Una planta de calentamiento y enfriamiento de 4 tubos contiene equipos de calefacción y enfriamiento central y es capaz de entregar agua calefactora y agua fría al edificio simultáneamente a través de cuatro tuberías (una suministro de agua de calentamiento, un retorno de agua de calentamiento, un suministro de agua fría y un retorno de agua fría). El equipo de calefacción y enfriamiento dentro del edificio que está conectado a un sistema de 4 tubos tendrá cuatro conexiones de tubería, a menos que el equipo proporcione solo calefacción o se enfríe solo. En este caso, el equipo tendría solo dos conexiones de tubería.
Above Figure is a schematic diagram of the piping for a 4-pipe heating and cooling plant that utilizes two condensing hot water boilers and two water-cooled chillers. The pumping arrangement is primary-secondary for both the heating water and chilled water systems. Both the heating and chilled water systems are variable flow systems with variable frequency drives controlling the speed of the (secondary) heating and chilled water system pumps. One of the two pumps shown for the heating and chilled water system pumps and one of the condenser water pumps is a standby pump. A separate condenser water pump and cooling tower is dedicated to each chiller. Automatic shutoff valves are designed for the condenser water supply, return, and equalizer piping connections to isolate the idle cooling tower when only one chiller is operating.
A 2-pipe heating and cooling plant contains both central heating and cooling equipment but is not capable of delivering heating water and chilled water to the building simultaneously. It operates either in the heating mode or cooling mode and delivers either heating water or chilled water through two pipes (one dual-temperature water supply and one dual-temperature water return) to the building. Heating and cooling equipment within the building that is connected to a 2-pipe system will have two pipe connections.
Above Figure is a schematic diagram of the piping for a 2-pipe heating and cooling plant that ut:ili7.es two condensing hot water boilers and one watet' One of the two pumps shown for the dual-temperature water system pumps and the condenser water pumps is a standby pump. In the cooling mode, the plant operates in a primary~nly pumping arrangement. In this arrangement, the dual-temperature water system has to be a constant-flow system in order to maintain a constant flow of water through the chiller during cooling operation. If a primary pump were designed for the chiller, the dual-temperature water system could be a variable flow system with variable frequency drives controlling the speed of the (secondary) dual-temperature water pumps. Design considerations for 4-pipe and 2-pipe heating and cooling plants are as follows: Es común diseñar redundancia para el equipo en sistemas de calefacción (como calderas y bombas) porque la congelación del edificio podría ocurrir si se pierde el sistema de calefacción. Por otro lado, no es común diseñar redundancia para el equipo en los sistemas de enfriamiento (como enfriadores y bombas) porque el enfriamiento de comodidad generalmente no se considera crítico. Sin embargo, los sistemas de enfriamiento que sirven funciones críticas, como las informáticas o de la atención médica, pueden requerir equipos de enfriamiento redundantes. Dado que normalmente se requiere cierta redundancia en las calderas, es común para cada una de las dos calderas en un sistema de 4 tubos o 2 tubos para ser dimensionados para dos tercios de la carga de calefacción máxima del edificio. Esto proporciona un 67% de redundancia para mantener la temperatura del edificio por encima de la congelación si una caldera falla. Para sistemas pequeños, es común utilizar un sistema de bombeo de flujo constante y solo solo. Sin embargo, para los sistemas más grandes (donde la energía de bombeo es significativa), se recomienda un sistema de bombeo primario-sexual porque el flujo del sistema (o secundario) puede variar para reducir el uso de energía de la bomba secundaria. En un sistema de bombeo-secundario primario, cada pieza de equipo primario, como una caldera o un enfriador, tiene una bomba primaria dedicada. Los ahorros de energía también se logran con los sistemas de bombeo-secundario primario al organizar el equipo primario (y las bombas asociadas) en respuesta a la carga del sistema. Las figuras anteriores ilustran un sistema de bombeo de solo flujo constante, solo solo de bombeo y un sistema de bombeo-secundario primario. Tenga en cuenta que un sistema de bombeo primario-segundo requiere una tubería común que se une a los bucles de bombeo primario y secundario. La tubería común debe estar dimensionada para el flujo secundario completo y debe tener un máximo de 10 diámetros de tubería de largo para reducir cualquier mezcla no deseada y para obtener la pérdida de presión a través de esta tubería a un mínimo absoluto. Es común proporcionar redundancia total para la bomba del sistema (o la bomba secundaria en un sistema de bombeo-secundario primario) diseñando dos bombas, cada una de las cuales circula para circular el flujo completo. Una bomba siempre se ejecutará mientras la otra bomba esté disponible sobre una base de espera si la bomba de plomo falla. Un sistema de bombeo-secundario primario casi siempre se usa para calderas de alta eficiencia (condensación) debido a su necesidad de flujo de agua constante. Algunas calderas de alta eficiencia están equipadas con bombas primarias instaladas dentro de las calderas mismas para garantizar que los intercambiadores de calor reciban