3. medidas de ahorro de energÍa en...

Capítulo 3. MAEs

40 Trabajo Fin de Máster

Máster en Sistemas de Energía Térmica

S3GET-SS

José Sánchez Ramos

3. MEDIDAS DE AHORRO DE ENERGÍA EN SISTEMAS

3.1. ALCANCE

Las medidas de ahorro de energía en sistemas estudiados en este trabajo, son aquellas

que se han considerado más comunes, y a su vez, importantes para la mejora de

sistemas existentes. Además, estas medidas, salvo “control de ventilación por

demanda”, pueden ser simuladas en el software CE3, parámetro importante en su

elección.

Para ilustrar las medidas de mejora, justificar la forma de introducir una determinada

medida en el programa, y mostrar de una forma práctica los ahorros que se obtendrían

como consecuencia de la implantación de la misma, se expondrá previamente la

formulación utilizada en los programas simplificados de certificación energética de

edificios existentes. La expresión matemática de dicha formulación es la siguiente (X):

TSTPPFPCCLIMA CCCCC

AIRETSAGUATP

PF

REFIDEALREF

PC

CALIDEALCAL

CLIMA VCEVCEη

RDD

η

RDDC

Donde:

IDEALCALD demanda ideal de calefacción de los locales

IDEALREFD demanda ideal de refrigeración de los locales

AGUAV Volumen de agua vehiculado (demanda trasporte primario)

AIREV Volumen de aire vehiculado (demanda trasporte secundario)

IDEALCAL

REALPC

CALD

DRD Relación de demandas de calefacción

IDEALREF

REALPF

REFD

DRD Relación de demandas de refrigeración

PC

REALPC

PCC

Dη Rendimiento medio de la producción de calor

Capítulo 3. MAEs

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Trabajo Fin de Máster


S3GET-SS


PF

REAL

PFPF

C

Dη Rendimiento medio de la producción de frío

AGUA

TPTP

V

CCE Consumo específico del transporte primario (agua)

AIRE

TSTS

V

CCE Consumo específico del transporte secundario (aire)

Las expresiones anteriores se pueden interpretar de la siguiente forma: el consumo de

climatización de un edificio es la suma del consumo de sus sistemas de producción de

calor y frío, el consumo por transporte de agua y el consumo por transporte de aire.

Como ejemplos de sistemas de producción de calor y frío podemos mencionar las

calderas o las bombas de calor, los sistemas utilizados para el transporte de agua son las

bombas y los ventiladores son los sistemas de transporte de aire. Cabe destacar que en

edificios de viviendas y en pequeño y mediano terciario, no aparecen consumos debidos

a transporte puesto que los sistemas que dan servicio a este tipo de edificios carecen de

ellos. Lo anterior implica que si el edificio tiene sistemas en los cuales exista bombeo

de agua y/o movimiento de aire mediante ventiladores, y se quiere tener en cuenta su

efecto en el consumo, es necesario utilizar el método de grandes edificios terciarios.

La expresión anterior puede hacerse más general para incluir la contribución de sistemas

basados en fuentes de energía renovable:

CAL

SRCAL

CAL

IDEAL

CALCAL

PC

CAL

IDEAL

CALPC CR

RDDCR

RDDC

)1(

REF

SRREF

REF

IDEAL

REFREF

PF

REF

IDEAL

REFPF CR

RDDCR

RDDC

)1(

Donde se ha añadido a la expresión anterior la contribución de energías renovables para

satisfacer la demanda de calefacción y de refrigeración, que se ha indicado en la

ecuación mediante los siguientes términos:

CALCR Fracción (en tanto por 1) de contribución de energías renovables para

satisfacer demanda de calefacción

REFCR Fracción (en tanto por 1) de contribución de energías renovables para

satisfacer demanda de refrigeración

Además, el sistema que utiliza dichas fuentes de energía renovables puede tener un

rendimiento distinto del sistema de producción de calor que se indica en la ecuación

mediante las siguientes variables:

