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Control central inteligente: estrategias de ahorro de energía avanzadas

Los controles inteligentes centrales integran múltiples sistemas con la finalidad de visualizar y gestionar el funcionamiento de las unidades VRV. Sigue leyendo para conocer más acerca de estas tecnologías de control.

Conforme pasa el tiempo, las soluciones de control son cada vez más importantes para facilitar tareas cotidianas como monitorear el funcionamiento de los equipos HVACR y el ahorro de energía. Los controles inteligentes centrales integran múltiples sistemas con la finalidad de visualizar y gestionar el funcionamiento de las unidades VRV

Arturo Rodríguez y Emilio Pulido / Imágenes: cortesía de Daikin

Existe una gran variedad de controles centrales para los sistemas VRV. Sin embargo, se deben conocer a detalle los alcances y necesidades del proyecto para que se escoja el más conveniente. El intelligent Touch Manager (iTM) es el control central de mayor alcance y con la más alta tecnología capaz de monitorear y controlar una gran variedad de sistemas VRV por medio de una pantalla táctil LCD de 10.4 pulgadas. Además de administrar sistemas VRV, el iTM también integra chillers, manejadoras y cualquier otro sistema que requiera controlarse. Esto lo hace ideal para monitorear y gestionar el funcionamiento de proyectos que cuentan con muchos elementos HVAC. Este control se puede adaptar a cualquier mercado vertical y horizontal en donde se requiera controlar un gran número de unidades.

FUNCIONES BÁSICAS

El iTM es un controlador con un funcionamiento muy amigable, ya que está diseñado para que sea práctico y simple de usar. Entre sus funciones básicas se encuentran la configuración de lenguaje, los cuales son seleccionables entre inglés, francés, alemán, italiano, español, portugués, chino y japonés. Además, integra las siguientes características:

Visualización de los sistemas:

Se cuentan con tres formas de visualizar las unidades integradas al sistema:

  1. Vista en lista: permite ver los equipos de manera general y rápida, ya que muestra el estatus e información esencial de cada una de las evaporadoras.

Figura 1. Vista en lista de los equipos HVAC en el iTM.  

  1. Vista con íconos: en ésta opción no tenemos a simple vista la información general de los equipos. Sin embargo, se puede ver de manera mucho más gráfica las unidades que están operando o que presentan alguna falla.

Figura 2. Vista por íconos de las unidades HVAC en el iTM.

  1. Vista con un layout: esta función especial nos permite cargar planos para que los usuarios puedan localizar las unidades instaladas. Esto facilita mucho su manejo, ya que el usuario no tiene que memorizar el nombre de cada una de las evaporadoras del sistema.

Figura 3. Vista con layout de las unidades HVAC en el iTM.

FUNCIONES DE CONTROL AUTOMÁTICO

Auto change over: evalúa qué tanto se ha desviado la temperatura de la habitación del setpoint de enfriamiento o calefacción preestablecido. Al exceder ese límite, automáticamente el iTM inicia un cambio de calefacción a enfriamiento o viceversa. Los límites pueden ser configurados de un mínimo de 1 °F a un máximo de 4 °F. Esta función es aplicable tanto para sistemas bomba de calor como para recuperación de calor.

Establecimiento de horarios: El iTM nos permite crear hasta cien horarios diferentes y hasta veinte eventos por día. El usuario puede determinar el setpoint que desea en la habitación a determinado horario. Esto aumenta significativamente el confort.

Interlock: El iTM también ofrece que el monitoreo y el control se extiendan más allá de simplemente sistemas HVAC, ya que también nos permite controlar equipamientos “extra”. Para integrar esos sistemas, se cuenta con una función llamada Interlock, la cual crea condiciones para que se lleven a cabo ciertas acciones. El Interlock se basa en el estatus de “ocupado” en una habitación; es una configuración útil en aplicaciones como hoteles, ya que, con la ayuda de unos sensores, detecta si una habitación está ocupada o disponible. Por lo tanto, si el usuario ingresa la tarjeta y nosotros queremos que cuando eso ocurra se prenda el aire acondicionado, las luces, o se efectué alguna otra acción, es posible configurarlo desde el iTM con la función de Interlock.

