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Jueves, 05 Marzo 2020 10:29

ROOF TOPS, principales características y aplicaciones

PRo20 Articulo2 fotoprincipal 0El uso de equipos aire-aire de expansión directa e instalación en cubierta (en adelante Roof-top) se ha incrementado de forma sostenida en los últimos años por varios motivos, los principales son los siguientes:

 

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Reducción de los costes de instalación:

  • Solución compacta “plug and play”. 
  • Diseño ligero. 
  • Configuración del aire de impulsión y de retorno personalizable. 
  • Diseñada para una rápida sustitución: compatible con una amplia gama de bancadas. Embalaje compacto óptimo para reducir los desechos in situ. 

Reducción de los costes de funcionamiento:

  • Compresores scroll de alto rendimiento con el refrigerante R-410A en un sistema de refrigeración avanzado. 
  • Gestión inteligente del aire de renovación y enfriamiento gratuito. 
  • Funcionamiento fiable con el controlador CH536 de Trane. 
  • Ventilador de conmutación electrónica (EC) sin envolvente con modulación del caudal de aire. 
  • Válvulas de expansión electrónicas. 
  • Módulo de recuperación de calor para el máximo ahorro energético. 

Reducción de los costes de mantenimiento:

  • Circuito frigorífico doble para una fiabilidad mejorada.
  • Ventilador EC sin envolvente que no requiere mantenimiento. 
  • Ciclos de desescarche dinámicos y protección anticongelación. 
  • Acceso sencillo a los componentes principales y de filtración.
  • Gestión remota de la unidad con notificaciones de las alarmas.

En los próximos años esta tendencia se mantendrá por 2 motivos:

  • Reducción de la carga de refrigerante en la instalación (comparado con instalación de VRV, bombas de calor y enfriadoras aire/agua).
  • Base de equipos instalados “vieja”.

TIPOS DE INSTALACIONES

· SÓLO FRÍO · 

Un ejemplo claro del uso de estos equipos son los almacenes logísticos, los cuales por sus dimensiones y volúmenes de aire hacen que la instalación de Rooftops sea una solución ideal; la distribución del aire puede ser homogéneo y el diseño de la instalación puede ser replicada en varios centros, optimizando así el coste de explotación.

Dado el gran abanico de potencias disponibles hace que la selección de las unidades sea una labor sencilla, pues desde las potencias hasta las altas potencias podemos encontrar soluciones, además, para algunas zonas comunes (oficinas) se suelen usar equipos del tipo VRV, logrando así la total independencia de los sistemas.

A la hora de seleccionar los equipos debemos tener en cuenta el dimensionado de los conductos, gracias al uso de las nuevas tecnologías en los ventiladores de impulsión podemos garantizar una presión disponible constante y uniforme en el conducto, tal que la difusión del aire sea idónea y el mantenimiento sea mínimo.

Cumpliendo con la normativa de instalación, RITE, debemos seleccionar e instalar unos determinados filtros de aire, para poder garantizar la calidad del aire en la instalación. 

 

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Gracias al diseño de las unidades pensando en el mantenimiento se garantiza el acceso a los principales componentes mediante railes:

 

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Una opción muy recomendable y la cual debería ser aconsejable en muchas instalaciones es el uso de la recuperación de calor, gracias a esta recuperación de calor la eficiencia del equipo aumenta considerablemente, reduciendo asi el consumo energético de la unidad, los costes de explotación y la emisión de CO2.

En función del fabricante podemos encontrar varias soluciones, siendo las 2 más usadas la recuperación activa y la recuperación rotativa. Gracias a esta recuperación mejoramos el rendimiento del equipo, pues el aire que expulsamos al exterior y que previamente se ha enfriado/calentado se aprovecha para mejorar las condiciones del aire de impulsión.

· BOMBA DE CALOR · 

La bomba de calor es muy utilizada en el mundo retail, en grandes superficies ( Supermercados, Hipermercados ) debido a su facilidad para el montaje, instalación y mantenimiento. Normalmente los espacios en este sector son espacios diáfanos que se dividen por zonas alimentadas por un rooftop. Las potencias en frío más habituales que presentan estas zonas van desde los 30-40kw hasta los 250 kw aproximadamente.

Normalmente en nuestro país las condiciones de verano son más críticas que las de invierno por lo que los equipos se seleccionan habitualmente por la demanda en frío. En cualquier caso, algunas propiedades deciden contar incluso con calor auxiliar para satisfacer las necesidades de calor si estas en algún momento fueran superiores.

Este tipo de equipos también utiliza ventiladores EC que nos permite parcializar también la producción tanto en frío como en calor a nivel de caudal de aire con un sistema muy eficiente tanto en consumo como en ruido. Además, se puede completar el sistema EC al incluir ventiladores de condensación de este tipo con el ahorro energético y la mejor parcialización que presentan.

