenga en cuenta que existen tres escenarios a examinar según los requisitos del cliente. Estos están optimizados energéticamente. En este escenario, no se reduce el tamaño de ningún equipo, excepto las bombas del condensador, y se obtendrá el mayor ahorro de energía, pero el menor ahorro inicial. El siguiente es un escenario de menor costo inicial. Este generará el mayor ahorro inicial y el menor ahorro de energía al reducir el tamaño de las torres de enfriamiento, las bombas y las tuberías del condensador. El último escenario es un enfoque equilibrado. Es una combinación de los otros dos enfoques. Se reduce el tamaño de las torres de enfriamiento y las bombas para ahorrar costos de capital, pero se asume que las tuberías del condensador tienen el mismo tamaño para cada caudal variable. Al mantener el mismo tamaño de las tuberías, la caída de presión y la energía de la bomba en el sistema se reducen significativamente.
    • Seleccione el botón de opción debajo del caudal del condensador del sistema deseado (gpm/tonelada). Los datos de entrada de esa selección se transferirán a las demás hojas de cálculo.
  3. Seleccione la hoja de cálculo "Calculadora myPLV". Si se utilizó la hoja de cálculo "Flujo de diseño de agua del condensador", los datos de entrada de esta hoja deben estar preintroducidos. De lo contrario, el usuario deberá introducir la información de diseño del edificio, el sistema de agua fría y la torre.
    • Pulse el botón “Calcular condiciones de mi PLV”.
  4. Seleccione la hoja de trabajo “Formulario de oferta myPLV”.
    • Ingrese las tarifas de la compañía eléctrica: $/kWh para el consumo y $/kW y la Tarifa Ratchet para la demanda.
    • Presione el botón "Guardar y enviar". Esto crea una copia del formulario de licitación myPLV que puede enviarse a todos los proveedores de enfriadores calificados para que la completen con los datos de rendimiento y costo de los enfriadores base y alternativos, y la envíen al ingeniero de diseño.
    • Cuando se devuelven datos de todos los proveedores, se pueden combinar en la hoja maestra para su análisis.
    • La carga del enfriador y los puntos ECWT se pueden incluir en el programa de pruebas de fábrica del enfriador para crear puntos “myTEST” para la aprobación de la prueba del enfriador.
  5. Seleccione la pestaña de la hoja de cálculo “Gráficos myPLV”.
    • Evalúe los distintos gráficos para comprender el rendimiento del enfriador modelado según lo deseado.

La herramienta myPLV es rápida, por lo que el diseñador puede realizar varios análisis hipotéticos para diferentes conceptos de diseño de plantas y enfriadores.

Perfiles de carga y clima de edificios

Los perfiles de carga de los edificios incluidos en este programa se generaron a partir de los archivos EnergyPlus™ de dominio público, desarrollados por Pacific Northwest National Labs (PNNL) para el análisis energético, en colaboración con ASHRAE y bajo su supervisión, para el desarrollo de la Norma de Energía ASHRAE/IES 90.1-2010 para Edificios, Excepto Residenciales de Baja Altura. El sitio web de los archivos PNNL se encuentra en https://www.energycodes.gov/development/commercial/prototype_models.  PNNL utilizó el programa de simulación EnergyPlus para diversos tipos de edificios en las diecisiete zonas climáticas de la Norma ASHRAE 169.

Para el análisis de myPLV, todas las cargas de las enfriadoras en los perfiles de edificios inferiores al 1% de la capacidad máxima de la planta se han establecido a cero. Esto se debe a un problema en algunas simulaciones de PNNL que resultó en un gran número de horas de funcionamiento de las plantas de enfriadoras centrales con cargas extremadamente bajas. Normalmente, estas cargas se componían de calor de bomba, cuando se espera que los controles normales del edificio o de la enfriadora inhiban el funcionamiento de la planta. La eliminación de estas cargas muy bajas da como resultado un tiempo de funcionamiento más típico para la planta de enfriadora, como se valida al comparar los perfiles modelados con los reales del edificio. Es importante tener en cuenta que la entrada de usuario "Ciudad" se proporciona para facilitar la búsqueda de la zona climática adecuada. Los modelos PNNL utilizan los datos meteorológicos más representativos para representar toda la zona climática, de modo que el perfil de carga del edificio se pueda generalizar a toda la zona y limitar el alcance a un número razonable de simulaciones. Además, el perfil de carga del edificio se escala según la entrada de Carga Máxima del Edificio, según lo especificado por el usuario en la hoja de cálculo de myPLV®. Los cuatro puntos de rendimiento que aparecen en la hoja de cálculo myPLV como "Puntos de prueba y envío de myPLV" se obtienen agrupando los datos de carga en cuatro rangos de carga de la planta de enfriadores: 0 a 37,5 %, 37,5 a 62,5 %, 62,5 a 87,5 % y 87,5 a 100 %. Estas agrupaciones corresponden a los intervalos donde los puntos de prueba con ponderación central son 25 %, 50 %, 75 % y 94 %. Cabe destacar que el punto de diseño del 100 % no se incluye en los criterios de ponderación del rendimiento, ya que el intervalo superior del 94 % incluye el rendimiento en el punto de carga del 100 %.

