Cómo funcionan los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico

La energía verde es un gran tema hoy en día y la lista de formas de generar y gestionar energía de manera más eficiente sigue creciendo. Una forma innovadora de utilizar la energía de forma inteligente es mediante el uso de sistemas de refrigeración fuera de las horas pico. La refrigeración fuera de las horas punta es bastante ingeniosa porque utiliza energía durante la noche, cuando la demanda es baja. El aire acondicionado consume mucha energía, y cuando parte de la electricidad necesaria para enfriar todo ese aire se distribuye durante las horas de la tarde y la noche, elimina parte de la carga de la red energética en los momentos de mayor demanda del día.

Esto redistribuye la demanda de electricidad, ayudando a evitar caídas de tensión y apagones y también aprovecha tarifas eléctricas más bajas durante las horas de menor actividad. Los sistemas de refrigeración también ofrecen otros beneficios. Los acondicionadores de aire convencionales utilizan más energía a medida que se calientan, y cuanta más energía consumen, menos eficientemente la utilizan. Los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico no sólo desplazan la demanda de energía a una hora diferente del día, sino que crean un entorno de refrigeración más estable que puede ofrecer la misma capacidad de refrigeración con menos consumo de energía.

Las empresas de servicios públicos tienen que satisfacer la demanda de energía durante los períodos pico de cualquier manera que puedan. Ponen en funcionamiento plantas menos eficientes y más sucias si las necesitan y compran energía de otras plantas eléctricas de la red a precios superiores, trasladando esos cargos a sus clientes. También amplían sus instalaciones cuando no pueden satisfacer la demanda actual o proyectada. Hacer que la red energética sea más eficiente distribuyendo la demanda de electricidad y reduciendo el consumo de energía haciendo funcionar el aire acondicionado a un rendimiento óptimo reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y previene la necesidad de más plantas de energía para manejar la carga. Esta es una buena noticia para el medio ambiente y ayuda a mantener bajo control el coste de la energía [fuente: Katz].

En la página siguiente, veremos cómo los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico pueden funcionar durante la noche y aún así enfriar el aire durante la parte más calurosa del día.

Contenido

1. Conceptos básicos de refrigeración fuera de las horas pico
2. Sistemas de refrigeración fuera de las horas pico para uso comercial y residencial ligero
3. El futuro del enfriamiento fuera de las horas pico

Conceptos básicos de refrigeración fuera de las horas pico

Los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico utilizan electricidad para congelar el agua en tanques aislados especiales que contienen serpentines llenos de refrigerante. Estas bobinas hacen circular etilen o propilenglicol y una mezcla de agua que está súper fría hasta muy por debajo del punto de congelación. Una vez que el agua se congela, por la noche, cuando la demanda de energía es baja, está lista para usarse para enfriar el aire al día siguiente. Esto se llama carga , y un sistema de enfriamiento cargado fuera de las horas pico requiere muy poca energía para mantener el frío en modo de espera hasta que esté listo para usarse para enfriar el aire en un edificio de oficinas o en una casa.

A medida que el edificio comienza a calentarse durante el día, el aire acondicionado se activa y el refrigerante enfriado del sistema de enfriamiento fuera de las horas pico mantiene fresco el aire del edificio. El glicol circula periódicamente a través de los tanques llenos de hielo para enfriarse nuevamente después de haber sido expuesto al aire caliente y, finalmente, este intercambio de calor por frío derrite el hielo. Por la noche, el sistema se carga nuevamente, congela el hielo derretido con un enfriador y prepara el sistema para el siguiente día caluroso.

Este es un ejemplo de una sencilla disposición de refrigeración fuera de las horas pico. Los sistemas más complejos pueden utilizar otras formas de refrigerante para enfriar o utilizar diferentes estrategias de diseño para almacenar hielo. Algunos sistemas solo utilizan almacenamiento fuera de las horas pico para parte de su demanda general, y satisfacen parte de sus necesidades de enfriamiento mediante enfriadores que funcionan durante las horas pico de energía. Aunque estos sistemas parciales tienen costos operativos más altos, la inversión de capital es menor porque los enfriadores pueden ser de menor tamaño, lo que hace que el equipo en sí sea menos costoso.

La refrigeración fuera de las horas punta, o almacenamiento de energía térmica (TES), se ha utilizado normalmente en edificios grandes, como complejos de oficinas, hospitales o escuelas. Los sistemas TES más antiguos necesitaban tanques grandes y era difícil y costoso adaptarlos a aplicaciones residenciales o de construcción existentes. Hoy en día, se están desarrollando sistemas más pequeños y rentables para uso residencial, y las grandes instalaciones pueden colocar tanques prácticamente en cualquier lugar, desde enterrados bajo tierra hasta dentro del propio edificio.

La mayor parte de los ahorros en los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico proviene del aprovechamiento de los menores costos de energía disponibles en las horas valle del día. Si las estructuras de tarifas de energía cambian y los ahorros en horas valle se vuelven menos atractivos, las ventajas monetarias del enfriamiento en horas valle casi podrían desaparecer. En este caso, el valor de la refrigeración fuera de las horas pico está en poder aprovechar la forma en que las compañías eléctricas venden energía hoy en día, no en el diseño o el valor monetario del equipo en sí.

