El abecé de un sistema VRF (II)

Continuamos con el desarrollo de este artículo que explica al detalle todas las características de la tecnología VRF. 

por Lennox

En la primera parte publicada en la edición anterior se definió el significado del VRF, evolución del sistema y algunos componentes técnológicos. Continuamos ahora desglosando esta tecnología que cada vez más es tenida en cuenta para los nuevos proyectos.

Funcionamiento silencioso
Los niveles de ruido de las unidades VRF de exteriores son similares a los de las  unidades interiores de otros sistemas de climatización. Los niveles de ruido de las unidades VRF de interiores suelen semejarse a un susurro. Muchas unidades interiores son tan silenciosas que es difícil notar que están en funcionamiento hasta que se observa el movimiento de las rejillas.

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Amplia zonificación
Con los sistemas de recuperación de calor es posible realizar un elevado control de cada zona. Los usuarios pueden controlar la temperatura en su propio entorno suministrando enfriamiento o calefacción cuando y donde se requiera. Cada unidad interior controla su propio entorno mediante la detección de la temperatura del aire de retorno y el consiguiente control de la válvula de expansión electrónica incorporada. Esto brinda un elevado nivel de confort al usuario. Esta es una excelente solución para edificios con cargas variables y diferentes zonas. Es ideal para hoteles, escuelas y edificios de oficinas donde distintos usuarios quieren tener control sobre la temperatura de sus respectivas áreas. 


Temperaturas uniformes en cada zona
Una baja fluctuación de la temperatura implica que se obtienen temperaturas uniformes en cada zona.  La capacidad del compresor se ajusta a la capacidad de demanda de carga interna para lograr una temperatura uniforme en el espacio. Esto representa una mejora en el confort, en comparación con un sistema convencional de encendido/apagado. Gracias a que la capacidad del compresor se ajusta a la carga interna, el sistema funciona utilizando menos energía y ciclos de encendido y apagado, eliminando así las pérdidas entre ciclos. Al cumplir con la demanda de calefacción o enfriamiento real, hay menos fluctuación en la temperatura en cada zona individual. 

Adaptable a distintas aplicaciones
Los sistemas VRF son modulares, o escalables, en lo que se refiere a la capacidad del sistema. Es posible agregar varios módulos para satisfacer las capacidades de carga del diseño.


La versatilidad modular, las diferentes capacidades de las unidades exteriores y los múltiples tipos de unidades climatizadoras interiores, tanto con ductos como sin ductos, hacen del sistema VRF una solución ideal para una amplia gama de aplicaciones. Los diferentes tipos y tamaños de las unidades climatizadoras brindan flexibilidad de diseño para diferentes aplicaciones. Las unidades exteriores pueden ser instaladas en el techo, a nivel del suelo o en una sala de equipos con un adecuado ingreso y descarga de aire. 


Cuando el espacio por encima del techo es muy escaso, las unidades interiores sin ducto son una excelente elección. El hecho de que no haya ductos voluminosos hace que los sistemas VRF sean ideales para numerosos tipos de estructuras, entre otros, los edificios históricos. Las líneas de refrigerantes requieren mucho menos espacio que los ductos hechos de láminas de metal. 

Costos iniciales vs. costos de la vida útil:
Los costos iniciales de un sistema VRF, en comparación con los costos de un sistema de calefacción y refrigeración a cuatro tubos, son similares. Son los costos de mantenimiento en los que se incurre a lo largo de la vida útil del sistema los que se ven reflejados en el presupuesto.


El mantenimiento trimestral de un sistema VRF consiste en limpiar los filtros de la unidad interior, mantener los intercambiadores de calor interiores y exteriores limpios y revisar las bombas de condensación y drenajes para asegurarse de que no haya fugas ni obstrucciones. Por otro lado, los sistemas de calefacción y refrigeración a cuatro tubos requieren tratamiento del agua, mantenimiento de la torre de enfriamiento, mantenimiento de las bombas de circulación de agua, mantenimiento de la planta de calefacción central, además de  una gran cantidad de válvulas motorizadas y elementos de control que requieren un mantenimiento regular, sin mencionar el hecho de que se deben mantener limpios los intercambiadores de calor interiores y revisar los drenajes de condensación y las bombas, si se utilizan.

Menos invasivo:
La pequeña tubería del refrigerante hace que los sistemas VRF sean menos invasivos para la estructura. La tubería de refrigerante es mucho más pequeña que la tubería o el ducto de agua. En un sistema de calefacción y refrigeración de veinte toneladas el área de la sección transversal de la tubería de agua es diez veces más grande que la tubería del refrigerante. En un sistema de conductos similar, el área de la sección transversal del conducto es doscientos ochenta y cuatro veces más grande que la tubería de refrigerante.

No todos los sistemas VRF vienen en un diseño sin conductos, pero en un sistema VRF con conductos  las zonas individuales son más pequeñas, por lo que requieren conductos más pequeños. Un conducto más pequeño es más fácil de instalar en lugares donde el espacio es limitado. Como regla general, en un edificio de diez pisos se puede ganar un piso entero empleando tuberías de refrigerante en lugar de ductos. 


