Una solución ideal para los tiempos actuales y las necesidades de ventilación en las diferentes verticales.
por Ing. José Arboledas*
Las necesidades de ventilación de los locales ocupados con presencia humana están recogidas en todas las Normativas y Reglamentaciones existentes. No es un caso aislado de RITE, Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios para España o de ASHRAE, American Society Of Heating, Refrigerating And A-C Engineers. A raíz de la aparición de SARS-CoV-2 se prevé el endurecimiento de estas Normas y Reglamentos y la aparición de nuevos estándares.
El problema se plantea cuando detectamos que las cargas térmicas asociadas a esta ventilación son altas, de hecho, la Reglamentación de EcoDiseño (Reglamento 1253/2014 de la Comisión Europea) establece que los recuperadores deben tener eficiencias elevadas, 73% para los fijos y 68% para los rotativos.
Este Reglamento 1253 ha sido uno de los cambios más significativos en el nuevo RITE 2021 (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios para España) que entró en vigor el 1 de julio de este año y que ha elevado esta eficiencia desde el nivel más bajo anteriormente contemplado del 44% al 73% citado. Aun así, los costes son altos y se deben intentar minimizar, además, ¿qué ocurre cuando esta Normativa no se ha cumplido y ahora se debe ventilar un local previamente no ventilado? ¿Se debe remodelar la instalación completa? La respuesta al final del artículo.
Los costes energéticos
En conversaciones mantenidas en el mundo de la climatización, pocas veces se han evaluado los costes energéticos de las cargas de ventilación en locales, se toman como una carga más y se actúa como indica la Reglamentación, se instalan recuperadores y la potencia de los equipos se adapta a ella.
Veamos un par de ejemplos:
Si queremos ventilar con aire neutro, aire con condiciones de retorno, una sala con condiciones de diseño 27°C/46.9HR% con un aire exterior a 35°C/40.3HR%, necesitaremos 5.98 kW para cada 1.000m³/h. Si consideramos un EER de 2.8 (kW/kW), el consumo energético es de 2.13 kW eléctricos.
Gráfico 1.
Con Reglamentación RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios para España) esto equivale a:
• IDA 3 o aire de calidad media: 34 personas en un comercio
• IDA 2 o aire de buena calidad: 22 personas en un aula
• IDA 1 o aire de óptima calidad: 13 personas una clínica
Estos datos son muy similares a los de ASHRAE (American Society Of Heating, Refrigerating And A-C Engineers), ya que, si exige menos tasa de ventilación por persona, si ventila también el espacio, cosa que RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios para España) no contempla. Claro está que estas ocupaciones son normalmente mayores y las potencias necesarias múltiplos de esta.
El caso se agrava cuando queremos insertar aire ya climatizado, en este caso la inyección de aire a 18°C/98HR% implica una potencia de 6.55 kW frigoríficos. Si consideramos un EER de 2.8 (kW/kW, el consumo energético es de 2.34 kW eléctricos.
Gráfico 2.
Obviamente estos números deben ser evitados y ningún diseñador en su sano juicio aconsejaría esta solución, que por si no lo habéis notado, está fuera de cualquier Reglamentación.
La recuperación pasiva
Todos conocemos la recuperación pasiva, flujos de aire que ceden energías residuales de los aires de extracción, aún en buenas condiciones térmicas, para pre-adecuar el aire exterior de ventilación a las condiciones interiores y minimizar la potencia de los equipos de climatización. Los intercambios pueden ser solo térmicos, intercambiadores de placas, o termo-higrométricos, intercambiadores rotativos que ceden energía y humedad.
Estos últimos están quedando apartados por la recirculación existente entre la expulsión de aire y la inyección de aire, aire retornado que por SARS-CoV-2 ya no es deseado. Suponemos que los nuevos equipos de este tipo contemplarán este problema y lo solucionarán.
Gráfico 3.
Para el caso que nos ocupa un recuperador de flujo cruzado con un 73% de eficiencia nos daría aire de ventilación en las siguientes condiciones.