Sin embargo, se requiere el punto de diseño del 100 % en la entrada de la presentación, donde el usuario debe especificar la temperatura de entrada al condensador. Es fundamental especificar este punto, ya que el enfriador se selecciona para operar en este punto de diseño y cumplir con los códigos de energía. El rendimiento certificado en este punto también es crucial para dimensionar con precisión el cableado eléctrico, la capacidad de corriente del circuito, los interruptores y otros dispositivos de protección, la corrección del factor de potencia, los arrancadores, los controles, los dispositivos de seguridad, la identificación del equipo en la placa de características, así como para cumplir con UL y otras certificaciones y códigos de agencias.

Selecciones del método de control de la torre (solo refrigeradas por agua)

La herramienta myPLV desarrolla cuatro puntos de referencia para los enfriadores evaluados. En el caso de los enfriadores refrigerados por agua, cada punto de referencia se especifica como un porcentaje de carga a la temperatura del agua de entrada al condensador (ECWT). La herramienta myPLV utiliza el rendimiento de la condición de diseño de la torre de enfriamiento y el método de control de la torre para determinar la ECWT hora a hora de los enfriadores y, finalmente, calcular la ECWT ponderada por tonelada-hora para cada punto de referencia.

Nota: Todos los cálculos asumen que se conecta una celda de torre a cada enfriador. Los enfriadores pueden operar hasta el 100 % de su capacidad de diseño antes de habilitar un enfriador adicional.

Selecciones del método de control de torre:

Flujo completo del ventilador de la torre - esta selección determinará la temperatura del agua de entrada al condensador resultante del funcionamiento a plena velocidad del ventilador en todas las condiciones, a menos que dicha temperatura sea inferior al mínimo especificado por el usuario. Si la potencia máxima del ventilador genera una temperatura inferior al valor mínimo especificado, la temperatura del agua de entrada al condensador se ajustará al mínimo especificado. Se asume que el rendimiento de la torre tiene un enfoque de torre (Tleaving - Tambient wb) igual al valor introducido por el usuario en la celda denominada Rendimiento de diseño de torre a plena carga - Enfoque de bulbo húmedo de la torre (F). Este enfoque de torre se degrada linealmente a cero sin rechazo de calor (carga de la planta enfriadora 0). El enfoque de torre también cambia con la temperatura exterior de bulbo húmedo, ya que la capacidad calorífica de la corriente de aire húmedo cambia con las condiciones ambientales de bulbo húmedo.

Temperatura Fija - Esta selección es típica de muchas instalaciones que operan las torres de refrigeración con una temperatura de consigna constante. Esta selección requiere que el usuario introduzca la temperatura de consigna. Los cálculos asumen que este valor de consigna será la temperatura del agua de entrada al condensador de las enfriadoras, a menos que la capacidad de la torre, en las condiciones específicas, no pueda alcanzar la temperatura de consigna. En este caso, la temperatura de salida de la torre de refrigeración será igual a la temperatura con el ventilador funcionando a pleno caudal.

Enfoque de Torre Fijo -  Esta opción calculará una temperatura del agua de entrada al condensador igual a la temperatura exterior de bulbo húmedo más el enfoque de torre introducido por el usuario. Si la torre de enfriamiento no puede alcanzar este valor de temperatura, se retornará la temperatura alcanzada con el flujo máximo del ventilador de la torre. Si este método resulta en una temperatura inferior a la temperatura mínima del agua del condensador especificada, se utilizará el valor mínimo de consigna.

Optimización de la Torre de Enfriado - Esta opción simula el comportamiento de la estrategia de control de Optimización de la Torre de Enfriado de Trane, que genera un punto de consigna de temperatura del agua de entrada al condensador que cambia dinámicamente en función de la carga del enfriador y la temperatura ambiente de bulbo húmedo. Si la torre de enfriamiento no puede alcanzar el valor de consigna objetivo, se recuperará la temperatura del agua de salida del flujo completo del ventilador de la torre. Si este método resulta en una temperatura inferior a la temperatura mínima del agua del condensador especificada, se utilizará el valor de consigna de temperatura mínima.

La herramienta myPLV® incluye una nueva hoja de cálculo que permite calcular el impacto energético y generar gráficos de tendencias para ilustrar los beneficios de optimizar el flujo del sistema de disipación de calor para plantas refrigeradas por agua en condiciones de funcionamiento específicas. La hoja de cálculo Optimización del Flujo de Diseño del Agua del Condensador incluye un motor de simulación de plantas refrigeradas por agua que permite al usuario realizar simulaciones hipotéticas sobre medidas de ahorro energético. Actualmente, esta hoja de cálculo solo funciona con unidades de medida "IP". Esta herramienta de simulación anualizada, fácil de usar, para plantas refrigeradas por agua específicas de cada proyecto, y su visualización de datos de tendencias de consumo energético de los componentes, proporciona al diseñador la información necesaria para la selección, el diseño y la especificación de sistemas de agua helada de mayor eficiencia.

