ANÁLISIS ENERGÉTICO DEL AIRE ACONDICIONADO EN NUEVOS EDIFICIOS

Con respecto a la energía el consumo de aire en edificios de nueva construcción ofrece dos alternativas:

  1. Ajustarse estrictamente a las recomendaciones y limitaciones normativas, que permiten muy poca originalidad o variación comercial, especialmente si se ha de obtener una ventaja sustancial en el costo inicial. Es el planteamiento más directo.
  2. Demostrar a través de simulación por ordenador que el diseño propuesto es tan efectivo como el diseño establecido por ASHRAE. Este planteamiento llevará al sistema óptimo.

Muchos códigos energéticos siguen este patrón. Un planteamiento alternativo que está ganando popularidad es el uso de un presupuesto energético. Permite cualquier diseño que lleve a un consumo de energía anual por metro cuadrado menor de lo normativo o establecido.

Seguridad: Existen códigos de incendios, electricidad y ventilación que hay que cumplir. El tipo de controles, por ejemplo, puede verse afectado si los cables de control de baja tensión deben ser entubados, si las líneas neumáticas deben ser de cobre en lugar de plástico, etc. Los códigos de seguridad contra incendios pueden jugar un papel importante en determinar el mejor sistema, tipo de control y ubicación de los equipos de suministro de aire.

Características del edificio.

Configuración del edificio.- La configuración del edificio puede tener un efecto sustancial sobre la carga, consumo de energía y diseño de sistema adecuado. Las dimensiones, geometría y orientación; ubicación y espacio de sala de máquinas; espacio de o para conductos principales; y la cantidad (superficie) de vidrio pueden cambiar la selección del sistema óptimo de un tipo al otro.

Uso de espacio.- Es otro factor importante. Si el espacio está ocupado por el propietario del edificio y es posible dividirlo en zonas de antemano, se puede adoptar un sistema con flexibilidad limitada pero que puede ser muy efectivo desde el punto de vista energético y/o costo inicial inferior.

Un edificio especulativo (de arrendamiento), en cambio, necesita la combinación de flexibilidad y bajos costos finales para los arrendatarios.

En este caso, las cajas suministradas por sistema (bloques prediseñados a conectar con el sistema central) puede ser una buena solución, para evitar la necesidad de negociar con los ocupantes cada vez que se termine un espacio.

Los edificios de uso específico, como edificios hospitalarios, afectan al diseño a elegir, al igual que la superficie media de las zonas.

Por ejemplo, muchos hospitales requieren un sistema que pueda proveer tanto la calefacción como la refrigeración durante todo el año y a todos los espacios, lo cual descarta los sistemas interiores de refrigeración sola o de calefacción confinada de verano.

Volumen de zonas.- El volumen de zona puede tener un efecto bastante importante sobre el costo de un sistema. Un edificio rectangular en general debería tener un mínimo de nueve zonas por planta. El número de zonas adicionales depende de la aplicación del edificio así como de los requisitos de los arrendatarios. El costo instalado por m3/h de zonas de 425 m3/h es, en muchos casos, 2½ veces el costo instalado por m3/h de las zonas de 3,400 m3/h.

Fuente de energía y costo.- Muchas veces, la disponibilidad y costo relativo de distintas formas de energía (y las expectativas locales de cambios en costo y disponibilidad) determina el tipo de equipos de calefacción y refrigeración.

Comprobación del rendimiento energético.

Dadas las sugerencias sobre el diseño y limitaciones sobre costo inicial y características de edificio, el punto crítico del sistema HVAC y selección de equipos es la comparación energética.