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


SRCAL Rendimiento medio estacional del sistema basado en fuentes renovables

para calefacción

SRREF Rendimiento medio estacional del sistema basado en fuentes renovables

para refrigeración

En edificios terciarios, para obtener el consumo total, habría que añadir al consumo de

climatización el consumo de iluminación que se expresa matemáticamente según:

nhSPotCILUM

Donde aparecen los siguientes términos:

Pot potencia instalada en cada zona en W/m2

S superficie de la zona

Nh número de horas de funcionamiento según el horario de uso del edificio

Siendo entonces el consumo total:

ILUMCLIMA CCC

El programa presentará como resultados los valores de cada uno de los parámetros que

afectan a la ecuación anterior en la situación inicial. Con la información contenida en

esta guía el usuario podrá estimar cual es la variación de los parámetros asociada a cada

una de las intervenciones contempladas. De tal forma que el usuario podrá introducir las

medidas de mejora en el programa a través de los parámetros anteriores, y obtener la

demanda, consumo y emisiones del edificio en esta nueva situación.

Las medidas de mejora de sistemas de climatización a su vez pueden dividirse en:

1. Medidas de mejora que aumentan el rendimiento: sustitución de calderas,

equipos autónomos y plantas enfriadoras, fraccionamiento de potencia e

incorporación de evaporación a condensadores de aire.

2. Medidas de mejora que disminuyen la relación de demandas: disminución de

pérdidas en distribución y acumulación, enfriamiento gratuito y recuperación de

energía del aire de extracción.

3. Medidas de mejora de sistemas de transporte: contribuyen a una reducción del

factor de transporte.

Las medidas bajo análisis en este trabajo son:

- Enfriamiento gratuito por aire exterior

- Recuperación de energía en el aire de extracción

- Enfriamiento evaporativo del aire primario

Capítulo 3. MAEs

43



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- Enfriamiento evaporativo en aero-condensadores

- Mejora del transporte de aire y agua

- Control de ventilación por demanda

El documento presenta cada medida de forma independiente y auto-contenida

(definición, integración, estimación de ahorros). La estimación del ahorro energético,

pretende dar un orden de magnitud de ahorro que supondría la instalación de la medida

según los principales parámetros que le afecten. Esta estimación es útil para la pre-

evaluación en CE3 de la situación mejorada a partir de la situación de partida del

edificio previamente simulado (véase Bloque 3 – CE3-GT: “Medidas de mejora”).

Capítulo 3. MAEs

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3.2. RECUPERACIÓN DE ENERGÍA DEL AIRE DE EXTRACCIÓN

3.2.1. DESCRIPCIÓN TÉCNICA

La recuperación de energía del aire de expulsión se basa en la instalación y operación de

un intercambiador de energía entre la corriente de aire exterior y la corriente de aire de

expulsión del edificio. Esto se hace porque las condiciones del aire exterior son en la

mayoría de las horas de funcionamiento diferentes a las condiciones del aire interior y

del aire de impulsión. Por ejemplo en régimen de calefacción, el interior se sitúa a 23ºC,

mientras que se debe de impulsar en el entorno de 30ºC, pero en el exterior se tienen

temperaturas de 10ºC.

Se habla de recuperación de energía, tanto en calefacción (se pre-calienta la corriente de

aire exterior) como en refrigeración (se pre-enfría). Además, la transferencia de calor no

sólo se produce de forma sensible (cambio de temperaturas entre las dos corrientes),

sino también latente (varía la humedad). Este tipo de recuperación se conoce como

entálpica.

La transferencia de humedad es útil en climas húmedos, en los que el aire exterior tiene

una excesiva humedad, que si entra en contacto con la batería de frío condensaría

suponiendo una pérdida de energía (para condensar el agua presente en el aire, se debe

absorber energía); por este motivo se pasa parte de esa humedad al aire de expulsión. Y

en climas muy secos, supone un trasvase de humedad desde la corriente de expulsión a

la corriente de ventilación, lo que ahorra el consumo de humidificación necesario para

mantener unas condiciones de confort.

3.2.1.1. Objetivo.

Utilización del aire de extracción para pre-tratar el aire exterior a introducir en la

unidad, reduciendo el consumo de climatización.

