Extraído de
Cómo diseñar una climatización y ventilación eficiente en locales y viviendas
Las instalaciones de climatización de locales y viviendas, suponen un porcentaje alto en el consumo energético total de los edificios, para alcanzar el confort térmico deseado por sus usuarios. La ventilación y la climatización de los espacios en los que vivimos y trabajamos cada día, influyen en la calidad del aire interior de los mismos. Ahora que empieza a subir la temperatura con la llegada del verano, hemos pensado que podía ser una buena idea dedicar un post a sistemas de climatización de pequeña potencia en locales y viviendas (aire-aire).
Sistemas de climatización para viviendas
La ventilación en viviendas está regulada en el documento básico DB HE3 Calidad del aire interior, y suele ser un sistema independiente del sistema de climatización, no obstante, si es necesario considerar las cargas térmicas de la ventilación en el diseño de la climatización.
Los sistemas de climatización aire-aire por expansión directa más utilizados en viviendas, consisten en equipos partidos (split), con una o varias unidades exteriores que conectan con una o varias unidades interiores que pueden ser:
– de pared, techo o suelo en estancias como dormitorios, salones, etc.
– unidad interior con conductos que distribuyen el aire climatizado hacia las diferentes estancias de la vivienda.
Sistemas de climatización en locales
El RITE, modificado por el RD 238/2013 de 5 de Abril, regula las instalaciones térmicas, así como los sistemas de ventilación en locales. Dicho reglamento contiene exigencias normativas respecto de la ventilación, el filtrado del aire y la recuperación de calor que se deben aplicar, muy ligados a los sistemas de climatización.
Los sistemas de climatización que vamos a considerar, serán sistemas todo aire mediante expansión directa del refrigerante, para una potencia nominal menor de 70 kW, y generalmente serán sistemas formados por dos subsistemas (mixtos):
– Subsistema de Unidad de Tratamiento de Aire (UTA) encargado de filtrar el aire antes de introducirlo en el local, y que podrá o no realizar el tratamiento térmico del mismo, y podrá o no incluir recuperador de calor del aire que se extrae al exterior.
– Subsistema de unidades terminales (split) que pueden ser de techo, pared, suelo o con conductos, y que están conectadas generalmente a una/s unidad/es exteriores.
Aspectos fundamentales en el diseño de la ventilación en locales climatizados
Los sistemas de ventilación, de las instalaciones de climatización, diseñados según el RITE, debenconsiderar la impulsión de aire exterior a los locales, ya que en condiciones extremas de invierno o verano aporta una carga térmica que hay que vencer, en el interior del local ya climatizado, por lo que un mal diseño puede afectar negativamente desde el punto de vista energético.
Algunos aspectos fundamentales relacionados con la eficiencia energética, que hay que considerar en el diseño de la ventilación son:
– No ventilar más de lo necesario.
– Free-cooling: aprovechas las condiciones térmicas del exterior cuando sean idóneas para enfriar el local mediante el uso del sistema de ventilación exclusivamente. Obligatorio en subsistemas de climatización del tipo todo aire, de potencia nominal mayor a 70 kW en régimen de refrigeración.
– Enfriamiento nocturno. Entre las 5 y las 8 AM, la temperatura es más baja y puede ser utilizada como ventilación nocturna, ahorrando así energía.
Sistemas de climatización aire-aire expansión directa sin recuperador de calor
Las soluciones más comunes para este tipo de sistemas, en los que no es necesaria la instalación de recuperador de calor, son:
1. Sistema mixto independiente con ventilación con y sin tratamiento térmico
Se trata de un sistema formado por dos subsistemas independientes: el sistema de ventilación aporta aire del exterior, tratado térmicamente o no, y lo impulsa en el local, de manera independiente a las unidades terminales de climatización, que tratan el aire interior.
En este caso, las unidades terminales de deben diseñar teniendo en cuenta las cargas de la ventilación. Además se deberá asegurar la correcta distribución del aire de ventilación. La unidad de tratamiento del aire, puede tratar el mismo térmicamente, para resolver la carga que hay que vencer en las condiciones extremas de invierno y verano, simplemente atemperándolo o bien hasta igualar las condiciones interiores; también puede ser una resistencia eléctrica que actúen en invierno.
2. Sistema mixto con ventilación conectada a las unidades interiores
Se trata de un sistema en el que el aire de ventilación está conectado a la aspiración de las unidades terminales interiores siempre que el caudal de aire del primero no sea muy superior al de las unidades terminales. La solución consiste en limitar a un porcentaje del caudal impulsado por la unidad, la cantidad de aire exterior que pueda entrar en los equipos.