Para este tipo de soluciones y para cumplir RITE hay que incluir recuperación del aire de extracción por lo que en función del caudal de aire de renovación encontraremos unos caudales de recuperación. Como se comentaba en el apartado anterior, los sistemas habituales de recuperación son el sistema frigorífico (activo) y el sistema por recuperador rotativo, siendo esta último habitualmente de mejor eficiencia al tener el consumo del motor de la rueda un valor bastante más bajo que el del compresor de recuperación. 

 

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Además del RITE las unidades deben cumplir las eficiencias mínimas por equipo marcadas en la Directiva Europea ERP 2018 y muy pronto ERP 2021. 

 SOLO FRIO/BOMBA DE CALOR + CALOR AUXILIAR · 

Este tipo de producto se usa principalmente en retails, en grandes superficies ( Supermercados, Hipermercados ) o almacenes donde hay presencia de calderas y de esta forma se aprovecha su funcionamiento en invierno con el ahorro del compresor en esta temporada y de la inversión inicial del equipo.

En otros casos se emplea la bomba de calor con calor auxiliar (resistencias o quemadores de gas modulantes o todo/nada), como se ha comentado en el anterior apartado para satisfacer la demanda puntual máxima de calor que pudiera darse en algunos días de invierno.

En todos los equipos rooftops hay que tener en cuenta el correcto control. El hecho de poner en marcha o no el compresor, de aumentar el caudal de renovación, de hacer freecooling, etc lleva consigo exprimir al máximo las bondades de este producto. Es por ello que algunos fabricantes ya incluyen su propio control de forma que se puedan parametrizar los valores de consigna desde un único punto como un ordenador, Tablet o incluso desde el móvil.

PRINCIPALES ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DE UN ROOF-TOP

· Filtros · 

Las unidades se proporcionan con filtrado doble con un acceso sencillo a través de raíles. Se proporcionan filtros G4 de serie, con la opción de aumentar la filtración a G4+F7 / F5+F7 /G4+F9, etc.

· Compresores · 

Las unidades se proporcionan con filtrado doble con un acceso sencillo a través de raíles. Se proporcionan filtros G4 de serie, con la opción de aumentar la filtración a G4+F7 / F5+F7 /G4+F9, etc.

 

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· Ventiladores exteriores · 

La unidad rooftop está equipada con motores y ventiladores axiales del condensador, con cojinetes de bola de lubricación permanente. Como opción de mejora energética podemos encontrar ventiladores EC.

· Ventiladores interiores · 

Los ventiladores de impulsión utilizan la tecnología de los ventiladores EC sin envolvente con control del caudal variable. Gracias a la tecnología EC se consigue un mejor ajuste del caudal y presión disponible, además el mantenimiento del equipo en este punto es menor y en caso de obturación de los filtros el equipo ajusta las condiciones de funcionamiento para vencer el aumento en la perdida de carga de los filtros.

· Batería de agua caliente  · 

Es posible instalar la batería de agua caliente cuando se requiere calefacción adicional y se encuentra disponible agua caliente procedente de un dispositivo externo (por ejemplo, una caldera). La batería adicional instalada en la fábrica, que se encuentra situada tras la batería interior, ofrece un control de la calefacción de modulación completo mediante la utilización de una válvula de 3 vías. Este control se gestiona midiendo la temperatura de la zona y adaptando la temperatura del aire de impulsión en consecuencia. Para garantizar un funcionamiento correcto, la bomba que hace circular el agua caliente debe estar funcionando permanentemente para evitar que el agua se congele en la batería. De lo contrario, se recomienda utilizar etilenglicol. 

 

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· Resistencias eléctricas · 

Las resistencias eléctricas están instaladas en la sección de calefacción, bajo la descarga del ventilador de impulsión. Las resistencias de dos etapas se proporcionan con dos tipos de termostatos de recalentamiento: 

> Termostatos con restablecimiento automático que detienen la resistencia eléctrica cuando la temperatura del aire aumenta hasta 65 °C. Restablecimiento automático a 32 °C. 

> Termostato con restablecimiento manual que detiene la unidad cuando la temperatura del aire aumenta hasta 128 °C.

· Quemador de gas · 

En función de la zona climática los equipos pueden equiparse con un quemador de gas. El módulo del quemador de gas estándar ofrece 2 etapas de control con el fin de mejorar el confort de la zona al evitar grandes desviaciones en la temperatura del aire de impulsión. Para las aplicaciones que requieren una gama de modulación más amplia, se encuentran disponibles quemadores de gas de modulación.

· Recuperación de calor · 

Para mejorar el ahorro energético y reducir los costes de funcionamiento, las unidades rooftop  pueden equiparse con un sistema de recuperación de calor compacto y fácil de instalar. Todos los sistemas de recuperación de calor para las unidades rooftop estan diseñados para maximizar el rendimiento con un impacto muy bajo o nulo en la superficie necesaria para la instalación y el tiempo de instalación. Los sistemas de recuperación de calor son ideales para aquellos climas en los que existe una diferencia importante entre la temperatura del aire interior y exterior (por ejemplo, en invierno). Trane proporciona dos soluciones de recuperación de calor para satisfacer una amplia gama de necesidades: el módulo de recuperación de energía y la recuperación de calor termodinámica.