3.2.1.2. Grado de aplicabilidad.

Esta medida es interesante en todo tipo de edificios y en ambos regímenes de

funcionamiento (calefacción – refrigeración), siempre y cuando se combine con la

medida de enfriamiento gratuito por aire exterior, si no el régimen de refrigeración

puede no ser apropiado para esta medida.

Capítulo 3. MAEs

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a) Esta medida es aplicable cuando se dan las siguientes condiciones:

- Se tiene una toma de aire exterior en la unidad.

- Existe un caudal suficiente de aire de expulsión, conducido hasta el

recuperador.

b) Se debe dar la condición de que el aire exterior esté en unas condiciones tales que el

intercambio térmico sea favorable al mismo, es decir, si el aire exterior está en unas

condiciones apropiadas para emplearse como fuente de enfriamiento gratuito, el

recuperador debe ser by-paseado, ya que si no el aire exterior sería calentado con aire

interior.

3.2.1.3. Influencia sobre el consumo energético.

El pre-tratamiento del aire exterior con aire de extracción reduce la carga de ventilación

y por tanto la potencia frigorífica a dar por la planta enfriadora.

En instalaciones industriales la recuperación de calor tiene unas características de

explotación favorables que la hacen, casi siempre, rentable. Estas características se

resumen en estos conceptos:

- Se aplica de forma independiente de las condiciones climatológicas del lugar

- La duración anual de explotación del sistema suele ser mucho mayor que 2.000

horas, valor típico de instalaciones de acondicionamiento de aire

- La diferencia de temperatura entre los fluidos (aire exterior y aire de expulsión)

es, en general, elevada

Por esta razón el RITE obliga a la recuperación, fijando unos rendimientos mínimos del

intercambio y unas pérdidas de presión máximas.

3.2.1.4. Implementación técnica.

Depende esencialmente del tipo de recuperador a emplear. Con carácter genérico se

tendrá en cuenta que:

a) Será necesario hacer modificaciones en las redes de toma de aire exterior y

extracción para lograr su acoplamiento al recuperador. Debe haber una red de

extracción conducida, para poder hacerla pasar por el recuperador junto con la

de aire exterior.

b) Será preciso ajustar los ventiladores de impulsión y retorno para adecuarlos a la

pérdida de carga introducida por el recuperador.

Capítulo 3. MAEs

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c) Conviene la instalación de un módulo de saturación adiabática en la corriente de

expulsión, para en régimen de refrigeración, saturar esta corriente enfriándola

hasta su temperatura de bulbo húmedo y aumentar el enfriamiento de la corriente

de aire exterior (véase ahorro energético).

d) Es conveniente evaluar las condiciones del aire exterior (temperatura y

humedad), para que siempre que se trabaje en refrigeración y la entalpía del aire

exterior sea menor que la del aire retornado (o también de expulsión), no se

realice el intercambio entre las corrientes.

Esta afirmación se traduce en que se debe emplear el enfriamiento gratuito

siempre que sea posible hacerlo. En intercambiadores estáticos (véase el

siguiente punto), conlleva la instalación de un conducto by-pass, compuertas

motorizadas para dirigir el aire según convenga; y en intercambiadores

dinámicos la puesta en off del mismo.

Todo esto conlleva la unión al lazo de control de las instrucciones y acciones

necesarias para hacer compatible la recuperación de energía con otras medidas.

Figura 3. 1 Esquema de contol del freecooling combinado con el recuperador

3.2.1.5. Recuperador de energía.

El recuperador es un intercambiador en el que se debe producir la transferencia de

energía entre las dos corrientes de aire. Esta transferencia puede ser de dos tipos:

únicamente sensible, solo varía la temperatura de las corrientes involucradas; o sensible

Y<X hay recuperación

Corriente aire exterior

Control por temperatura / entalpía

X=T(ºC) / X=H(KJ/Kg)

Corriente aire retorno

Control por temperatura / entalpía

Y=T(ºC) / Y=H(KJ/Kg)

Y>X hay freecooling

Capítulo 3. MAEs

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+ latente, es decir, varía la humedad y temperatura de las corrientes, lo que se conoce

como recuperación entálpica.

En la edificación se emplean diversos tipos de intercambiadores. Se pueden clasificar en

dos grupos: estáticos, si no consumen electricidad para realizar el efecto; y dinámicos, si

necesitan de un consumo auxiliar.

