ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
INTRODUCCIÓN Cambiar las cargas de refrigeración de los edificios utilizando sistemas de almacenamiento de energía térmica (TES) proporciona varias ventajas, incluida la reducción de las demandas máximas de las empresas de servicios eléctricos y la reducción de los costos operativos para los propietarios de los edificios. Generalmente, en los edificios se utilizan dos tipos de sistemas TES: pasivos y activos. Los sistemas TES pasivos utilizan estrategias de preenfriamiento de la masa térmica del edificio durante la noche para cambiar y reducir las cargas máximas de enfriamiento (Braun 2003). Los análisis de simulación de varias estrategias de preenfriamiento han demostrado que es posible ahorrar entre un 10% y un 50% en los costos de energía y reducir la demanda máxima entre un 10% y un 35% utilizando una estrategia de control de preacondicionamiento (Braun 1990@ Rabl and Norford 1991@ Conniff 1991@ Andreson and Brandemuehl 1992 @ Morris et al. 1994 @ Keeney y Braun 1996 @ Chen 2001 @ Braun et al. 2001 @ Chaturvedi y Braun 2002). Los estudios experimentales también han demostrado niveles comparables de ahorro de costos y reducción de la demanda máxima (Braun et al. 2001 @ Keeney y Braun 1997 @ Morris et al. 1994). La optimización del control orientada a resultados específicos generalmente puede aumentar el ahorro de costos o la reducción de la demanda máxima (Braun 2003). Los sistemas TES activos se refieren al uso de agua enfriada o tanques de hielo en el circuito de agua enfriada de la planta como medio de almacenamiento de calor. Los sistemas TES activos proporcionan cambio de carga al permitir que la planta enfriadora funcione durante períodos desocupados@ almacenando la capacidad de absorción de calor@ y descargándola durante períodos ocupados y/o pico para reducir la necesidad de enfriamiento mecánico del circuito de agua enfriada. Los tanques de agua enfriada y los tanques de almacenamiento de hielo son los equipos TES activos más comunes. La capacidad de desplazamiento de carga despachable con sistemas TES activos permite una reducción en el tamaño del enfriador debido a una reducción confiable de las cargas máximas@ y la menor temperatura del suministro de agua enfriada permite diseños únicos de HVAC en el lado del aire (Henze y Krarti 2002). Se han propuesto varias estrategias de control para los sistemas TES activos, incluida la prioridad del enfriador, la prioridad del almacenamiento, la proporción constante y los controles óptimos (Henze 2003). Si bien se ha descubierto que algunos sistemas TES activos en el campo tienen un rendimiento inferior (Guven y Flynn 1992 @ Tran et al. 1989), estos sistemas han demostrado ahorros de costos generales y un mayor consumo de energía en comparación con sistemas sin TES activos (Sohn 1991 @ Henze y Krarti 1998 @ Ihm et al. 2004). El trabajo de simulación sobre el control óptimo de TES activos ha demostrado que es posible reducir los costos hasta en un 20% sin aumentar el consumo total de energía (Henze y Krarti 1998). Se ha investigado la utilización combinada de sistemas TES pasivos y activos y se ha descubierto que es capaz de reducir los costos hasta en un 45% cuando se consideran controles óptimos (Henze y Krarti 2002@ Henze et al. 2004@ Zhou et al. 2005@ Krarti et otros 2007). En este artículo @ se investiga el rendimiento de sistemas TES activos y pasivos combinados mediante pruebas de campo de varias estrategias de control. Las pruebas de campo se llevan a cabo en una escuela primaria de Colorado equipada con un sistema de almacenamiento de hielo. Se utiliza un entorno de simulación basado en Energyplus (Crawley@ 2000)@, un programa detallado de simulación de todo el edificio para determinar las estrategias de control óptimas (Zhou et al. 2005@ Krarti et al. 2007). Primero@ se presenta el edificio y su sistema de refrigeración. Luego se describen brevemente los procedimientos de prueba y el entorno de simulación. Finalmente @ los resultados de las pruebas se resumen y discuten.