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Información Técnica
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Hydronic heating and cooling systems have long set the industry standard for comfort and flexibility. Whether the application includes radiant heating, forced air fan coil units, domestic hot water heating or process heating/cooling loads, the EW Series can fit every application from the simple to the complex. Sophisticated microprocessor controls and state-of-the-art components ensure many years of virtually maintenance-free operation. The EW also can supply hot water for pools, spas and ice melt under sidewalks.
Because it doesn´t burn fossil fuels, the EW Series emits no harmful greenhouse gases, which are associated with global warming. No flames. No fumes. No odors. No danger from carbon monoxide. Less dust and better indoor air quality. The WaterFurnace EW Series is the best in the business.
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DESIGN FEATURES:
Operating Efficiencies
- Environmentally responsible R-410A refrigerant.
- Optional desuperheater generates hot water at considerable savings while improving overall system efficiency.
- High-stability bi-directional expansion valve provides superior performance.
- Efficient scroll compressors operate quietly.
- Oversized coaxial tube water-to-refrigerant heat exchanger increases efficiency.
Flexibility
- Designed to operate with load temperatures of 30°F to 130°F (30-100 EST, 50-130 ELT).
- Source side flow rates as low as 1.5 GPM/ton for well water (50°F min. EWT).
- Dedicated heating, dedicated cooling and heat pump models available.
- Modularized unit design and master/slave controls for optimum capacity matching and staging.
- Stackable for space conservation.
- Compact size allows installation in confined spaces.
- Front or rear plumbing connections.
- Control Panel location is reversible.
Factory Quality
- Heavy-gauge steel cabinets are finished with durable poly paint for long lasting beauty and service.
- All refrigerant brazing is performed in a nitrogen atmosphere.
- All units are deep evacuated to less than 150 microns prior to refrigerant charging.
- All joints are helium leak-tested to ensure annual leak rate of less than 1/4 ounce.
- Evaporator heat exchanger, refrigerant suction lines, desuperheater coil and all water pipes are fully insulated to reduce condensation problems in low temperature operation.
- Sound attenuation features: isolation mounted compressor and high-density, weighted sound blanket.
- Safety features include high and low-pressure refrigerant controls to protect the compressor; hot water high-limit desuperheater pump shutdown.
Options & Accessories
- Optional desuperheater with externally mounted pump and water heater plumbing connector.
- Closed loop, source-side, circulating pump kit.
- Closed loop, load-side, circulating pump kit.
Cualquiera que tenga aire acondicionado o una nevera ha visto la operación de una bomba de calor, aunque el término bomba de calor sea desconocido. Todas estas máquinas, en vez de crear el calor, toman el calor ya existente y lo mueven desde un lugar de baja temperatura hasta un lugar de temperatura más alta. El aire acondicionado y las neveras son bombas de calor que quitan el calor de los sitios fríos interiores y lo ponen en los sitios más cálidos exteriores para dar frío. Las bombas de calor también mueven el calor desde una fuente de baja temperatura hasta un espacio de alta temperatura para dar calor.
Una bomba de calor aire-aire, en modo calefacción, extrae el calor del aire exterior y lo bombea hasta dentro del edificio. Una bomba de calor geotérmica funciona del mismo modo, salvo que su fuente de calor es el suelo.
El proceso de elevar el calor de baja temperatura hasta más de 16°C y trasladarlo al interior supone un ciclo de evaporación, compresión, condensación y expansión. Un refrigerante, como R410-A, es usado como el medio de intercambio de calor que circula por dentro de la bomba de calor.
- El ciclo empieza cuando el refrigerante frío y líquido pasa a través de un intercambiador de calor (evaporador) y absorbe el calor de la fuente de baja temperatura (el líquido del circuito de tierra). El refrigerante se evapora, llegando a ser un gas, mientras absorbe el calor.
- El refrigerante gaseoso luego pasa a través de un compresor donde se presuriza, alzando su temperatura hasta más de 65°C.
- El gas caliente entonces circula a través de un segundo intercambiador de calor de tipo refrigerante-agua donde el calor es quitado y bombeado al edificio a temperaturas de hasta 60°C.