Un recuperador estático es un intercambiador aire-aire, conectado a los conductos de las

corrientes. Son los más usados en los edificios, y dentro de estos, los intercambiadores

de placas a flujo cruzado, como muestra la imagen.

Figura 3. 2 Recuperador sensible

Los recuperadores dinámicos son aquellos que necesitan un consumo auxiliar para

realizar la función de recuperación. Dentro de este tipo de intercambiadores los más

usados son los rotativos.

Figura 3. 3 Recuperador entálpico

Son intercambiadores regenerativos en los que se hace pasar la corriente de expulsión y

de aire exterior por una misma rueda. Esta rueda va girando y así se transfiere la energía

(por ejemplo, en calefacción, el aire de expulsión está caliente, y cede su calor a la

rueda; posteriormente esta rueda entra en contacto con el aire exterior y se enfría

calentando ese aire).

Capítulo 3. MAEs

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El problema de los intercambiadores rotativos es la hermeticidad, existe una fuga de aire

de expulsión hacia la corriente de ventilación.

Este tipo de intercambiadores puede recuperar entalpía, siempre que la rueda esté hecha

de un material que permita la absorción y transferencia de humedad entre las corrientes.

Es éste el factor que da sentido al consumo de electricidad asociado a este tipo de

intercambiadores.

Además, en el caso de ser aplicable el freecooling, en los recuperadores estáticos hay

que hacer un conducto de by-pass que permita no hacer pasar el aire exterior por el

intercambiador, lo que conlleva el cierre del conducto de entrada al intercambiador y la

apertura del by-pass; en cambio en los intercambiadores rotativos, solo con apagarlo y

parar la rueda se cesa la transferencia.

En cuanto a la saturación adiabática de la corriente de expulsión, existen,

fundamentalmente, dos tipos de aparatos de enfriamiento adiabático (o humectación).

Este tema será ampliado en la MAE de Pre-enfriamiento evaporativo del aire exterior.

- Aparatos con riego de agua sobre relleno de fibra de vidrio u otros materiales

resistentes a la acción del agua (no se deben emplear rellenos de celulosa, a

pesar de sus excelentes propiedades de intercambio de masa, por ser un material

que favorece el desarrollo de la legionela).

Estos aparatos pueden funcionar con agua recirculada o con agua perdida. En el

segundo caso el consumo de agua es muy elevado, porque el caudal de riego del

relleno es elevado.

Por el contrario, en la bandeja de los aparatos con recirculación de agua se

reduce el consumo de agua, pero se produce una proliferación de

microorganismos.

Aunque el riesgo de transmisión de enfermedades sea prácticamente nulo, ya

que no hay pulverización de agua, el RD 865 prescribe que el agua de la bandeja

sea tratada contra la proliferación de la legionela.

La regulación de estos aparatos es del tipo todo-nada ya que la modulación del

agua de riego no es técnicamente aceptable.

- Aparatos basados en la pulverización de agua en una corriente de aire. Para

aumentar la eficiencia de pulverización se emplean boquillas para altas presiones

de agua o boquillas de pulverización de agua auxiliadas por aire a presión. La

elevada nebulización del agua que se obtiene con estas boquillas hace que la

eficiencia de los aparatos sea muy alta. Por razones de seguridad, es

recomendable disponer de un separador de gotas al final de la sección.

La regulación de estos aparatos es continua, dentro de ciertos límites.

Capítulo 3. MAEs

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3.2.1.6. Limitaciones.

Las limitaciones más importantes se refieren a la elección entre la recuperación sensible

o entálpica que depende del clima.

En climas húmedos, la recuperación entálpica es importante para deshumidificar el aire

exterior a introducir en el edificio, y reducir la carga latente que supondría sobre la

batería la condensación de esa agua presente en el aire.

