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Lunes, 06 Mayo 2019 08:04

CHILLERS. Situación actual y tendencias

fondo agua chillers 00Como ya es conocido, el término Chiller se refiere a Enfriadora de Agua, que se corresponde con una unidad productora cuyo fluido caloportador es agua fría

 

 

 

 

fondo agua chillers 1 

Aunque tradicionalmente este término se ha referido a equipos de gran envergadura, se ha extendido su ámbito al de enfriadoras pequeñas, utilizadas en aplicaciones residenciales, creándose el término “Minichiller” para identificarlas.

Coloquialmente, también se incluye dentro de esta denominación a las versiones Bomba de Calor de estos equipos, de tipo reversible, que pueden producir agua fría o agua caliente, invirtiendo internamente el sentido de circulación del refrigerante en su circuito frigorífico.

Asimismo, se suelen definir con el término que indica la fuente externa con la que intercambian calor, agua o aire, denominándolas “Condensadas por Agua” o “Condensadas por Aire “, o “Agua-Agua” o “Aire-Agua”, respectivamente, estas últimas  sobre todo en el caso de bombas de calor.

Una variante de estos equipos son las cada vez más utilizadas unidades “Multiciclo”, consistentes en bombas de calor que pueden producir agua fría y agua caliente, tanto de manera individual como simultánea. Para ello incorporan en su circuito frigorífico tres intercambiadores de calor, de tipo gas refrigerante - aire, y/o gas refrigerante - agua, ejerciendo uno de ellos de evaporador, otro de condensador y el tercero puede de cualquiera de las dos modalidades, según sea el régimen en el que esté funcionando. 

Esta configuración les permite contar con unos valores de eficiencia energética estacional elevadísimos, debido al alto porcentaje de energía que suministran procedente de la recuperación de calor o de frío, cuando funcionan con simultaneidad de frío y calor.

foto chiller 2

Requisitos actuales de las enfriadoras

Hoy en día, las condiciones operativas de las enfriadoras están sujetas, en gran medida, a los aspectos ecológicos, de manera que una de sus prioridades es que tengan el menor coste medioambiental posible, tanto en lo que respecta a sus componentes como a su operación.

Dentro de este marco destaca el ahorro energético, teniendo un gran protagonismo los aspectos relacionados con la eficiencia de los sistemas y el aprovechamiento de las fuentes energéticas renovables y residuales. En esta línea, el concepto de Chiller ha trascendido, desde el del clásico “Equipo de Climatización” hacia el de “Máquina Térmica”, como sistema altamente eficiente y que hace uso de las citadas fuentes renovables, para alcanzar y mantener las condiciones termohigrométricas de confort y de salubridad adecuadas en los espacios ocupados. 

Otro aspecto muy destacado, también relacionado con cuestiones medioambientales, y que contribuye a la utilización de estos equipos, es la reglamentación relativa al uso de refrigerantes. Como ya es sabido, el marco normativo europeo F-Gas ha originado la necesidad de utilizar los nuevos gases refrigerantes de bajo PCA, denominados “de IV Generación”, muchos de ellos actualmente de la clase de seguridad A2L (ligeramente inflamables), como el R-32, R-452B, HFO, o de otras clases de seguridad, como el R-290, R-717, etc.

La nueva normativa permite el uso de estos refrigerantes para aplicaciones de climatización bajo unos ciertos requisitos de seguridad, y estableciendo unos límites de carga de refrigerante por sistema, en función de:

  •  La clasificación de seguridad del gas refrigerante, función de sus grados de inflamabilidad y de toxicidad.
  •  El tipo de contacto que tiene el sistema de climatización con el medio climatizado (directo/indirecto).
  • El emplazamiento de los componentes del citado sistema que contienen refrigerante, en relación al espacio ocupado.
  •  El acceso de las personas al local climatizado.

En este sentido, las Chillers, que van incorporando progresivamente los referidos nuevos refrigerantes, por un lado suelen llevar menos carga de refrigerante que otros sistemas, a causa de su propia fisonomía, y por otro, al ser sistemas “indirectos” según la clasificación antes mencionada, tienen la ventaja de que apenas cuentan con condicionantes de límite de carga cuando están instalados en espacios exteriores.

