Enfriar espacios mediante sistemas hidrónicos se presenta como una oportunidad para espacios residenciales y comerciales pequeños con interesantes ahorros energéticos y generación de condiciones óptimas para los usuarios.
Tradicionalmente, los sistemas radiantes han sido utilizados para calefacción al circular un fluido caliente a través de tubería de PEX (polietileno entrecruzado) o cobre puesta dentro del piso, en paredes o techos. Esta energía viaja a través de la superficie sin calentar el espacio en sí mismo, sino que nivela la temperatura de objetos u otros elementos que están más fríos al entrar en contacto suyo.
El enfriamiento radiante tiene el mismo principio, excepto que se usa un fluido frío mediante circuitos de tubería o tapetes de tubería capilar colocados normalmente en paredes y techos. Estos elementos absorben entonces la energía radiante de las personas y sus alrededores disminuyendo con esto la temperatura del espacio de manera uniforme.
Diferencia entre sistemas hidrónicos y de aire
La mayor diferencia entre un techo de enfriamiento radiante y un sistema de enfriamiento por aire es la energía utilizada para transportar el frio. El enfriamiento por aire usa sólo convección, mientras que los techos radiantes usan una combinación entre radiación y convección. Esta cantidad de transferencia de temperatura radiada puede ser de 55% y la convección usa el porcentaje restante. Con techos radiantes, la transferencia térmica ocurre a través de una red emisora de ondas provenientes de los usuarios que desprenden calor y sus alrededores hacia un techo frío. Por otra parte la convección primeramente enfría la habitación por el contacto con el techo frío, creando corrientes convectivas en el espacio que transfieren el calor de su fuente hacia el techo donde es absorbido.
Tradicionalmente, los sistemas HVAC están diseñados para trabajar todo el tiempo con aire. A su vez los sistemas hidrónicos tienen una parte de aire y otra de agua que separa las tareas de ventilación y acondicionamiento térmico en espacios al utilizar la distribución primaria aérea para cumplir con los requerimientos de ventilación, y el sistema secundario de distribución hidráulica para acondicionar la temperatura del espacio. Estos sistemas reducen la cantidad de aire transportado en construcciones significativamente porque la ventilación es provista por sistemas de aire exterior sin afectar la fracción de aire recirculante.
La radiación provee la mayor parte del enfriamiento, usando al agua como medio de transporte. Gracias a las propiedades físicas del agua, los sistemas de enfriamiento radiantes hidrónicos pueden remover una determinada cantidad de energía térmica usando menos de 5% de energía en ventiladores que de otra manera podría ser necesaria. La separación de las tareas de ventilación y enfriamiento no sólo mejora las condiciones de confort, sino que además mejora la calidad de aire interior, así como el control y zonificación del sistema. Los sistemas hidrónicos combinan mecanismos para controlar la temperatura de las superficies de espacios con sistemas centrales de manejo de aire.
De esta manera la mayor parte del enfriamiento es provisto por radiación, usando al agua como medio de transporte, que gracias a sus propiedades físicas permite remover buenas cantidades de calor usando menos de 5% de la cantidad de energía que sería necesaria para accionar ventiladores en una aplicación similar. La separación entre enfriamiento y ventilación no sólo mejora las condiciones de confort, sino que también incrementa la calidad del aire interior además de permitir el control y zonificación del sistema.
El enfriamiento de construcciones no residenciales en EE.UU. contribuye significativamente al consumo de energía eléctrica y demanda pico de energía. Parte de la energía eléctrica usada para enfriar construcciones es usada por ventiladores que transportan aire frío a través de ductos. El componente energético típico se divide de la siguiente manera: 31% iluminación, 13% personas, 14% transporte de aire, y 6% por equipo (en la gráfica esto se considera como 62.5% con la etiqueta enfriamiento(aproximadamente 37% del consumo energético es utilizado en el transporte de aire y el remanente en la operación del compresor.
Dado que grandes superficies están disponibles para intercambio de calor en sistemas de enfriamiento hidrónico (normalmente todo el piso o techo), la temperatura de enfriamiento está apenas por debajo a la de la temperatura de la habitación, y por el hecho de que el refrigerante puede mantenerse a altos niveles de temperatura, el uso de bombas de calor con alto coeficiente de desempeño, torres de enfriamiento, enfriamiento nocturno, o alguna combinación de estas puede reducir el gasto energético. Al mismo tiempo los sistemas de enfriamiento reducen problemas por fugas en ductos ya que usan mucho menos aire de ventilación y debido a que el aire se acondiciona sólo para llegar a la temperatura ambiente y no precisamente para enfriarlo.
Otro beneficio es que la ventilación a través de sistemas DOAS y su trabajo de ductos necesita sólo 20% del espacio que requieren otros sistemas HaVAC, con lo que también se reducen costos. Estos sistemas pueden utilizarse exitosamente en espacios como: hospitales, oficinas, bibliotecas, museos y asilos, entre otros. Además los sistemas hidrónicos, en algunos casos (de acuerdo a las características de la tubería), pueden utilizarse para calefactar o enfriar los mismos espacios.
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Sistema exterior para manejo de aire (DOAS) Un nuevo sistema HVAC llamado DOAS (Sistema Exterior para Manejo de Aire – Dedicated Outside Air System) usa 100% de aire exterior en cada espacio acondicionado por medio de una unidad de aire de volumen constante con toda la recuperación energética. Además de ventilar cada espacio, el DOAS mejora el control de humedad y por consiguiente prácticamente elimina problemas de microbios o cualquier otra situación relacionada al síndrome del edificio enfermo.Su unidad exterior usa equipos de recuperación de energía total y rueda de entalpía para refrescar y humedecer el aire exterior durante el verano. Esto ayuda a reducir la carga térmica y con ello es posible tener equipos de refrigeración más pequeños, y la rueda de entalpía funciona también durante el invierno permitiendo el uso de plantas más pequeñas de calefacción y humidificación, y a su vez consumo energético.
Esta solución combinada con techos radiantes de enfriamiento disminuye la amenaza de contaminación, ya que no se recircula aire y por tanto no se liberan agentes biológicos o químicos en otras partes de la construcción. En cambio se diluyen o debilita la presencia de dichos agentes.
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