En la siguiente sección, exploraremos algunos de los componentes de los sistemas de refrigeración fuera de las horas pico y cómo se relacionan con las aplicaciones residenciales.

Sistemas de refrigeración fuera de las horas pico para uso comercial y residencial ligero

Constantemente se desarrollan nuevos diseños para sistemas de refrigeración fuera de las horas pico. Mientras que las unidades a gran escala utilizan tanques grandes de polietileno aislados, un enfriador y un sistema de distribución dedicado para enfriar y hacer circular el aire interior, ahora también hay estilos y configuraciones más pequeños que harán posible el enfriamiento fuera de las horas pico para aplicaciones de pequeña escala como la fabricación liviana. , uso comercial y residencial.

El tamaño del sistema necesario para enfriar un edificio específico dependerá del área a enfriar. El volumen del aire acondicionado se mide en toneladas y se necesita una tonelada (0,9 toneladas métricas) para enfriar 12.000 BTU (3,5 kilovatios) en una hora. Si está confundido, eso se traduce en aproximadamente 500 pies cuadrados (46,45 metros cuadrados) de espacio [fuente: ACU Air ].

El sistema Ice Bear 50 de Ice Energy está diseñado para aplicaciones comerciales pequeñas o residenciales grandes. Es una unidad compatible con techo o sistema dividido que funcionará con los conductos existentes de un sistema de aire acondicionado para enfriar hasta 30 toneladas por hora con una carga máxima de 5 toneladas (4536 kilogramos). Según Ice Energy, la integración de Ice Bear, que utiliza un sistema HVAC convencional durante las horas de menor actividad, con su sistema existente puede reducir la demanda máxima de energía hasta en un 95 por ciento desde el primer día de uso. El Ice Bear puede costar entre $4,000 y $18,000 dependiendo del aire acondicionado involucrado y las características específicas de la instalación [fuente: Ice Energy]

IceCycle también fabrica una unidad diseñada para modernizaciones llamada IceCycle Retro y, al igual que Ice Bear, funciona en instalaciones de techo y de sistema dividido utilizando la configuración existente para la conversión de aire acondicionado convencional a refrigeración fuera de horas pico.

El líder del sector CALMAC, que ha puesto sistemas fuera de horas punta a disposición de empresas como IBM, American Airlines, McDonald's, Kohl's, DuPont, Marriott Hotels y JC Penney, también se adentra en grandes instalaciones residenciales con su modelo ICE-BANK 1045 C. tanque, que tiene una capacidad nominal de 45 toneladas por hora de enfriamiento [fuente: Miller].

En la siguiente sección, veremos lo que depara el futuro para el enfriamiento fuera de las horas pico.

¿Quién inventó el aire acondicionado?

En 1902, para resolver un problema de páginas manchadas en una imprenta, Willis Carrier inventó un sistema de aire acondicionado que eliminaba la humedad y reducía el calor. Nació el aire acondicionado. El Weathermaker, el primer aire acondicionado doméstico, se presentó unos años más tarde, en 1928.

El futuro del enfriamiento fuera de las horas pico

Mientras las compañías eléctricas sigan ofreciendo incentivos por usar energía durante las horas de menor actividad, el futuro de la refrigeración fuera de las horas pico parece brillante. No sólo eso, también existen desincentivos para las empresas que utilizan energía durante las horas pico en forma de tarifas por tiempo de uso y cargos por demanda impuestos por las compañías eléctricas en lugares como el sur de California y otros lugares con escasez de energía. Por otro lado, algunas de estas mismas empresas de servicios públicos ofrecen incentivos muy atractivos para convertir equipos que utilizan energía fuera de las horas pico, incluido el pago de la factura del costo del equipo y la oferta de descuentos en energía [fuente: Du Bois ].

En el ámbito residencial, varias compañías eléctricas ya ofrecen precios según el tiempo de uso para los clientes residenciales, y es probable que esta tendencia continúe a medida que crezca la demanda de energía. A partir del 1 de enero de 2010, el refrigerante R22 que probablemente utilice en su sistema de aire acondicionado actual se eliminará gradualmente en favor del R410A, una alternativa más ecológica. Si el evaporador o condensador de su aire acondicionado necesita servicio, tendrá que realizar una conversión posiblemente costosa, lo que podría ser un buen momento para comenzar a considerar algunas alternativas fuera de las horas pico para sus necesidades de aire acondicionado [fuente: ACU Air ].

En la página siguiente encontrará más artículos que explicarán las prácticas de energía verde y mucha más información interesante.

El proyecto del cielo nocturno

Utilizando una subvención del Departamento de Energía de EE. UU., Richard Bourn desarrolló un sistema montado en el techo que utiliza agua, enfriada por aspersión con el aire nocturno, para enfriar el edificio durante las horas más calurosas del día. Probado en tejados planos y de baja pendiente, se utilizaron un par de tipos de instalación diferentes. Un análisis de cinco de estos sistemas mostró una reducción en la demanda máxima de refrigeración de entre el 50 y el 90 por ciento. También se proyectó que un sistema tipo NightSky podría duplicar la vida efectiva de un techo. El proyecto NightSky es sólo un ejemplo de cómo la conservación creativa de la energía está cambiando la forma en que definimos nuestra necesidad de energía [fuente: Night Sky ].