- Cuando pierde el calor, el refrigerante se transforma otra vez en un líquido. El líquido se enfría mientras pasa a través de una válvula de expansión para empezar el proceso de nuevo.
La bomba funciona de manera igual en modo frío, para dar aire acondicionado. Solo necesita invertir la dirección de flujo del refrigerante por medio de una válvula.
La clave de cualquier sistema geotérmico está, como era de esperar, bajo de los pies. Nuestro equipo de expertos en geología y hidrogeología usa la información disponible del Instituto Geológico y Minero de España (IGME) y otras fuentes para evaluar cuan adecuado es un proyecto. Esta información geológica, junto con planos de planta del sitio y las cargas de climatización permite que proveamos una gama de soluciones para cualquier proyecto. La decisión clave, que es impuesta por la geología, es qué tipo de interacción con el suelo tendrá el proyecto. Hay tres tipos de sistema principales, Circuito Cerrado, Circuito Abierto y Sistemas Híbridos.
La información siguiente es la clave del éxito en integrar un sistema geotérmico con su diseño de edificio con la mayor eficacia.
Tradicionalmente las bombas de calor geotérmicas solamente han sido usado para sistemas de calefacción de baja temperatura. Con las bombas de calor modernas, que usan los compresores últimos y el refrigerante R-410A, las cargas de calefacción, refrigeración, y agua caliente sanitaria pueden ser 100% satisfechas, con solo unos cambios de poca importancia a la práctica de ingeniería habitual.
La mayoría de los sistemas geotérmicos grandes usan bombas de calor agua-agua que son situadas centralmente en una sala de máquinas. Un enfoque modular provee una redundancia para el sistema y un ajuste exacto a las cargas del edificio. Dado que todas las unidades WaterFurnace son compactas y reversibles, sus requisitos de espacio en la sala de máquinas son considerablemente menores que los equipos convencionales. Un ahorro total de espacio necesario de 50% es típico.
Como principio básico, lo más cerca que la temperatura del agua de distribución esté a la temperatura inalterada del suelo, lo más eficiente será el sistema total. En circuitos de refrigeración, las temperaturas tradicionales de 6/12°C son comunes pero temperaturas tan altas de 17/19°C son corrientes para circuitos innovadores de distribución como vigas refrigeradas o suelo radiante. En modo calefacción sistemas de baja temperatura como suelo radiante con 35/30°C tienen eficiencias excelentes pero temperaturas hasta 68°C son posibles, aunque con eficiencias más bajas. Hay que tener en cuenta que no es recomendado la operación prolongada con más de 61°C, por el efecto adverso sobre la vida útil del compresor.
Un enfoque alternativo es poner unidades de agua-agua o de agua-aire por todo el edificio; suministrando climatización directamente donde se necesita. El circuito de tierra es usado como la fuente y provee un método muy eficiente de recuperación de calor.
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Sistemas de circuito cerrado
Como indica el nombre, estos son circuitos cerrados de tubería de polietileno enterrados en el suelo y conteniendo una solución de anticongelante ecológica y agua.
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Circuito Cerrado Vertical
Usado más frecuentemente para sistemas de tamaño medio entre 100 y 1.000kW aunque sistemas más pequeños o más grandes pueden ser instalados. Pozos con un diámetro de 125mm se perforan y un par de tubos de 32mm son cementados en su lugar. Una cuadrícula típica de 3 a 6m es usada entre los pozos y las profundidades son típicamente entre 50 y 150m bajo el nivel del suelo. Todos los colectores se acaban 1m como mínimo bajo el nivel final y son simplemente enterrado bajo la superficie terminada.
Más apropiado para: proyectos medianos a grandes en todas las zonas.
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Circuitos en Pilotes (Energy-Piles©)
Estos pueden ser usados en cualquier edificio con pilotes y con cualquier tipo de perforación. Típicamente pueden satisfacer alrededor de 50% de la carga del edificio y son una proposición de instalación muy económica. Una consideración importante es minimizar el impacto de la inclusión de la tubería sobre el diseño de los pilotes y el programa de construcción. Esto da un coste adicional muy bajo sobre un equipo de climatización convencional y el coste adicional más bajo posible para el contratista de los pilotes.