3. Sistemas mixto con equipo compacto
Consiste en utilizar un equipo compacto de climatización, y no partido (split). En este caso, dicho equipo toma y expulsa el aire por la fachada del local. También incorpora una unidad de ventilación debido a las pérdidas de presión en el equipo compacto.
4. Sistema todo aire
En el sistema todo aire, existe un único equipo que realiza el tratamiento térmico y el filtraje del aire de ventilación tomado desde el exterior, y previamente a su impulsión en el interior del local. La unidad de climatización interior va directamente conectada a la unidad de tratamiento del aire.
Es fundamental instalar una sonda de CO2 en el circuito de retorno para garantizar que la ventilación se realiza adecuadamente y de manera suficiente. Por otro lado, la instalación de unasonda de temperatura del aire exterior permite la realización de enfriamiento gratuito o free-cooling.
Sistemas de climatización aire-aire expansión directa con recuperador de calor
Las instalaciones térmicas incorporarán subsistemas que permitan el ahorro, la recuperación de energía y el aprovechamiento de energía residual. Esto es lo que dice el RITE en artículo 12. Eficiencia energética, apartado 5. Por otro lado, en su IT 1.2.4.5.2, el RITE obliga a instalar un recuperador de energía del aire expulsado, en aquellos sistemas de climatización de los edificios, en los que el caudal de aire expulsado al exterior mecánicamente, sea superior a 0,5 m³/s (IT 1.2.4.5.2).
Cuando se instale recuperador de calor hay que conducir la extracción del aire, e instalar uncontrolador del sistema para que el ahorro en emisiones de CO2 mediante el recuperador de calor sea superior en emisiones de CO2 debidas al consumo eléctrico de los ventiladores. En estos sistemas todo aire existe la opción de instalar un sólo equipo que asuma las dos funciones de filtrar el aire antes de impulsarlo, así como tratarlo térmicamente.
1. Sistema mixto independiente
Está formado por dos subsistemas indendientes: un subsistema de una o varias unidades terminales interiores (cassette o por conductos) conectadas a una o varias máquinas exteriores; y un subsistema de tratamiento del aire que incorpora el recuperador de calor. Existen rejillas de impulsión y extracción de aire, independientes de las tomas para impulsión y toma de aire del aire climatizado.
2. Sistema mixto con ventilación conectada a las unidades interiores
El sistema está formado por una máquina de tratamiento de aire (incorpora recuperador) que toma el aire de ventilación (impulsado), y se conecta a la aspiración de las unidades de conductos. De esta manera el aire que entra al local se climatizado por la unidad terminal, y de ahí se distribuye para ser repartido en el local donde se impulsa.
Existe un retorno que vuelve a ser climatizado por un lado, y otras rejillas de extracción para expulsar el aire hacia el exterior, pasando previamente por el recuperador.
Las limitaciones de este sistema puede ser que las unidades terminales no sean capaces de impulsar el caudal de aire necesario para la ventilación. También se deberá estar atento a que no se genere demasiada presión en la conexión de la aspiración de las unidades terminales, al caudal de aire que entra desde el exterior debido a la ventilación (compuertas o variador de frecuencia del ventilador del recuperador).
3. Sistema todo aire
Se trata de un sistema más compacto ya que se utiliza un único equipo para climatizar el local. Es un sistema muy recomendable en locales de alta ocupación en los que se puede climatizar únicamente con el sistema de ventilación, por lo que la carga térmica debida a ventilación es superior al resto de cargas térmicas. La unidad exterior de climatización está conectada a la unidad de tratamiento del aire, que trata térmicamente el aire de impulsión, después de pasar por el recuperador.
Zonificación
La zonificación tendrá como objetivo alcanzar el bienestar y obtener ahorro en el consumo de la energía en los espacios interiores climatizados. Además la compartimentación de los espacios interiores, así como la orientación, uso, ocupación y horario de funcionamiento, serán parámetros a tener en cuenta en la división del sistema en subsistemas.
Uso de renovables y de energías residuales
Parte de las necesidades energéticas para satisfacer la demanda térmica podrán o deberán ser cubiertas por sistemas de energías renovables o calor residual, de manera que se alcance los objetivos de ahorro de energía primaria y de emisiones de CO2 que establece el CTE. Dichas limitaciones serán consideradas en el diseño y selección de los equipos teniendo en cuentacriterios de balance energético y rentabilidad económica.
Las fuentes de energía renovable y el calor residual pueden ser aquellas que estén integradas en la propia instalación del local, o bien que provengan de una red de distribución de distrito.
Trabajar con arquitectos (y otros miembros del equipo, como los ingenieros de estructuras) en el diseño del concepto de los servicios del edificio.
Pablo J. Rodríguez 