Muchas de las entradas del usuario en la hoja de cálculo de Optimización del Flujo de Diseño de Agua del Condensador se repiten y se comparten con la Calculadora myPLV (ubicación meteorológica, dimensionamiento de la planta, control de la torre). Además de estos datos básicos del sistema, se requieren entradas adicionales para el motor de simulación de optimización del flujo, que pueden modificarse dentro del rango de selección para el análisis hipotético:

  • Tipo de enfriador: de velocidad fija o variable. El código utiliza un modelo de rendimiento representativo para enfriadores centrífugos.
  • Un conjunto de datos que describe el rendimiento de la torre en una condición de flujo de 3 gpm/tonelada (bulbo húmedo de diseño, aproximación a la torre, caída de presión del agua del condensador)
  • Punto de ajuste de temperatura del agua helada (rango de 36 a 55 °F)
  • Eficiencia del diseño del enfriador en condiciones AHRI estándar (rango de 0,45 a 0,8 kW/tonelada)
  • Clasificación CTI de rendimiento de la torre (rango de 30 a 100 gpm/hp)
  • Supuestos de costos de energía y equipos auxiliares

Notas:

  • Se asume una eficiencia combinada de la bomba/motor de agua del condensador del 70 % y una caída de presión fija para la elevación estática de la torre de 15 pies H₂O. El programa asume que la tubería dimensionada para 3 gpm/tonelada se mantiene en los valores de caudal de diseño más bajos. Se asume que la caída de presión del agua del condensador de los demás elementos de flujo, incluido el enfriador, se reduce adecuadamente a medida que se reduce el caudal de diseño nominal. Dado que la caída de presión se muestra en los resultados, el usuario puede determinar si esta se corresponde con las estimaciones de su sistema hidrónico.
  • Para la torre de enfriamiento, se utiliza una clasificación CTI para determinar la potencia del ventilador en las condiciones de diseño. Se asume un ventilador de torre de velocidad variable y los cálculos utilizan una eficiencia combinada de motor e inversor del 90 %. Se asume que el tamaño de la torre se mantiene fijo para los caudales del condensador a intervalos de 0,25 gpm/tonelada. Se asume que el fabricante realizará las modificaciones adecuadas en la boquilla de la torre o en la distribución del flujo para cada nueva condición de flujo de diseño a fin de optimizar la selección.
  • Un botón de opción justo debajo del valor de gpm/tonelada en los datos del gráfico permite seleccionar nuevos datos de diseño de enfriadores y torres para su uso en la hoja de cálculo de la calculadora myPLV. Los datos de diseño se copian automáticamente a la calculadora myPLV según el botón de opción seleccionado.
  • Este programa no incluye un análisis de la potencia de bombeo de agua helada. Se centra en el enfriador y el sistema de disipación de calor, y asume el mismo sistema de distribución de agua helada para todas las alternativas.

Esto es lo que puedes esperar…

  • Las plantas de agua helada demostrarán su capacidad de operar con buenos valores anualizados. Experimente con el esquema de control de la torre para familiarizarse con los métodos de control que ofrecen el mejor rendimiento general. La ventaja de optimizar el caudal de diseño del agua del condensador será evidente independientemente del método de control de la torre.
  • La cantidad de ventaja está fuertemente influenciada por la cantidad de enfriadores en la planta, así como por la caída de presión del sistema de agua del condensador.
  • Con las eficiencias actuales de enfriadores, bombas y ventiladores, encontrará que un flujo de agua del condensador de 2 gpm/tonelada (Delta T de 158 °F) sirve como una buena regla general para maximizar la eficiencia del sistema.
  • El resultado detallado mostrará el impacto energético y los cambios en el punto de diseño del enfriador, la bomba del condensador y la torre de enfriamiento con caudal variable del condensador. El usuario deberá evaluar su diseño específico para asegurar un comportamiento similar en la aproximación a la torre y la caída de presión del agua del condensador.

Dado que el caudal de agua del condensador afecta el proceso de selección del enfriador, prevemos que el usuario ejecutará primero esta hoja de cálculo. Tras decidir el caudal de agua del condensador, las condiciones de diseño del enfriador y la torre se copian en la calculadora myPLV. Esta calculadora se ejecuta para generar los puntos de prueba y presentación de myPLV, y las condiciones pertinentes se trasladan al formulario de licitación de myPLV. La calculadora myPLV y los formularios de licitación se han modificado para incluir la temperatura del punto de diseño del agua helada y el caudal de diseño del agua del condensador, de modo que los datos estén disponibles para el proceso de presentación.

Versión 3.2 - Optimización del caudal de agua del condensador

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