En climas secos, la recuperación entálpica no tiene sentido en refrigeración, pues en la

mayoría de los equipos existentes no se suele combatir la carga latente de las zonas, si

no que se deja oscilar libremente de acuerdo a lo que la unidad de climatización

combate. Por este motivo, un aire seco (no excesivamente seco), es útil para combatir la

carga latente de la zona. Pero en invierno, el aire exterior puede tener una humedad muy

baja que puede resultar crítica y necesitar humidificación, en este caso si se dispone de

un recuperador de tipo entálpico, como se ha insinuado antes, el ahorro de energía es

muy elevado en invierno, porque se evitan los cuantiosos consumos de energía que se

necesita para la humidificación del aire.

- Limitaciones técnicas

La viabilidad está supeditada a:

a) La disponibilidad de espacio exigida por el recuperador y las canalizaciones.

b) La relativa proximidad de las tomas de aire exterior y expulsión que permita la

canalización de las corrientes de aire hasta el recuperador.

c) La relación caudal extracción/caudal de aire exterior, que deberá estar dentro de

los límites impuestos por el recuperador.

- Otras consideraciones

a) Se comprobará que no se produce contaminación cruzada entre las corrientes de

aire, o si tiene lugar, que es admisible por las especificaciones de la instalación.

b) La recuperación puede afectar a la carga sensible o total.

c) Comprobar las condiciones de la situación modificada, tanto de aplicabilidad de

los ventiladores existentes (presión disponible), como condiciones acústicas.

Capítulo 3. MAEs

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d) El mantenimiento de este tipo de equipos es importante, ya que se sitúan en

zonas cercanas al exterior, y pueden ensuciarse de manera significativa lo cual

crea problemas de taponamiento, pérdidas de carga, aumento del consumo de

ventiladores etc…

3.2.2. METODOLOGÍA DE CÁLCULO

En este caso la metodología de cálculo queda definida en el anexo: cálculo del

recuperador de energía, para estimar el ahorro energético a partir de medidas de campo.

No entraña ningún cálculo previo salvo el de la propia instalación del elemento y

elección del mismo (sensible o entálpico).

3.2.3. NORMATIVA

La normativa vigente para instalaciones nuevas es la HE2, al RITE en su instrucción

técnica 1.2.4.5.2 Recuperación de calor del aire de extracción, en la que además se

establecen ejemplos prácticos con estimaciones del ahorro energético.

3.2.4. ESTIMACIÓN DEL AHORRO

En el ahorro energético intervienen dos corrientes de aire: aire exterior y aire de

expulsión del local. Por tanto hay dos factores clave: el caudal de esas corrientes (es el

mismo por conservación de masa); y el nivel térmico de las mismas. El recuperador

sensible, suele tener un uso en régimen de calefacción, siendo discutible su instalación

en refrigeración bajo ciertas condiciones ya comentadas. Por lo que si en la zona se

tienen temperaturas constantes de 20-23ºC en calefacción, es la climatología de la

localidad la que establece el nivel de ahorro. Así, cuanto mayor sea la necesidad de aire

de ventilación tratado por el recuperador, mayor es el ahorro energético que se obtiene.

Para establecer valores del ahorro energético, se van a emplear los datos de la demanda

de calefacción y refrigeración de la zona crítica (mayor demanda de calefacción y

refrigeración) de un edificio de oficinas y una escuela, con 1 Ren/h de aire exterior. A

su vez se discutirá la bondad de los distintos tipos de recuperadores combinados con la

medida del freecooling o con el pre-enfriamiento evaporativo del aire primario

(saturación adiabática = pre-enfriamiento evaporativo indirecto).

Capítulo 3. MAEs

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3.2.4.1. Eficiencia del recuperador

Edificio de oficinas (12h de funcionamiento, alta carga interna, Madrid, calefacción)

En la siguiente figura se muestra la implementación de un recuperador estático sensible

con diferentes eficiencias (60-70-80%).

Figura 3. 4 Recuperador sensible actuando sobre la demanda de calefacción en un edificio de oficinas

La evaluación anual resulta:

- Recuperador de eficiencia 60%, ahorro del 16.6%.