Más apropiado para: edificios nuevos con pilotes y poco espacio externo.
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Circuito Cerrado Horizontal
Si hay tierra disponible, zanjas de una profundidad de 1.5m pueden ser usados para instalar el circuito cerrado. Se usa una gama de métodos de excavación y geometrías variadas. En Geothermal International España preferimos que los tubos sean de una configuración recta y no la de slinky que instalan otras empresas. La configuración recta da un intercambio de energía más eficiente con el suelo y aprovecha cada metro de tubería instalada. Es verdad que los sistemas horizontales requieren un espacio considerable y por eso sistemas hasta 150kW son más habituales aunque donde hay mucho espacio, se pueden considerar, y han sido instalados, sistemas más grandes.
Más apropiado para: proyectos pequeños a medianos con disponibilidad de tierra.
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Circuitos en Estanques
Esto es un método particularmente eficiente de geotermia y puede satisfacer casi cualquier tamaño de carga. Sistemas de muchos megavatios son comunes y ofrecen costes de instalación excelentes. Una profundidad constante de agua de 2 o 3m es necesaria y como una guía 9m2 de superficie es necesario para cada kW de carga. Chapas de acero inoxidable o tubos de polietileno son simplemente sumergidos bajo la superficie y una solución de agua / anticongelante circula por ellos.
Más apropiado para: proyectos de cualquier tamaño con acceso a terreno con agua en la superficie.
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Sistemas de circuito abierto
Cualquier masa de agua puede ser usado como una fuente directa para la geotermia. El agua es aspirada por el sistema y pasa a través de intercambiadores de calor antes de ser vertida de nuevo a la fuente a una distancia pequeña más allá de donde fue aspirada.
Un hecho importante a tener en cuenta es que nada del agua se agota por el sistema; decimos que "no hay abstracción neta". Eso facilita los tramos necesarios en el proceso de legalización por este tipo de sistema. Aún se requiere los permisos y licencias y nuestro equipo de hidrogeólogos es muy importante para este proceso.
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Sistemas de Agua de Pozo
Uno o más pares de pozos de abstracción e inyección son instalados como la fuente. El agua es canalizada hasta la sala de máquinas y pasa a través de un intercambiador de calor donde el calor es quitado de o añadido a el agua. Después el agua vuelve al suelo sin alteración química. Este sistema es usado más frecuentemente para proyectos grandes y, a condición de que haya agua disponible, cualquier tamaño de proyecto puede ser emprendido. Hay un elemento de riesgo en la perforación por agua, que es que el rendimiento de agua no se puede garantizar. Para mitigar este riesgo, que es llevado por el cliente, producimos informes de hidrogeología detallados para cuantificar el riesgo.
Más apropiado para: proyectos grandes en zonas urbanizadas.
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Sistemas de Agua de la Superficie
Donde hay disponible agua de la superficie, y un circuito cerrado es imposible, podemos usar este agua como una fuente haciendo uso de un sistema de intercambiadores de calor similar a lo descrito antes. La filtración es el asunto principal con este sistema y puede representar un requisito de mantenimiento considerable.
Más apropiado para: proyectos medianos a grandes con espacio limitado y acceso a agua de la superficie.
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Sistemas Híbridos
Donde hay disponible una fuente, pero ésta no puede satisfacer la carga completa por razones comerciales o prácticas, un enfoque híbrido es posible.
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Circuito Cerrado & Ventilador Seco de Refrigeración
Cuando la carga de refrigeración domina sobre la de calefacción, como es habitual en España, la adición de ventiladores secos de refrigeración al circuito de tierra es una alternativa rentable a aumentar el tamaño del circuito de tierra.
Más apropiado para: proyectos con grandes cargas de refrigeración.