Los sistemas VRF requieren menos espacio para desplazar la misma cantidad de capacidad. Las tuberías de refrigerante ocupan cien veces menos espacio que un sistema de ductos.


Eficiencia energética:
Un sistema VRF sólo utiliza la energía requerida para satisfacer los requerimientos de la carga. Los sistemas VRF son extremadamente eficientes porque sólo emplean la energía necesaria para satisfacer la carga interna, especialmente en las operaciones a carga parcial. Dependiendo de la aplicación, la mayoría de los sistemas VRF operan a carga parcial el 60%- 80% del tiempo. 


En un sistema VRF de recuperación de calor, el calor residual generado por las unidades interiores que están enfriando áreas del edificio se utiliza para proporcionar capacidad de calefacción a otras unidades interiores que están brindando calor a diferentes partes del edificio, aumentando aún más la eficiencia del sistema.


La eficiencia se mide empleando cuatro parámetros: IEER, o índice de eficiencia energética integrada; EER, o índice de eficiencia energética; SCHE, o eficiencia en refrigeración y calefacción simultáneas; y el COP, o coeficiente de rendimiento. El uso de estos criterios de medición hace que los sistemas VRF sean, en general, altamente eficientes.

Otras ventajas:
En general, los sistemas VRF son bastante confiables. De hecho, cuando son instalados correctamente, rara vez presentan averías. Los sistemas VRF transfieren calor con refrigerante, no con agua, de modo que no se requieren  torres de enfriamiento ni bombas de circulación.


La unidad VRF exterior, o condensador, puede ser instalada en muchos lugares según la aplicación. Las unidades exteriores se pueden instalar a nivel del suelo, en el techo, o casi en cualquier ubicación entre ambos. Los sistemas VRF no requieren una sala de equipos y ello es posible tener más espacio utilizable. No obstante, si se requiere de una sala de equipos para la aplicación, las unidades VRF exteriores se pueden instalar en interiores.


El arranque suave del compresor con sistema inverter elimina la corriente de arranque corriente de rotor bloqueado. Una baja ampacidad mínima del circuito (MCA) permite tener un cable más pequeño que puede representar un ahorro sustancial en proyectos de gran magnitud con varios sistemas. En  proyectos de reacondicionamiento esto puede significar que el suministro eléctrico existente será suficiente para el sistema VRF. Los reacondicionamientos de los sistemas a cuatro tubos pueden exceder el suministro eléctrico existente.


Por último, las unidades VRF exteriores pueden caber en un ascensor estándar lo cual permite ahorrar tiempo y dinero. Las instalaciones de climatización tradicionales en lugares de difícil acceso como el centro de Dallas requieren grúas y otros equipos pesados e incluso cerrar las calles durante varias horas. Una unidad VRF exterior pesa hasta 600 libras, aunque necesita menos personas para su desplazamiento en un elevador de carga, siempre se deben respetar las precauciones de seguridad correspondientes. 


Condiciones del diseño:
Muchos elementos entran en juego al diseñar un sistema VRF. Uno de ellos es el diseño del espacio, ¿cómo se va a utilizar el espacio, qué tipos de unidades interiores y exteriores se van a utilizar?, ¿qué consideraciones sobre la carga de  calefacción y enfriamiento son necesarias? ¿cómo se van a disponer las tuberías de refrigerante y la tubería de condensación? También se deben tener en cuenta el confort térmico de los ocupantes, las limitaciones de la zona y la confiabilidad. 


El uso que se le da a un edificio es un factor importante para decidir si un sistema VRF es la opción más adecuada. Los edificios con muchas zonas pequeñas se benefician de un sistema VRF.


Las condiciones a carga parcial son aquellas en las que los sistemas VRF más se destacan. Debido a que el compresor sólo proporciona la capacidad necesaria para satisfacer la demanda, el sistema sólo utiliza la energía necesaria. Cuando la carga es baja, el uso de energía también es bajo. A medidas que más unidades interiores requieran enfriamiento, el compresor aumenta la velocidad  para  abastecer la demanda.


Las cargas en un edificio pueden variar de forma significativa. Por ejemplo, en invierno la mayor parte de un edificio tiene una carga de calefacción. Sin embargo, algunas áreas como las zonas de cafetería y cocina casi siempre tienen una carga de enfriamiento debido al calor generado al preparar y servir los alimentos. Los hornos, los refrigeradores y los aparadores refrigerados donde se exhiben los alimentos generan mucho calor, incluso en el invierno. Un cuarto de máquinas también puede tener una carga de enfriamiento la mayor parte del tiempo, debido a los equipos que funcionan en su interior. Un sistema VRF puede suministrar de forma simultánea calefacción y enfriamiento, atendiendo las necesidades de calefacción del espacio de oficinas del edificio, y al mismo tiempo satisfaciendo las demandas de enfriamiento de la cocina y los cuartos de máquinas.