Tendencias

Aspectos tecnológicos

Anteriormente se ha mencionado el protagonismo de la eficiencia energética de los equipos. Una de las desventajas con las que han contado tradicionalmente los sistemas de climatización hidrónicos es que su eficiencia bruta “global” se ve afectada por tener que contar con dos fluidos para el intercambio térmico: el gas refrigerante y el agua. El primero se desplaza dentro del circuito frigorífico impulsado por el propio compresor, pero el segundo es el elemento caloportador que distribuye a los elementos terminales, y requiere de bombas de recirculación.

Por esta razón, los fabricantes de componentes y de equipos aire-agua y agua-agua están desarrollando soluciones para mejorar su eficiencia energética, incrementando a la vez sus prestaciones mediante un mayor rango de temperaturas de trabajo, mayor capacidad de regulación y de comunicación con otros sistemas, etc.

En lo que respecta a sus componentes, se están produciendo avanzados desarrollos. En esta línea, en lo relativo a los compresores:

  •  En compresores centrífugos, en equipos de elevada capacidad, recurrir cada vez a los de levitación magnética. 
  •  En compresores de tornillo, implementación de motores de imán permanente (síncronos) combinados con un control de arranque/velocidad por variador, en sustitución de los motores asíncronos o de inducción, y la incorporación de válvulas de índice de volumen “Vi”, que permiten ajustar su relación de compresión a las condiciones de operación, disminuyendo el consumo tanto a plena carga como a carga parcial.
  •  En compresores scroll y rotativos, el uso generalizado de sistemas modulantes con regulación de la capacidad (tecnología inverter, digital scroll, etc.) en lo que respecta al resto de componentes que consumen energía, la cada vez más extendida utilización de sistemas de caudal variable, con la incorporación de motores EC, tanto en los ventiladores de las unidades aire-agua, como en las bombas de recirculación que pueden llevar incorporadas.

Hibridación de las enfriadoras de agua y las bombas de calor

A medida que nos adentramos en un mercado cada vez más demandante, tanto en lo que respecta a los crecientes requisitos legislativos que deben cumplir los equipos, como en lo relativo a las exigencias propias del sector de la climatización (calefacción, refrigeración y producción de ACS), vemos que la oferta de los equipos de climatización se hace más amplia y con mayores posibilidades de utilización, tornándose también en equipos más sofisticados y con campos de aplicación más extensos. 

Una de sus consecuencias es la necesidad de hibridación, cada vez más extendida, y con mayores posibilidades de utilización gracias, en gran medida, a los avanzados sistemas de regulación y control que incorporan los equipos.

Desde el punto de vista de las prestaciones que pueden ofrecer las enfriadoras, hay en el mercado sistemas combinados que ofrecen soluciones integrales. Entre las mismas cabe mencionar: 

  • Enfriamiento con recuperación de calor de condensación, tanto “parcial” o “de calor sensible”, como “total”, con funcionamiento completamente autónomo que ajusta, de manera continua, la energía recuperada a las condiciones de operación, obteniendo de esta manera energía calorífica gratuita en numerosos periodos de tiempo.
  • Enfriadoras con producción combinada de agua para refrigeración comercial y para climatización de espacios, especialmente en equipos de gran tamaño, incorporando técnicas como la de doble etapa de compresión, la de combinación en cascada de los ciclos de refrigeración y climatización, o el subenfriamiento del líquido refrigerante en intercambiadores economizadores.
  • Sistemas multiciclo, sobre todo unidades para el sector residencial, que producen calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria de manera automáticamente.

En lo que respecta a su combinación con otros sistemas, también las Minichiller, dentro del sector residencial, están tomando un cada vez mayor protagonismo, gracias a sus múltiples posibilidades de combinación. Ello es especialmente efectivo en el caso de funcionamiento de bombas de calor conjuntamente con otros sistemas que son también renovables, como los que hacen uso de la energía solar:  los colectores solares térmicos y, de manera especial, los paneles solares fotovoltaicos, gracias al efecto “multiplicador” de la energía que tienen las bombas de calor. 

foto chiller 3

foto autor chill info

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