el flujo de agua mínimo requerido. Como se mencionó anteriormente en este capítulo, algunas calderas de condensación ya no requieren un caudal mínimo para un funcionamiento adecuado. Como resultado, estas calderas se pueden conectar a un sistema de agua de calentamiento que utiliza una disposición de bombeo de solo flujo variable solo. Una estrategia de control común para calentar los sistemas de agua es restablecer la temperatura del agua de calefacción suministrada al equipo de calefacción en el edificio en función de la temperatura exterior. Esta estrategia permite un mejor control de la temperatura del espacio y también reduce la pérdida de calor del sistema de tuberías de agua de calentamiento durante la operación de carga parcial. Un horario de reinicio de agua de calefacción común para calderas sin condensación es el siguiente: La temperatura de suministro de agua de calentamiento varía proporcionalmente entre 180 y 140 ° F, ya que la temperatura del exterior varía entre 0 y 50 ° F. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, las calderas no condensadas deben mantener un mínimo de 140 ° F que regresa la temperatura del agua; Por lo tanto, no sería posible lograr el programa de reinicio enumerado anteriormente restableciendo la temperatura de suministro de agua de calentamiento de las calderas. Por lo tanto, se requiere la adición de una válvula de mezcla de 3 vías para mezclar el retorno del agua de calentamiento con el suministro de agua de calentamiento para restablecer la temperatura de suministro de agua de calentamiento según la temperatura exterior. Un horario de reinicio de agua de calefacción común para las calderas de condensación es el siguiente: La temperatura de suministro de agua de calentamiento varía proporcionalmente entre 140 y 90 ° F, ya que la temperatura del exterior varía entre 0 y 50 ° F. El restablecimiento de la temperatura del agua de calentamiento se logra con calderas de condensación simplemente al restablecer la temperatura de suministro de agua de calentamiento de las calderas en función de la temperatura exterior. Como se mencionó anteriormente, la eficiencia de las calderas de condensación aumenta a medida que disminuye la temperatura del agua que regresa. Es mejor utilizar los mismos criterios de tamaño de tubería para la planta central que se utiliza para el sistema de distribución. El conjunto de agua de maquillaje para todos los sistemas cerrados consiste en un prevista de flujo de retorno, válvula de reducción de presión y válvulas de cierre. La caldera debe instalarse en el punto de presión más baja desarrollada por la bomba del sistema de agua de calentamiento (lado de succión de la bomba) por las razones discutidas anteriormente. Para las plantas de enfriamiento que consisten en múltiples enfriadores refrigerados por agua, es común que cada enfriador tenga una torre de enfriamiento dedicada (o celda de torre de enfriamiento dentro de una torre de enfriamiento de células múltiples) y una bomba de agua condensadora dedicada. Una bomba de agua del condensador adicional puede servir como una bomba de espera por cada dos sistemas de agua del condensador, siempre que los sistemas requieran la misma velocidad de flujo de agua y se instalen válvulas apropiadas para aislar las bombas. Para las plantas de enfriamiento central que tienen solo una enfriadora y una torre de enfriamiento, es posible que una tercera bomba funcione como una bomba de espera tanto para el agua fría como para los sistemas de agua del condensador, siempre que la bomba tenga un punto de operación adecuado para ambos sistemas. Una desventaja importante de los sistemas de calefacción y enfriamiento de 2 tubos es el tiempo que lleva lograr el cambio desde la operación de calentamiento hasta la operación de enfriamiento en la primavera de cada año porque los enfriadores generalmente no pueden tolerar una temperatura de agua que ingresa al evaporador que es superior a 70 ° F. Por lo tanto, el circuito de agua dualtemperatura debe enfriarse desde una temperatura de agua de calentamiento que es al menos 140 ° F (para calderas no condensador) a 70 ° F antes de que se pueda circular agua de doble temperatura a través del evaporador de la enfriadora y se pueda producir agua refrigerada. El problema con esto es que cuando el edificio pide enfriamiento, no hay demanda de calor. Por lo tanto, no hay forma de que el agua tibia en el sistema de agua dualtemperatura rechace su calor. El circuito de agua de doble temperatura debe enfriarse como resultado de las pérdidas de calor de las tuberías de agua de doble temperatura aislada, que puede tomar hasta 2 o 3 días, dependiendo del tamaño del sistema. Una solución a este problema está disponible si los enfriadores están refrigerados por agua. El tiempo de cambio se puede reducir considerablemente mediante la incorporación de un sistema de enfriamiento de agua dual de temperatura. Este sistema utiliza la torre de enfriamiento como fuente de rechazo de calor para el sistema de agua de doble temperatura cuando está en el modo de calefacción. La adición de un intercambiador de calor de placa y marco, válvulas de desviación de 3 vías y controles son necesarios para lograr este modo de operación, cuyos detalles están más allá del alcance de este libro. [dvfaqtopic title = "Preguntas frecuentes" topesid = "18909" skin = "custom" searchbox = "no" switcher = "y" paginate = "" orden = "asc" ordenby = "date"]Consideraciones de diseño
HVAC Design SourceBook - W. Larsen Angel, PE, LEED AP, es director de la empresa de ingeniería de consultoría de MEP, Green Building Energy Engineers