0123456789

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

Demanda Calefacción kWh/m3

BASE

RECUPERADOR 60%

RECUPERADOR 70%

RECUPERADOR 80%

0

10

20

30

40

50

60

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

% AHORRO

RECUPERADOR 60%

RECUPERADOR 70%

RECUPERADOR 80%

Capítulo 3. MAEs

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Escuela (12h de funcionamiento, alta carga interna, Madrid, calefacción)

Figura 3. 5 Recuperador sensible actuando sobre la demanda de calefacción en una escuela





La influencia de la eficiencia no es crítica pero es relevante, por tanto conviene

perseguir el máximo valor de la misma en las características del recuperador, tanto

sensible como entálpico (como se ve a continuación), siempre teniendo en cuenta costes

y ahorros esperados.

00.5

11.5

22.5

33.5

44.5

5EN

ERO

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

Demanda Calefacción kWh/m3

BASE

RECUPERADOR 60%

RECUPERADOR 70%

RECUPERADOR 80%

0

10

20

30

40

50

60

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

% AHORRO

RECUPERADOR 60%

RECUPERADOR 70%

RECUPERADOR 80%

Capítulo 3. MAEs

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3.2.4.2. Recuperador entálpico

Este tipo de recuperadores reciben el nombre de dinámicos, ya que tienen un consumo

de electricidad asociado en la mayoría de los casos. Se va evaluar el caso del edificio de

oficinas antes comentado, con la instalación del recuperador de entalpía.

Edificio de oficinas (12h de funcionamiento, alta carga interna, Madrid, calefacción)

Figura 3. 6 Recuperador entálpico instalado en el edificio de oficinas


Recuperador de eficiencia 60%, ahorro: Rec. Sensible 16.6%, Rec. Entálpico 26%.

Recuperador de eficiencia 70%, ahorro: Rec. Sensible 19.3%, Rec. Entálpico 29.7%.

Recuperador de eficiencia 80%, ahorro: Rec. Sensible 22.2%, Rec. Entálpico 33%.

A la vista de los resultados, para este edificio de oficinas situado en Madrid, parece

interesante la colocación de un recuperador entálpico. Su interés es elevado en zonas

climáticas de invierno seco, para recuperar parte de la humedad de expulsión y no

introducir en el edificio un aire muy seco; o invierno húmedo, en los que se seca ese aire

exterior con aire de expulsión y se evitan problemas de humedad interiores

(condensaciones superficiales). Estos argumentos comentados no quedan reflejados en

las gráficas mostradas, porque no se está evaluando el problema de la humedad en el

interior de los edificios, por ser un tema delicado que requiere de un sistema complejo

para regular el nivel de humedad interior (no habitual).

Por tanto, hay que vigilar su funcionamiento, y tener en cuenta que las eficiencias de

este tipo de recuperadores suelen ser elevadas, pero son sistemas más costosos y

consumidores de energía. Pudiendo ocurrir la siguiente situación: si la humedad del

0102030405060708090

100

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

% AHORRO

RECUPERADOR 60%

RECUPERADOR 70%

RECUPERADOR 80%

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


edificio se deja oscilar libremente, la carga latente se está combatiendo con el aire

exterior, entonces recuperar parte de la humedad de expulsión puede no ser favorable.

Por lo tanto, se recomienda evaluar la situación concreta del edificio para decidirse por

el recuperador entálpico, ya que los valores de ahorro calculados requieren de una

corrección por no aprovechamiento de esa humedad.

3.2.4.3. Clima

Para evaluar la influencia del clima combinado con la eficiencia del recuperador se

presenta en las siguientes gráficas la relación de demanda RD (cociente entre la

situación con recuperador y la demanda calculada) en función de la Severidad Climática

de Invierno (SCI) para edificios terciarios. Nivel de cargas internas (alto-bajo). Uso (8h-

24h). Eficiencia sensible del recuperador (80%).

Figura 3. 7 Relación de demandas según la severidad climática de invierno para una eficiencia del 40% y

varios escenarios (leyenda)

Si ambos edificios, con usos diferentes, tienen consignas idénticas, situados en la misma

localidad, ahorros diferentes suponen demandas diferentes, ya que en ambos se está

introduciendo el mismo caudal de aire de ventilación (1 ren/h). Cuanto menor sea la

demanda de calefacción más repercusión energética tiene la medida.