Programas de análisis energéticos bien escritos, sofisticados y flexibles son herramientas valiosas. Los requisitos energéticos de un sistema se pueden minimizar siguiendo las siguientes recomendaciones:

  1. Aprovechar el calor producido por el sol, alumbrados y personas en el control del sistema de calefacción perimetral.
  2. Permitir que el volumen de aire primario acondicionado varíe hasta el mínimo en espacios tanto interiores como perimetrales en condiciones de cargas parciales. Asegurar un mínimo de circulación de aire en las zonas perimetrales mediante la cámara impelente siempre que esté satisfecho el requisito del mínimo aire de ventilación.
  3. Evitar, en la medida de lo posible, mezcla o recalentamiento. Los sistemas de control deben ser seleccionados para que la mala calibración de control no lleve a la necesidad de mezcla o recalentamiento.
  4. Si el recalentamiento es necesario, la temperatura del aire primario debe ser reajustada para minimizar la penalización por recalentamiento en condiciones de cargas parciales. Con las temperaturas del aire primario reajustadas, los terminales y difusores interiores de sólo refrigeración tendrán que ser sobredimensionados.
  5. Tomar el aire de retorno para la calefacción perimetral desde el punto lo más próximo posible al núcleo del edifico, para maximizar la recuperación de calor.
  6. No acondicionar el aire exterior, si se puede evitar. El aire de ventilación debe ser distribuido a las zonas interiores de sólo refrigeración cuando los códigos y diseño del edificio lo permiten. Mantener cerrado el aire de ventilación cuando el edificio está desocupado y durante los ciclos de precalentamiento.
  7. Optimizar el diseño de temperatura de aire de suministro para minimizar el consumo de energía. A medida que se reduce la temperatura del aire de suministro, se disminuye el consumo de ventiladores, se aumenta el del compresor, y la carga de aire exterior se aumenta.
  8. Minimizar las velocidades superficiales de las baterías y filtros, así como las pérdidas de cargas de los terminales y difusores. Utilizar diseños computarizados de conductos de recuperación estática para reducir la presión estática de los ventiladores y su potencia resultante.
  9. Utilizar controles de refrigeración, calefacción y tratamiento de aire que ofrezcan la máxima refrigeración gratuita sin penalización por calefacción, y descargar y reajustar los equipos de refrigeración para el máximo rendimiento a cargas parciales.
  10. Utilizar la calefacción localizada con regímenes nocturnos muy bajos cuando el edificio va a tener considerables periodos de desocupación. Para los ventiladores interiores durante los períodos desocupados, a menos que se requiera la filtración o ventilación para prevenir la acumulación de contaminantes debida a la continua descarga gaseosa.
  11. Maximizar el rendimiento de equipos de refrigeración adoptando alturas de elevación bajas y presiones se aspiración altas. En general, los equipos centrífugos o alternativos de tipo evaporador refrigerados por aire o agua resultan ser los más eficaces. No olvidar, sin embargo, los efectos de bombas y otros equipos auxiliares de refrigeración. Para equipos aero-refrigerados, considerar la incidencia de suciedad en los serpentines de condensador y la resultante degradación del rendimiento.
  12. Aprovechar la transferencia y recuperación de calor en la medida de lo posible. Comprobar que el calor neto ahorrado es superior a la energía consumida para conseguirlo. El calor debe estar disponible cuando sea requerido a menos que se disponga del sistema de almacenamiento. En el caso de adoptar bombas de calor, analizar la coincidencia de la cantidad y la disponibilidad de calor cuando sea requerido (incluyendo el efecto y costo de almacenamiento, en su caso). Prestar especial atención a los efectos de diversidad (requisito para capacidad de carga punta momentánea) a la hora de determinar el tonelaje instalado.
  13. En el caso de incorporar el almacenamiento térmico o acumulación, aprovechar la oportunidad para reducir la temperatura de refrigeración del aire de suministro y reducir el tamaño y costo de operación del sistema de distribución de aire.
  14. Utilizar un sistema de automatización central del edifico para programar la operación de equipos, proveer arranques tempranos optimizados en verano e invierno, controlar el rendimiento de los equipos al máximo, y controlar la demanda eléctrica.