Otro aspecto importante es determinar qué tipo de unidades interiores funcionan mejor para la construcción y para los ocupantes. ¿Hay espacio para ductos en el edificio? ¿Los ocupantes compartirán un espacio común, como una sala de espera? ¿Los ocupantes necesitan tener su propio control de temperatura? ¿Son mejores para este caso las unidades de montaje en pared o las de techo?


Cuando diseñe la red de tuberías del refrigerante debe tener en cuenta cómo va a distribuir la tubería. ¿Qué obstáculos, como vigas estructurales, existen dentro del edificio? ¿Cómo va a trabajar a su alrededor? Cada curvatura o codo de la tubería del sistema tiene un factor de longitud equivalente que debe tenerse en cuenta en los parámetros de longitud de la tubería. Las curvaturas y los codos excesivamente grandes pueden afectar el rendimiento del sistema. Es necesario tener cuidado al determinar qué recorrido se va a seguir.


Diversidad del diseño
La diversidad permite que la capacidad total de la unidad interior sea mayor que la capacidad total de la unidad exterior. Por lo general, se puede aplicar una diversidad de 130% a un edificio. Esto quiere decir que las unidades interiores pueden tener una capacidad conectable de 130% por encima de la capacidad en exteriores. Esto no significa que la unidad exterior funcionará a 130%, 100% es el máximo de capacidad a la que la unidad exterior puede funcionar. La verdadera diversidad significa que no todas las unidades interiores funcionarán en un modo particular en un momento dado, la carga interna cambia durante el día, por lo que la capacidad de la unidad exterior puede ser modificada para ajustarla a los requerimientos de cada unidad interior.

A medida que las cargas solares en el edificio se desplazan a lo largo del día, un sistema VRF puede cambiar para ajustarse a esa carga proporcionando la capacidad que necesita cada zona.

Debido a que las cargas de los ocupantes cambian a lo largo del día, un sistema VRF de recuperación de calor puede modificar la capacidad para ajustarse a la carga.

¿Cómo es la distribución del edificio? ¿Hay un núcleo que necesita un enfriamiento diferente al del exterior del edificio?

Normas regionales y de la industria:
¿Los sistemas VRF están en capacidad de cumplir con las normas de ASHRAE? ¡Por supuesto que sí! Las normas regionales, estatales y de la industria son un factor fundamental en cualquier sistema CVAC, y los sistemas VRF no son la excepción. De hecho, las normas ASHRAE se aplican al edificio en su conjunto, no sólo al sistema de climatización. Los sistemas VRF de recuperación de calor VRF y de bombas de calor pueden diseñarse de conformidad con las normas y los códigos regionales, estatales y de la industria.


La norma 15 de ASHRAE establece las medidas necesarias para proteger  la vida, la integridad física, la salud y la propiedad y prescribe los requisitos de seguridad que se deben seguir en el diseño, la construcción, la verificación y la inspección de los sistemas de enfriamiento.


La norma 34 de ASHRAE clasifica los refrigerantes según su nivel de toxicidad e inflamabilidad, y establece los niveles aceptables de concentración de refrigerante dentro de un espacio. Esta norma que causa mucha confusión. Los sistemas VRF y los edificios que los albergan pueden diseñarse para garantizar la seguridad de los ocupantes y cumplir con esta normai.
La norma 62 de ASHRAE proporciona orientación sobre los requisitos de ventilación de aire fresco que deben cumplir un edificio ocupadoii.


Conclusión
La tecnología VRF combina varias unidades interiores de climatización con una sola unidad de condensación exterior que hace circular el refrigerante, el medio de enfriamiento y calefacción. El sistema VRF de Lennox ajusta continuamente la capacidad mediante la alteración continua de la velocidad del compresor, en función de la demanda de cada unidad interior, disminuyendo el consumo de energía y reduciendo las facturas de servicios públicos. Cada unidad interior funciona a un valor de temperatura preestablecido, y las unidades interiores conectadas a un solo sistema de recuperación de calor pueden funcionar simultáneamente tanto en modo de calefacción como en modo de enfriamiento, según se requiera. Esta flexibilidad de la zonificación es ideal para proporcionar un confort óptimo en una amplia variedad de espacios comerciales, como oficinas, hoteles, unidades de salud, estructuras multifamiliares, locales comerciales, centros de educación y restaurantes, entre otros.

La innovadora tecnología, el diseño único y la instalación discreta del sistema dentro de las paredes del edificio dan a los ingenieros, contratistas y propietarios flexibilidad en el diseño, y al mismo tiempo les permite maximizar el ahorro de energía.
Un sistema VRF puede ser la solución ideal para muchas aplicaciones de calefacción y enfriamiento. Permita que los expertos de Lennox VRF trabajen con usted para encontrar la solución VRF que mejor se ajusta a las necesidades de su edificio. El sistema VRF de Lennox, que cuenta con una línea completa de unidades de recuperación de calor, bomba de calor y unidades interiores con ductos y sin ductos, así como controladores centralizados y locales, podría ser el sistema correcto para usted.

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