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCIBAJO-8h-40% ALTO-8h-40% BAJO-24h-40% ALTO-24h-40%

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


Figura 3. 8 Relación de demandas según la severidad climática de invierno para una eficiencia del 80% y

varios escenarios (leyenda)

3.2.4.4. Caudal de ventilación

Los resultados que se presentan, han sido calculados para una renovación/hora de aire

en la zona. Si este caudal aumenta, el potencial de recuperación también lo hace. En la

siguiente gráfica se muestra el factor corrector de la relación de demandas anterior en

función del volumen de aire primario que sea tratado por el recuperador.

Figura 3. 9 Factor de corrección de la relación de demandas anterior en función del caudal de aire

exterior.

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCI

BAJO-8h-80% ALTO-8h-80% BAJO-24h-80% ALTO-24h-80%

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fc

Nº Ren/h40% 80%

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


3.2.4.5. Régimen de refrigeración

Merece una especial mención el modo de refrigeración, puesto que si no se combina con

la medida de enfriamiento gratuito el neto de esta medida, en cuanto al ahorro, es

desfavorable. Esto significa, que en lugar de ahorrar energía, aumenta la demanda, ya

que pre-calienta el aire exterior en aquellas horas en las que sus condiciones son

mejores que las del aire interior (horas de enfriamiento gratuito).

Así los resultados que se presentan a continuación, se comparan con la situación de

tener freecooling instalado e incorporar el recuperador. Si el recuperador queda

instalado en modo calefacción, lo interesante es hacer al sistema compatible con su

funcionamiento de modo correcto en refrigeración, no buscando aumentar el ahorro, si

no en la mayor parte de las horas evitar la situación perjudicial comentada.

Cabe destacar, que el recuperador entálpico solo tiene sentido en climas con verano

seco. Es importante tener en cuenta esta afirmación, ya que recuperar humedad y

temperatura en modo de refrigeración, puede humedecer el aire primario, lo que puede

crear condensaciones a su paso por la batería.

Edificio de oficinas (12h de funcionamiento, alta carga interna, refrigeración, Madrid)

Figura 3. 10 Actuación en el régimen de refrigeración

Situación de partida junto con las demandas modificadas al incorporar el enfriamiento

gratuito por aire exterior.

Se va a simular la instalación de un recuperador tipo sensible de 80% de eficiencia,

junto con cada una de las posibilidades del freecooling, evaluando el incremento de

ahorro energético que supone en el sistema.

02468

101214

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

Demanda de Refrigeración kWh/m3

situación de partida Control por entalpía Control por temperatura

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


Figura 3. 11 % de ahorro energético sobre el régimen de refrigeración anterior

En valores anuales, en el freecooling por temperatura el ahorro aumenta un 1.8%

mientras que en el de entalpía es despreciable. Estos resultados son lógicos para Madrid,

en los que las condiciones exteriores son críticas de verano un número reducido de

horas, en las cuales tiene que coincidir que el sistema esté operando. Además tienen un

valor tan ínfimo debido a que la demanda de refrigeración es elevada, por ser un edificio

de oficinas con alta carga interna. Si los números se hacen para Madrid en el caso de la

escuela, anualmente supone un 8.7% de aumento de ahorro para el control por

temperatura (en el caso del control por entalpía es reducido el aumento de ahorro).

Se compara ahora la misma situación en Sevilla, con un clima de verano más acusado.

Escuela (12h de funcionamiento, alta carga interna, refrigeración, Sevilla)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

% Incremento de ahorro energético

Control temperatura Control entalpía

Capítulo 3. MAEs

58



S3GET-SS


Figura 3. 12 Datos de la actuación del recuperador en refrigeración para la escuela

Anual: Control por temperatura 5.3% incremento de ahorro frente al 3.7% en el control

por entalpía.

