Diseño del sitema de HVAC del edificio de laboratorios de una central de generación eléctrica

Abstract

En el presente proyecto se diseñará el sistema de HVAC del edificio de laboratorios de una central de generación eléctrica. Dicha central está situada en la ciudad de Domodedovo, al sur de la capital Moscú, en Rusia, por lo que toda la instalación se basa en las condiciones legales y técnicas establecidas. Debido a la localización geográfica del edificio, con un clima frío extremo durante el invierno, se deberá prestar especial atención a la selección de equipos y componentes de la instalación para que permitan cubrir las necesidades de refrigeración y de calefacción (mayor demanda de capacidad calorífica) a lo largo de todo el año. En el edificio objeto de estudio se encuentran tanto las oficinas y laboratorios como la sala eléctrica. El propósito fundamental de este proyecto es garantizar tanto las condiciones de confort en las salas ocupadas como el buen funcionamiento de los equipos ubicados en el edificio. Para el cálculo de la instalación de HVAC es necesario primero identificar las características que afecten directamente al edificio: orientación, dimensiones, características constructivas de los cerramientos y superficies de las distintas salas. Dicho edificio tiene tres plantas, con la sala eléctrica y HVAC en la más alta (planta segunda). Esta planta no requiere en principio de tránsito de personal. En las otras dos plantas se encuentran los laboratorios, oficinas, sala de reuniones, cocina y aseos, las cuales sí tienen ocupación continua de personal. Como condiciones interiores es necesario establecer un rango de temperaturas dentro del cual podrá mantenerse la temperatura de la sala sin poner en riesgo las condiciones de confort de los ocupantes. Además han de tenerse en cuenta las cargas térmicas interiores producidas por el propio personal, la iluminación de las salas y los equipos eléctricos en ellas. La instalación diseñada debe asegurar que se vencen todas las cargas térmicas existente en las condiciones más desfavorables tanto durante el invierno como durante el verano. Por otra parte se determinan los requerimientos de ventilación de las salas ocupadas, que garanticen que se mantienen las tasas de renovaciones mínimas definidas por la normativa. Los caudales de ventilación se determinan a partir del nivel de ocupación y superficie de las salas, comprobando que las renovaciones por hora son iguales o mayores que las establecidas legalmente. Durante el verano las cargas térmicas se deben a la transmisión, infiltración y radiación (externas) así como a la ocupación de las salas, su iluminación y los equipos eléctricos. Durante el invierno los factores que alteran las condiciones de confort son la transmisión y la infiltración del exterior, ya que el resto de cargas resultan favorables. Se obtendrán las cargas totales durante los meses más críticos en verano e invierno así como los caudales de ventilación de cada sala con ayuda del programa Hourly Analysis Program 4.6 de Carrier. Toda la climatización del edificio será realizada a través de Unidades de Tratamiento de Aire (UTA) situadas en la sala HVAC de la planta segunda (la más alta). Dos UTA se encargarán del sistema de climatización de las salas más críticas como son los laboratorios, la sala eléctrica y la cocina, alternándose entre sí para asegurar su continuo funcionamiento en caso de que falle alguna de ellas; mientras que la tercera UTA climatizará la primera planta del edificio. Las UTA tendrán una batería de agua caliente que intercambiará el calor con una caldera externa a este proyecto y que se contratará a otra empresa. La ventilación se lleva a cabo a través de las UTA, además de otros equipos necesarios para su funcionamiento como ventiladores extractores en la cocina y los aseos; difusores para la adecuada distribución del aire de impulsión en todas las salas; y rejillas para conducir el aire de extracción al exterior. El sistema de control de temperatura de las salas que lo requieran se realizará mediante una red de Fan Coil Units (FCU) de dos tubos que se elegirán en función de su capacidad calorífica puesto que en este proyecto es más crítica la capacidad calorífica que la de refrigeración. Para seleccionar los aparatos de la instalación HVAC se han utilizado varios catálogos de diferentes fabricantes de equipos de climatización buscando la opción más eficiente con la mejor relación calidad precio. Se contratará una empresa instaladora que se encargue de la red de conductos, del montaje de los equipos y de la puesta en marcha de la instalación. Estos costes no están incluidos en el presupuesto del presente proyecto ya que se suele contratar a empresas instaladoras del país local, puesto que se produce un ahorro en los costes de transporte y almacenamiento. El presupuesto final de la instalación HVAC es de 68.779,94 € (SESENTA Y OCHO MIL SETECIENTOS SETENTA Y NUEVE EUROS CON NOVENTA Y CUATRO CÉNTIMOS)

The HVAC system of the laboratory building of a power generation plant will be designed. This center is located in the town of Domodedovo, close to the capital Moscow, in Russia, so the entire facility is based on the legal and established techniques. Due to the geographic location of the building, with extreme cold weather during the winter, we should pay special attention to the selection of equipment and plant components to cover requirements of cooling and heating (heat capacity greater demand) throughout the whole year. In the building under study are both offices and laboratories as the electrical room. The main purpose of this project is to ensure both comfort conditions in rooms occupied as the proper functioning of the equipment located in the building. For calculating HVAC installation is necessary firstly to identify the characteristics that directly affect the building: orientation, dimensions, construction characteristics of the walls and surfaces of the different rooms. The building has three floors, with electrical and HVAC room on the top (second floor). This plant does not require in principle transit of personnel. In the other two plants are laboratories, offices, meeting rooms, kitchen and toilets, which do have continuous occupation of personnel. As interior conditions it is necessary to establish a temperature range within which can keep the room temperature without compromising the terms of occupant comfort. They have also taken into account internal thermal loads produced by the staff, the room lighting and electrical equipment in them. The installation designed has to ensure that all existing thermal loads under the most unfavorable both during winter and summer conditions expire. Furthermore, ventilation requirements of the occupied rooms are determined to ensure that renovations minimum rates set by the regulations are in order. Ventilation flows are determined from occupancy level and rooms surfaces, ensuring that the changes per hour are equal to or greater than the legally established. During the summer thermal loads are due to transmission, infiltration and radiation (externals) as well as the occupation of the rooms, lighting and electrical equipment. During the winter the factors affecting comfort conditions are the transmission and infiltration from the outside, as the other loads are favorable. The total loads during the most critical months in summer and winter and ventilation flows of each room are obtained with the help of the program Carrier Hourly Analysis Program 4.6. All the air conditioning of the building will be made through Air Handling Units (UTA) located in the HVAC room of the second floor (top floor). Two UTA will handle the air conditioning system of the most critical facilities such as laboratories, electrical room and kitchen, to ensure continuous operation in case of failure of any of them; while the third UTA will heat the first floor. The UTA will have a hot water coil to heat exchange with an external boiler to this project. Ventilation takes place through UTA, and for the correct running of the installation it will be necessary the use of other components such as: exhaust fans for the kitchen and toilets; diffusers for the proper distribution of supply air in all rooms; and racks to lead the exhaust air outside. The system temperature control for rooms that require it will be done through a network of Fan Coil Units (FCU) of two pipes to be selected according to their heat capacity because in this project is more critical heat capacity than cooling. To select HVAC installation equipment we have used several different catalogs of HVAC equipment manufacturers seeking the most efficient option with the best value for money. An installation company that is responsible for the ductwork, the installation of equipment and commissioning of the plant will be recruited. These costs are not included in the budget of this project because local installers country are usually hired, saving in the costs of transport and storage. The final budget of the HVAC installation is 68.779,94 €.