El aire suministrado sería un poco alto para considerarlo aire neutro pero válido para ver como trabaja el equipo.
En este caso la potencia para dejar el aire aportado por el recuperador en condiciones de aire neutro sería de 3.96 kW para cada 1.000m³/h. Si consideramos un EER de 2.8 (kW/kW), el consumo energético es de 1.41 kW eléctricos. (Recuerden este dato de consumo, lo tomaremos como referencia en la comparativa final).
Gráfico 4.
Curioso, no se ahorra un 73% de la potencia necesaria, solo un 33%. Lógico, solo estamos trabajando en la parte sensible de la potencia, la potencia latente queda intacta y en el global tiene un alto peso. Este es otro aspecto pocas veces contemplado, la humedad absoluta del aire, la confusión entre humedad absoluta y relativa, que un aire con menor humedad relativa contiene menos agua en él. Es un error muy extendido, la humedad relativa es relativa y depende de la temperatura seca del aire.
La recuperación activa
El concepto que puede que no sea tan conocido es el de la recuperación activa, recuperación frigorífica también llamada. Esta tecnología se basa en la multiplicación de la energía del aire interior que va a ser expulsado al pasar por la batería de condensación del circuito frigorífico que climatiza el aire exterior de ventilación. Aunque parece un trabalenguas, el gráfico a continuación lo explica claramente.
Gráfico 5.
Tomemos un equipo compacto aire-aire y unamos sus bucles de aire de condensación y evaporación, pero con cuidado.
El aire interior que se va a expulsar está en muy buenas condiciones térmicas (27°C/46.9%HR) y es pasado por la condensadora del circuito frigorífico. El aire del exterior, que queremos transformar en aire de ventilación climatizado se pasa por la evaporadora y el resultado es una potencia frigorífica de 6.55 kW, igual que el caso de la combinación recuperador más batería de frío anterior, pero con un EER de 4.4 (kW/kW), un consumo energético de 1.49 kW. En este caso lo que se evita es la instalación del recuperador.
Realmente la recuperación activa funciona. ¿Qué ocurriría si aunamos ambas tecnologías?
La recuperación activopasiva
La unión de ambas tecnologías crearía este tipo de equipo compacto de muy fácil instalación, ningún conducto extra de los normales de un equipo de clima, única carcasa, una sola instalación, todo son virtudes.
De nuevo tomamos un equipo compacto y, con cuidado, hacemos que el aire interior a expulsar pase por el recuperador y por la condensadora. El aire exterior para climatizar se atempera en el recuperador y se pasa más tarde por la evaporadora. Esta combinación aúna dos tecnologías de recuperación, la pasiva y la activa.
Gráfico 6.
La potencia que debería aportar el circuito frigorífico sería la calculada 3.98 kW, pero con un consumo de 0.90 kW. Un ahorro del 36% en el consumo del equipo ActivoPasivo.
Ahora sí podemos decir que la conjunción de recuperación activa y pasiva es la solución a la ventilación de locales.
Hagamos historia: Si tabulamos los resultados de los consumos energéticos de las diferentes tecnologías se observa:
Gráfico 7.
Gráfico 8.
Como se puede observar, la respuesta a la pregunta sobre cómo insertar en Reglamentación los locales no adheridos a ella es simple. Estos equipos no interfieren con la instalación existente, un nuevo recuperador de calor introduce cargas térmicas que la instalación inicial no contemplaba, por lo que nos encontramos con instalaciones subpotentes, se necesitarían nuevos equipos de climatización para compensar esta ventilación.
La elección radica en si queremos introducir aire neutro o climatizado, quizás la instalación existente se quedó corta. La respuesta desde el punto de vista de un experto en climatización y ventilación es que el aire debe insertarse climatizado.
Para ambos casos la solución es completamente válida y solo precisa de una acometida eléctrica, no existen unidades exteriores ni tiradas de tuberías, solo alimentación eléctrica y un lugar estratégico donde ubicarlo.
*Ing. José Arboledas, Responsable de Formación y Proyectos Especiales de Keyter - [email protected]
