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Miércoles, 04 Julio 2018 21:03

Renovación del aire y recuperación del calor

art renovacion aire0La calidad del aire interno de los edificios residenciales y comerciales es un parámetro muy importante para el confort de las personas

 

En general la actividad humana produce CO2 y otros contaminantes olorosos, por lo que es necesario realizar una renovación del aire mediante la introducción de aire externo. La mejora constante en la calidad del aislamiento de las ventanas hace que la infiltración natural de aire del exterior sea insignificante. Por lo tanto, se habla cada vez más de la ventilación mecánica controlada, para introducir de un modo “regulado” una cierta cantidad de aire del exterior; esto sucede tanto si el sistema de aire acondicionado es de aire, y por lo tanto hay una unidad de tratamiento de aire equipada con una toma de aire externo, pero también y especialmente cuando hay un sistema diferente como radiadores, fancoils o suelo radiante. En este caso, es cada vez más frecuente instalar unidades específicas para la ventilación que también se encargan de filtrar el aire introducido, ya que la calidad del aire exterior habitualmente no es buena debido a la contaminación.

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En cuanto al cálculo de las tasas del flujo de renovación, existen distintos criterios. Actualmente está en vigor la norma UNI10339 que establece los criterios relacionados con las distintas tipologías de edificios indicando el flujo mínimo según el volumen o el número de ocupantes. En general la atención se centra en reducir al máximo el consumo energético. Por este motivo cada vez es más común adoptar sistemas de doble flujo (introducción y extracción) con recuperadores de calor para evitar el desperdicio de la energía contenida en el aire expulsado. 

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Existen distintos tipos de recuperadores de calor (de flujo cruzado, rotativo, batería doble, tubo de calor…) con diferente eficiencia de recuperación también en función del espacio y los materiales; la elección de la tecnología que se utilizará también debe tener en cuenta el coste y la pérdida de carga. La atención a la eficiencia energética adoptada por los reglamentos europeos, como la Directiva EcoDesign, obliga a la adopción de dispositivos más eficientes a partir de los ventiladores: se utilizan tecnologías de alta eficiencia para aumentar la recuperación de energía lograda con intercambiadores de calor tradicionales, que no permiten recuperar totalmente la energía desperdiciada.

Examinamos dos tecnologías: el enfriamiento adiabático indirecto y la recuperación activa de calor.

Enfriamiento adiabático indirecto

Una forma de incrementar la recuperación de calor es el enfriamiento evaporativo indirecto, IEC, que aprovecha que la temperatura se reduce debido a la evaporación del agua en la corriente de aire, absorbiendo el calor contenido en el aire. Se llama indirecto porque los efectos no se producen directamente en el aire introducido, sino indirectamente en el aire de salida, mediante un intercambiador de calor. La ventaja de este sistema es que no hay que limitar el grado de humedad en el aire de salida, que puede llegar incluso a la saturación, maximizando así el efecto.

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En esta imagen se muestra cómo con 100 l/h. de agua evaporada en una UTA de 30.000 m³/h. se puede enfriar de 25 a 18ºC, aumentando así el intercambio de calor y recuperando más de 40 kW.

Para realizar el enfriamiento adiabático una de las tecnologías más utilizadas son los atomizadores a presión, que crean pequeñísimas gotas de agua que se evaporan en contacto con el aire.

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Los beneficios más importantes de esta tecnología son:

Baja caída de presión.

Posibilidad de modular y controlar la temperatura de flujo (para las máquinas de aire fresco es la regulación más indicada). 

Posibilidad, si el intercambiador lo permite, de aumentar el intercambio gracias a la humectación de la superficie con la evaporación de contacto.

Higiene, ya que no hay recirculación de agua que pueda facilitar la proliferación de bacterias.

Recuperadores activos de calor

Otra tecnología que se está haciendo muy popular es la recuperación “activa de calor”, que consiste en la instalación de un circuito refrigerante en el flujo de aire de entrada, utilizando el aire de salida como “suministro”: las características del aire de entrada después de la recuperación de calor son mejores que las del aire exterior, lo que significa que el circuito es muy eficiente, recuperando un porcentaje de la energía contenida en el aire de salida, tanto en el modo de calefacción como en el de enfriamiento. 

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Con este tipo de unidades están particularmente indicadas las tecnologías de alta eficiencia para el circuito de refrigeración, como la válvula de expansión electrónica, que reduce la diferencia de presión entre condensación y evaporación. Otra tecnología importante es la utilización de compresores de velocidad variable, especialmente con motores BLDC, que con su modulación combinan la eficiencia en el control de la temperatura y las condiciones de trabajo dentro del rango del compresor (control envolvente).

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Las principales ventajas de la recuperación activa con tecnología de alta eficiencia son:

Posibilidad de controlar la temperatura de flujo, gracias a los compresores de velocidad variable, con un sistema autónomo que a menudo no requiere de otro sistema de integración.

Posibilidad de utilizar el circuito de refrigeración para la deshumidificación.

Maximización de la eficiencia energética durante el invierno para controlar la temperatura de flujo.

Estas tecnologías también se pueden combinar y coordinar con un sistema de control adecuado para maximizar el ahorro energético.

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