 

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Módulo de recuperación de energía (ERM) 

El módulo de recuperación de energía es un sistema compacto que transfiere la energía contenida en el aire de extraccion al aire de renovación. Se trata de un módulo complementario que incluye un intercambiador de calor (de rueda giratoria), un ventilador de extracción, un filtro G4 y compuertas. Las propias unidades rooftop proporcionan toda la energía necesaria al módulo, que está gestionado por el controlador de la unidad. Gracias a la rueda entalpia giratoria, tanto el calor sensible como el latente se transfieren de la corriente de aire de escape a la corriente de aire exterior, lo cual hace que el sistema sea más eficiente desde el punto de vista energético en comparación con los intercambiadores de calor de placas convencionales. El módulo ha sido diseñado íntegramente por Trane y se ha optimizado para minimizar la pérdida de presión general en el sistema. La rueda giratoria suele contar con la certificación Eurovent.

Circuito de recuperación de energía termodinámica (ERC) 

El sistema integrado se caracteriza por un circuito frigorífico de alto rendimiento específico que utiliza el aire de extraccion para precalentar y preenfriar el aire de renovación introducido en el edificio. Al recuperar el calor del aire de escape, la capacidad general de la unidad puede incrementarse en hasta un 25% en unas condiciones de funcionamiento habituales sin que se produzca un impacto significativo en el consumo de energía. Por tanto, el rendimiento general de la unidad rooftop se ve incrementado. Para maximizar el rendimiento de la unidad, en particular en condiciones de carga parcial, siempre se da prioridad al circuito de recuperación de energía sobre el circuito frigorífico de la unidad principal cuando se cumplen los requisitos de capacidad. Gracias al circuito frigorífico adicional y al control más preciso del aire de escape, el sistema ERC de Trane garantiza un mayor rendimiento en comparación con sistemas alternativos que utilizan la batería exterior.

 

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· Control de la presurización del edificio · 

En caso de que la pérdida de presión del conducto de retorno sea elevada, superior a 150 Pa, existen diversas opciones de escape para controlar la presurización del edificio.

Compuerta de descarga barométrica 

Generalmente, la sobrepresión máxima recomendada en el interior de un edificio es de entre 12 y 25 Pa. Una sobrepresión excesiva puede conllevar efectos no deseados, como puertas con una hermeticidad excesiva, aire silbando a través de las puertas y las ventanas, etc. La compuerta de descarga barométrica utiliza la gravedad para liberar la presión siempre que se introduce aire de renovación en el edificio. 

 

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Es recomendable utilizarla cuando la aplicación demanda unos porcentajes de aire de renovación fijos del 25%, aproximadamente. Cuando la pérdida de presión del aire de retorno es superior a la sobrepresión del edificio permitida por el cliente (por ejemplo, 25 Pa), las compuertas de descarga barométrica se abren. La compuerta de descarga barométrica se encuentra instalada bajo la sección del aire de renovación y se proporciona de serie con el economizador para la configuración de la impulsión de aire vertical. Se proporcionan una o dos compuertas, en función del tamaño de la unidad.

Ventiladores de extracción 

Los ventiladores axiales de extracción de varias velocidades funcionan en combinación con las compuertas de descarga barométrica para proporcionar una descarga de presión del aire cuando se utilizan unos porcentajes elevados de aire de renovación. Se recomienda utilizar esta opción cuando existe una pérdida de presión máxima de 150 Pa en el conducto de retorno. Los ventiladores de extracción, que se encuentran instalados en la sección del aire de renovación antes del economizador, solo se activan cuando el porcentaje de aire de renovación supera un valor predeterminado y la compuerta de descarga barométrica ya no puede compensar la sobrepresión. Es posible expulsar hasta el 50% del caudal de aire nominal, en función de la pérdida de presión en el conducto del aire de retorno.

Bancada de retorno 

Se recomienda utilizar la bancada de retorno cuando existe una pérdida de presión importante en el conducto de retorno (de hasta 250 Pa). Esta opción permite realizar un control más preciso del caudal del aire de retorno y lo equilibra con el caudal del aire de impulsión, en particular cuando el ventilador de impulsión no es suficiente para compensar la presión estática de impulsión y retorno (ESP). La bancada de retorno está instalada debajo de la unidad y cuenta con un ventilador EC sin envolvente integrado en el módulo. Se incluyen uno o dos ventiladores sin envolvente, en función del tamaño de la unidad. La totalidad del suministro de energía del módulo corre a cargo de la propia unidad rooftop. La bancada también está equipada con una compuerta adicional para el aire de extracción. Es posible utilizar esta bancada en las aplicaciones de impulsión de aire tanto horizontal como vertical.

Como resumen a los diferentes escenarios de presurización podemos recoger los siguientes datos:

 

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