Paro de emergencia: esta opción selecciona áreas o incluso el sistema completo y los integra a un Interlock con la alarma de incendios. Esto para que al momento de que la alarma se accione, las unidades suspendan de inmediato su operación.

Monitoreo remoto: Por medio de la función web, se pueden monitorear el sistema VRV y otros equipos integrados al iTM por vía remota desde una computadora portátil. Para esta función se pueden registrar hasta cuatro administradores y 60 usuarios generales.

Adicionalmente, existe otra función con la que se emite una alerta/error y se manda por medio de un correo electrónico. Esto permite dar una respuesta mucho más oportuna, además de brindar información precisa al personal de servicio de lo que está fallando. Es importante mencionar que se pueden registrar hasta diez correos electrónicos.

Figura 4. Establecimiento de horarios en el iTM.

FUNCIONES AVANZADAS

El iTM cuenta con tres funciones avanzadas para una mejor gestión de proyectos, al tiempo que ayuda al usuario a tener una experiencia más completa, como son la lectura del consumo eléctrico, control de equipos externos y la opción de tener un mini BMS.

1. Primera función avanzada: facturación del consumo eléctrico – PPD (Power Proportional Distribution). 

Esta función registra el tiempo de operación, temperatura ambiente, temperatura de retorno, la relación de apertura de la válvula de expansión electrónica y los valores de referencia determinados por la fábrica. Con base en los datos registrados, el consumo de energía del sistema VRV se calcula proporcionalmente para cada unidad interior. Esta función esta desarrollada principalmente para proyectos de departamentos, oficinas o locales que estén en renta, ayudando al dueño del edificio a generar facturas del consumo eléctrico específicamente de los equipos de cada inquilino.

El propósito del PPD (power proportional distribution) es distribuir el consumo total de energía de la unidad exterior entre las respectivas unidades interiores que son abastecidas por las exteriores. En otras palabras, para cada unidad interior que intercambia calor, ya sea en el modo de enfriamiento o en el modo de calefacción, su funcionamiento es respaldado por una unidad de condensación que consume energía.

*  Aplicación y diseño

La cantidad y especificación del medidor de energía en un proyecto de PPD dependerá del tipo de equipo, la expectativa de los resultados de PPD y la configuración del cableado eléctrico de voltaje de línea que da servicio a las unidades condensadoras VRV. Para controlar los costos y reducir la complejidad general, la situación óptima es la aplicación del medidor de energía al panel de distribución eléctrica (panel de interruptores) que sirve a las unidades exteriores Daikin. En este caso, el consumo de energía total de varias unidades exteriores se puede capturar con un sólo medidor de energía, lo que reduce el costo, la instalación y la complejidad de la puesta en servicio. La advertencia de este enfoque es el requisito de que el panel en cuestión no debe servir a ningún otro equipo o dispositivo auxiliar en la instalación. De lo contrario, el medidor de energía debería especificarse y aplicarse a cada unidad exterior individual. Se recomienda que los gerentes e ingenieros de proyectos consideren el diseño del sistema de distribución eléctrica en las primeras etapas del diseño para garantizar que el despliegue, la instalación y la puesta en servicio del equipo sean factibles y dentro de las asignaciones presupuestarias razonables. El PPD y los requisitos de hardware y software que lo acompañan son una solución de facturación de múltiples inquilinos que exige un enfoque de ingeniería agudo.

Figura 6. Diagrama de conexión para la función PPD.

