Índice de Eficiencia del Sistema (SEI) para evaluar la eficiencia energética de sistemas de refrigeración comercial, aire acondicionado y bombas de calor

Nando Gutierrez, director de RefriAPP explica cómo la industria de la refrigeración y del aire acondicionado ha carecido de una definición adecuada de eficiencia de sus productos y sistemas. Tradicionalmente COP (Coeficiente de Rendimiento), EER (Cociente de Eficiencia Energética) y también kW/ton han sido usados pero éstos no son un indicador de eficiencia energética verdaderos ya que son fuertemente dependientes de las condiciones de trabajo.

Esta dependencia de las condiciones de trabajo como temperaturas y caudales las hacen apropiadas para comparaciones basadas en exactamente las mismas condiciones de trabajo definidas en un laboratorio pero resulta difícil usar los parámetros basados en COP ó EER para evaluación en campo y comparativamente tales condiciones son raramente idénticas a los índices ó condiciones de diseño. En Alemania y Reino Unido, VDMA e IOR respectivamente han propuesto usar un índice de eficiencia del sistema (SEI) para evaluar la eficiencia energética de sistemas de refrigeración, aire acondicionado y bombas de calor. La introducción de SEI ofrece una solución atractiva y se define como de cercano está el ciclo del sistema real respecto al ciclo sin pérdidas ó ideales (Ciclo de Carnot), haciendo este valor independiente de las condiciones de trabajo.

El trabajo realizado en Alemania y Reino Unido ha sido ante todo centrado desde el punto de vista del diseño para incentivar diseños de sistemas de alta eficiencia. Como hay a menudo diferencias significativas entre diseño y condiciones de trabajo reales es esencial usar el concepto de SEI para mejorar la eficiencia actual en campo y detectar la degradación. Para identificar los desafíos de implementar SEI en las mediciones de campo se iniciaron en Suecia dos proyectos cuyo objetivo era reforzar las pautas para mediciones de campo, uno está centrado en aire acondicionado y bombas de calor y el otro en refrigeración comercial.

El SEI ofrece una atractiva alternativa para permitir realizar mediciones de campo y ser comparadas con las condiciones de fábrica, incluso cuando no se pueden conseguir condiciones idénticas en campo y esto permite a los sistemas ser comparados y testados como cuando funcionan a diferentes condiciones. Este documento también destaca la posibilidad no solo de definir la eficiencia del sistema si no también las sub-eficiencias de un componente nivel el cual es considerado esencial para la optimización práctica del trabajo en sistemas existentes.

Definición de SEI

El Índice de Eficiencia del Sistema (SEI) ha sido propuesto independientemente por el Instituto de la Refrigeración del Reino Unido (IOR), en 2006, y por la VDMA en Alemania en 2011. Está creado para definir el COP de un proceso de refrigeración 100% eficiente entre los niveles de temperatura deseados y comparar su COP real con este ciclo sin pérdidas. El COP ideal o de Carnot da la última referencia, acorde con las leyes de la termodinámica, para un proceso de transferencia de energía calorífica a un nivel de temperatura superior. El COP conseguido a través del diseño o a través de mediciones de campo es dividido por el COP ideal y este cociente da como resultado una “eficiencia” que cambia mucho menos que el COP con los cambios en los rangos de temperatura y caudales.

Si las eficiencias de los componentes del sistema permanecen iguales el SEI total permanecerá igual aunque los niveles de temperatura cambien significativamente. Las subeficiencias para los componentes en el sistema pueden ser también evaluadas. Además, la pérdida de eficiencia de los componentes del ciclo de refrigeración, compresor, caídas de presión, evaporador, condensador e impacto de cargas auxiliares, pueden ser identificadas resultando una potente metodología para evaluar y comparar sistemas. La ecuación (1) es una definición de SEI.

Contenido del artículo completo

2.       Definición de SEI.

2.1.Temperaturas de referencia.

2.2.Límites del sistema.

3.       SEI como una herramienta para evaluar y comparar mediciones en campo.

3.1.Trabajo previo.

3.2.Principios de evaluación termodinámica de sub eficiencias.

3.2.1.        Eficiencia del ciclo, ƞ₁.

3.2.2.        Eficiencia del compresor, ƞ₂.

3.2.3.        Eficiencia debido a caída de presión, ƞ₃.

3.2.4.        Eficiencia del intercambiador de calor, ƞ₄.

3.2.5.        Eficiencia de la transferencia del fluido.

3.2.6.        Ganancias ó pérdidas de calor no útiles.

3.2.7.        SEI en refrigeración, el producto de las subeficiencias.

3.3.Definiciones de temperatura.

3.4.SEI para bombas de calor.

3.5.Pérdidas de calor del compresor.

3.6.Compresores semi herméticos.

3.7.Efectos del condensador y evaporador.

3.7.1.        Efecto proporcionado de condensador y evaporador.

4.       Ejemplos.

5.       Valores de comparación SEI.

6.       Conclusiones.

7.       Apéndice.

7.1.Lado frío SEI y sub eficiencias.

7.2.Pestaña datos de entrada.

7.3.Pestaña de datos constantes.

Más información:

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