Mucha más información

Fuentes

• ACU Aire. "Selección de un aire acondicionado". Sin fecha 28/03/09.http://www.flex.net/~lonestar/buyac.htm
• Edificio Verde. "Sistemas de enfriamiento de almacenamiento de energía térmica fuera de las horas pico". Sin fecha. 25/03/09.http://www.buildinggreen.com/auth/productsByCsiSection.cfm?SubBuilderCategoryID=3804
• Calmac. "Educación: ¿Qué es el enfriamiento fuera de horas pico (OPC)?" Sin fecha. 24/03/09.http://www.calmac.com/education/
• Calmac. "Sistemas de almacenamiento de hielo Icebank". Sin fecha. 25/03/09.http://www.calmac.com/downloads/ICEBANK%20Ice%20Storage%20Systems.pdf
• Púa de Checket-Hanks. “Almacenamiento de Energía Térmica Residencial”. 5/8/05. 25/03/09.http://www.achrnews.com/Articles/Feature_Article/3fef95067a06a010VgnVCM100000f932a8c0____
• Chvala, WD "Potencial tecnológico de los sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) en instalaciones federales". 7/2001.3/30/09.http://eere.pnl.gov/femp/publications/TES_MktAsmt-13489.pdf
• Departamento de Energía. "Nightsky: una nueva tecnología para techos". Sin fecha. 23/03/09.http://www1.eere.energy.gov/inventions/pdfs/integratedcom.pdf
• DuBois, Denis. "El" Oso de hielo "de Ice Energy mantiene los kilovatios fuera de las horas pico en almacenamiento en frío para reducir los costos máximos de energía de HVAC". 16/01/07. 30/03/09.http://energypriorities.com/entries/2007/01/ice_energy_peak_power.php
• DE+C. “¡Exclusivo web! El edificio de la Fundación Hewlett utiliza refrigeración fuera de las horas pico”. 1/7/04. 28/03/09.http://www.edcmag.com/Articles/Feature_Article/8f57bb13fb697010VgnVCM100000f932a8c0____
• Hauer, Andrés. “Sistemas Innovadores de Almacenamiento de Energía Térmica para Uso Residencial”. Sin fecha. 24/03/09.http://mail.mtprog.com/CD_Layout/Poster_Session/ID188_Hauer_final.pdf
• Tiempos del Indostán. "Enfriamiento fuera de las horas pico para espacios verdes". 18/02/08. 30/03/09.http://www.pbcnet.com/html/newsclippings/180208_HT.html
• Energía de hielo. "Oso de Hielo: cómo funciona". Sin fecha. 25/03/09.http://www.ice-energy.com/products/howitworks/tabid/163/Default.aspx
• TIC. "Lo mejor en aire acondicionado hoy en día: ICE". Sin fecha. 28/03/09.http://www.offpeakcooling.ca/Thermal%20Energy%20Storage%20TES%20Ice%20Ball%20brochure.pdf
• Tecnologías de refrigeración innovadoras. “Refrigeración fuera de las horas pico”. Sin fecha. 24/03/09.http://www.ictcanadaltd.com/OPC%20TES%20Primer.pdf
• Katz, Gregory H. "Costos y beneficios financieros de la construcción ecológica". 2003. 28/03/09.http://www.cap-e.com/ewebeditpro/items/O59F3481.pdf
• LaMónica, Martín. "El aire acondicionado impulsado por hielo podría reducir costos". 1/8/06. 30/03/09.http://news.cnet.com/Ice-powered-air-conditioner-could-cut-costs/2100-1008_3-6101045.html
• MacCracken, Mark M. "Energía térmica y reducción de carga máxima". 16/07/07. 26/02/09.http://www.authorstream.com/Presentation/Savina-26103-Off-Peak-Cooling-Thermal-Energy-Storage-Load-Reduction-Benefits-Natural-common-TE-as-Entertainment- ppt-powerpoint/
• McIntire-Strasburg, Jeff Proyecto “Night Wind” para probar el almacenamiento de electricidad en almacenes refrigerados”. 12/02/07. 31/03/09.http://www.treehugger.com/files/2007/02/night_wind_proj.php
• Miller, Stephani L. "Confort frío: el almacenamiento de energía térmica se está desplazando hacia el uso residencial". 1/1/06.3/28/09.http://www.allbusiness.com/construction/construction-buildings-residential/857687-1.html
• Pierce Pepin – Sentido de la energía. "Preguntas frecuentes sobre gestión de carga". Sin fecha. 24/03/09.http://www.piercepepin.com/nrgsense/load_mgmt.htm#What_is_load_management
• Yudelson, Jerry. “Almacenamiento de energía térmica”. Sin fecha 29/03/09.http://www.ecomii.com/building/terms/thermal-energy-storage