El consumo de energía de las unidades interiores no se considera en los resultados de PPD a menos que se requiera específicamente que esta información se incorpore en la solución de PPD. En este caso, los medidores de kWh volverían a ser necesarios en los paneles que sirven únicamente a las unidades interiores. De lo contrario, generalmente se asume que el consumo de energía de la unidad interior (que es relativamente insignificante a menos que esté aplicando unidades con conductos de CFM alto) se captura como parte de la submedición del inquilino para el consumo de energía interno (es decir, luces, enchufes, electrodomésticos).

Las unidades exteriores para los sistemas VRV pueden recibir energía del mismo panel de distribución eléctrica desde una perspectiva de PPD, a menos que el propietario requiera lecturas para evaluar el rendimiento de la gama de tecnología aplicada en su proyecto. Esta regla no reemplaza ni modifica los requisitos eléctricos como lo exigen los códigos nacionales, estatales y locales. Los principios de diseño de sistemas eléctricos primarios aún se aplican y tienen prioridad sobre cualquier orientación relacionada con las funciones de PPD.

* Logística de cálculo

Los cálculos de PPD proporcionan un consumo de energía preciso por unidad interior en comparación con el consumo energético basado en el tamaño del piso o el basado en las horas de operación.

El software utiliza el tamaño de la unidad, la posición de la válvula de expansión del refrigerante (qué tan abierta) para medir el flujo, junto con la retroalimentación de la temperatura operativa para determinar la capacidad de la unidad. Existen tres lógicas para realizar el cálculo del consumo eléctrico:

A. Lógica 1 (Carga térmica): La carga térmica de la unidad interior se calcula cada 20 seg. por cada equipo, basado en lo siguiente:

  1.  Tamaño de la unidad interior (capacidad nominal).
  2. Derivación del punto de consigna (setpoint).
  3.  Posición de la válvula de expansión.

A. Lógica 2 (parcialmente apagado): Cuando la unidad exterior se detiene, todavía consume algo de energía standby power. (por ejemplo, calentador del cárter, tarjetas electrónicas). Los inquilinos comparten el standby power con un valor fijo basado en el tamaño de la unidad interior del inquilino.

C. Lógica 3 (todos apagados): Cuando todas las unidades exteriores se han detenido durante el período de cálculo, el consumo de energía medido por el medidor de potencia se divide por el coeficiente del tamaño del modelo de cada unidad interior.

Figura 7. Diagrama general del cálculo del PPD.

A continuación, un diagrama general del cálculo de PPD (Lógica 1 + Lógica 2 + Lógica 3) es el siguiente:

* Acceder a los resultados de los datos de PPD

Los datos PPD se pueden descargar a una computadora personal cuando los usuarios inician sesión de forma remota a través de la opción de navegación web del iTM. También se pueden descargar a una tarjeta USB cuando el usuario exporta el archivo CSV desde el menú PPD en el propio iTM. La salida de datos de PPD se puede personalizar utilizando la herramienta de cálculo de PPD para proporcionar un formato más simple de la factura de uso de energía.

Además, Daikin cuenta con un controlador llamando SVM (Smarth VRV Manager), que permite monitorear y controlar el sistema VRV a través de una computadora o dispositivo móvil (celular/tableta). Con este control se tiene la función de bill screen con la que es posible generar un recibo/factura simple y detallado del consumo eléctrico individual de cada unidad interior, así como del gasto en pesos para que el dueño del edificio y los inquilinos cuenten con la facilidad de conocer cuánto han consumido sus equipos.

2. Segunda opción avanzada: integración de equipos externos

Intelligent Touch Manager cubre no sólo los sistemas VRV, sino también otros sistemas de aire acondicionado (unidades paquete) y equipos externos (sensores, bombas, luces, ventiladores).

Figura 8. Vista de la factura del consumo eléctrico de las unidades VRV a través del control SVM.