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Pilotes Geotérmicos y Circuito Abierto
Esto es una opción muy apasionante que hace poco se puso disponible. Como una distribución típica de pilotes puede satisfacer menos del 100% de las cargas de climatización, la adición de pozos de circuito abierto para los períodos de carga máxima es una solución lógica. Funcionando juntos, los dos sistemas pueden satisfacer cargas de calefacción y refrigeración muchos más grandes de las que si los dos sistemas funcionaran por separado.
Más apropiado para: nuevos edificios grandes con pilotes en zonas urbanizadas.
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¿Cuanto tiempo dura la tubería de los circuitos?
Los sistemas de circuito cerrado deberían ser instalados solamente con polietileno o polibutileno de alta densidad. Con una instalación correcta esta tubería dura muchas décadas. Es inerte a los químicos normales del suelo y tiene buenas propiedades de conducción térmica. El PVC no debe ser usado en ningún caso.
¿Como se juntan los tramos de la tubería del circuito?
El única manera aceptable de unir los tramos de tubería especial de circuitos cerrados es la electrofusión. Las conexiones se calientan y se funden para crear una unión más fuerte que el tubo original. Usar uniones mecánicas es una práctica solamente aceptable en ciertas aplicaciones. Usar accesorios con lengüetas, abrazaderas o goma para hacer juntas ciertamente resultará en el fallo del circuito por razón de fugas.
¿Que tipo de sistema es mejor, circuito abierto o circuito cerrado?
Los resultados netos en términos de gastos de explotación y eficiencia son prácticamente iguales. La decisión depende principalmente de si hay reservas de agua subterránea adecuadas y una manera de vertido. Si hay, un circuito abierto puede ser usado de manera muy eficaz. Si no, un sistema con circuito cerrado horizontal o vertical es la mejor opción. Durante un período largo, un circuito cerrado necesita menos mantenimiento porque está sellado y bajo presión, que evita la posibilidad de una acumulación de minerales o sedimentos de hierro.
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¿Es la evaluación de la eficiencia un valor real o sólo un promedio del fabricante?
Todos los tipos de sistemas de calefacción o refrigeración tienen una evaluación de sus eficiencias. Las calderas de hidrocarburos tienen una evaluación de eficiencia con porcentaje. Las calderas de gas natural, propano y gasóleo tienen evaluaciones de eficiencia basadas en condiciones de laboratorio. Para obtener una evaluación acertada de operación hay que incluir factores como las pérdidas de calor en el humo, pérdidas en la circulación causadas por tener equipo demasiado grande, el uso de electricidad en los ventiladores, etc. Las bombas de calor geotérmicas, como otros tipos de bombas de calor, tienen eficiencias evaluadas en términos de su COP (acrónimo de Coefficient Of Performance en inglés, o sea coeficiente de rendimiento). Esto es una manera científica de determinar cuanta energía el sistema produce respecto de cuanta usa. La mayoría de los sistemas geotérmicos tienen COPs de 3,5 a 4,5. Las unidades WaterFurnace tienen COPs típicos de 4 a 8. Eso significa que para cada unidad de energía usada para hacer funcionar el sistema, cuatro o más unidades de energía son suministradas o quitadas en forma de calor. Comparado con una caldera de hidrocarburos que tiene una eficiencia de 50% a 90%, una bomba de calor WaterFurnace tiene una eficiencia de aproximadamente 600%. Usamos software para determinar exactamente la eficiencia de operación de un sistema para su casa o edificio.
¿Son todas las bombas de calor geotérmicas iguales?
No. Hay diferentes tipos diseñados para aplicaciones específicas. Por ejemplo, muchas bombas de calor geotérmicas son diseñadas sólo para el uso con el agua de temperatura alta que se encuentra en circuitos abiertos con agua de pozo. Otras operan con temperaturas tan bajo como -4°C que son posibles en sistemas de circuito cerrado. La mayoría provee aire acondicionado pero algunas marcas están hecha para calefacción sólamente. A veces estes sistemas de calefacción sólamente incluyen un rollo refrigerado por agua de pozo, y pueden proveer refrigeración en zonas con climas moderados. Las bombas de calor geotérmicas también pueden tener diseños distintos y usar refrigerantes distintos.
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