Es posible integrar en equipo externo con el iTM utilizando los módulos WAGO. El equipo externo se puede monitorear y controlar a través de programación sencilla, operación manual y mediante la función web del iTM. Lo anterior contribuye a tener ahorro de energía y control centralizado total de los equipos instalados en el proyecto.

Los módulos de WAGO proporcionan entradas digitales (Di) para monitorear el estado del equipo y las alarmas, salidas digitales (Do) para el control de encendido/apagado, salidas analógicas (Ao) para el control escalonado de la velocidad del ventilador y la apertura de la compuerta y entradas analógicas para la monitorización de temperatura, humedad y CO2.

Características y beneficios

  1. Opción rentable para integrar sensores / interruptores
  2. Control integrado del sistema Daikin VRV al sistema de terceros.
  3. Fácil puesta en marcha con la herramienta de preingeniería.
  4. Monitorea y controla equipos de terceros.
  5. Conexión RS-485 de dos hilos entre los nodos y el iTM.
  6. Hasta 500 m de longitud total de cableado entre los nodos y el iTM.
  7. Hasta 30 nodos, cada nodo puede tener hasta 120 contactos.
  8. Monitorea y controla hasta 512 puntos, incluidos todos los nodos.

Figura 9.

3. Tercera función avanzada: solución mini BMS para edificios pequeños y medianos

El iTM ofrece una solución avanzada y rentable para aplicaciones de sistemas de gestión de edificios (BMS). La opción del iTM BACnet Client (DCM009A51) proporciona más flexibilidad para mejorar la función de iTM como un mini BMS. Con esta opción, el iTM puede administrar sistemas DOAS y otros equipos de terceros a través del protocolo BACnet / IP. Al registrar el equipo conectado a un servidor BACnet como puntos de administración en el iTM, es posible monitorear y controlar el equipo a través del controlador.

Características y beneficios

  1. Solución BMS rentable.
  2. Control integrado para los sistemas VRV, equipo comercial ligero y equipos de aplicado.
  3. Fácil puesta en marcha con la herramienta de preingeniería.
  4. Supervisión sencilla a través del monitoreo remoto.
  5. Notifica sobre problemas del sistema.
  6. Proporcionar historial y registros.
  7. Punto único de acceso a todos los sistemas HVAC  conectados.
  8. Registro de múltiples usuarios.
  9. Controla y monitorea cualquier equipo con un servidor IP BACnet integrado como generadores, manejadores de aire de terceros, ventiladores de recuperación de energía, paneles de iluminación y el Daikin Zoning Kit (DZK).
  10. Sistema de paquete completo, todo controlado por un solo proveedor.
  11. Reducción del costo de los controles, puesto que no se requiere un BMS.
  12. Plantillas de gráficos disponibles.
  13. ontrola y monitorea hasta 50 dispositivos BACnet que no sean fan & coils VRV o 512 puntos de administración BACnet.
  14. Tipo de objeto admitido: entrada analógica (AI), salida analógica (AO), valor analógico (AV), entrada binaria (BI), salida binaria (BO), valor binario (BV), entrada multiestado (MSI), multiestado salida (MSO), valor multiestado (MSV).
  15. Los equipos que no son BACnet / IP se pueden monitorear utilizando convertidores de protocolo como MS / TP a IP o Modbus / RTU a BACnet / IP.

Por último, el iTM cuenta con la opción de gráficos completamente implementados para 12 configuraciones DOAS, lo que ayuda al dueño del proyecto o la persona responsable del mantenimiento a llevar un mejor control y monitoreo de los equipos registrados en el iTM.

 

Arturo Rodríguez

Ingeniero mecánico egresado de la Universidad La Salle con más de 7 años de experiencia en equipos HVAC. Actualmente, colabora en Daikin México como ingeniero de soporte técnico.

 

 

Emilio Pulido

Ingeniero Mecánico y en Sistemas Energéticos. Egresado de la Universidad La Salle. Actualmente, se desempeña como VRV Technical Support Engineer en Daikin México.

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