Este ejemplo refleja, que no solo se evitan efectos negativos de la instalación y

funcionamiento del recuperador en refrigeración, si no que combinado con la medida de

enfriamiento gratuito se pueden aumentar los niveles de ahorro (estos ahorros son del

20% en el control por temperatura y del 30% por entalpía, aproximadamente).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

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RIL

MA

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JUN

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JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

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DIC

IEM

BR

E

Demanda de Refrigeración kWh/m3

Situación de partida Control por entalpía Control por temperatura

0

2

4

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8

10

12

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E

% Incremento de ahorro energético

Control temperatura Control entalpía

Capítulo 3. MAEs

59



S3GET-SS


3.2.4.6. Saturación adiabática

El objetivo de incluir este sistema es aumentar el potencial de recuperación de energía

en el régimen de refrigeración, saturando la corriente de aire de expulsión para enfriar el

aire exterior a introducir en el sistema, siempre combinado con el control del

freecooling (si éste opera, el recuperador se debe desconectar o hacer un by-pass del

mismo). La saturación se activa en Junio-Julio-Agosto-Septiembre.

Con propiedad, la saturación adiabática es el pre-enfriamiento evaporativo del aire

primario, un evaporativo indirecto en este caso que emplea la corriente de expulsión

como corriente secundaria, pudiendo ser sustituida por aire exterior. Hay que analizar la

climatología del lugar para evaluar si es más favorable emplear como corriente

secundaria aire exterior o de expulsión del edificio.

Este punto se desarrolla en la MAE: “Pre-enfriamiento evaporativo del aire primario”.

Capítulo 3. MAEs

60



S3GET-SS


3.3. ENFRIAMIENTO GRATUITO POR AIRE EXTERIOR


Esta medida pretende usar el aire exterior como aire de impulsión a la/s zona/s para

combatir la carga de refrigeración, reduciendo o neutralizando la misma, siempre que

las condiciones en temperatura y humedad del aire exterior sean adecuadas para este fin.

Consiste en un conjunto de sistemas de control que actúan sobre la unidad secundaria,

principalmente: evitando la recirculación de aire del interior de la zona y la

recuperación de energía con el aire de expulsión (en el caso de que exista); la posible

desconexión de la unidad de refrigeración (o conduciendo un bypass de la misma); y

regulando el flujo de impulsión.

La consecuencia de su implantación es la reducción de la demanda energética de

refrigeración (carga sensible de la/s zona/s es positiva), además promueve el

aprovechamiento de la ventilación nocturna y el pre-acondicionamiento en los periodos

de desocupación como técnica de refrigeración natural.

3.3.1.1. Objetivo

Empleo del aire exterior como fuente de refrigeración gratuita.

3.3.1.2. Grado de aplicabilidad


- La zona abastecida por una UTA demanda refrigeración y ventilación.

- El aire exterior se encuentra en unas condiciones termo-higrométricas tales

que es capaz de satisfacer parcial o totalmente la carga térmica en los locales

de la zona.

b) Su aplicación se extiende a sistemas de caudal constante y variable.

3.3.1.3. Influencia sobre el consumo energético

La energía frigorífica aportada por el aire exterior representa un ahorro de la energía

consumida por la planta enfriadora, pero un aumento del consumo eléctrico en

ventiladores. A pesar de ello, en la mayoría de los casos se consigue un ahorro

significativo.

Este ahorro puede ser total o parcial según lo sea la aportación del aire exterior con la

carga de la zona, es decir, se puede combatir totalmente la carga de refrigeración con el

Capítulo 3. MAEs

61



S3GET-SS


aire exterior (ahorro total) o bien reducir la carga pero no neutralizarla por completo

(ahorro parcial).

3.3.1.4. Implementación técnica

La figura inferior muestra un esquema simplificado de una unidad con posibilidad de

Freecooling.

Figura 3. 13 Esquema de una UTA, con un zoom en la caja de mezclas, lugar de actuación del freecooling

Se destaca los siguientes requerimientos para la incorporación de enfriamiento gratuito

a una UTA existente, en un orden de prioridad estimado:

a) La existencia y automatización de las compuertas de aire exterior (1), retorno

(2) y expulsión (3), para modular la cantidad expulsada, recirculada y de aire

primario en cada instante. Las compuertas de aire exterior y de expulsión están

sincronizadas. A su vez, la compuerta de aire recirculado y aire exterior deben

tener un movimiento opuesto, para que cuando se incremente el caudal de aire

exterior (abrir compuerta 1 y compuerta 3 de expulsión) se reduzca la cantidad

recirculada (cerrar compuerta 2).

b) Todas las compuertas pueden estar comandadas con un motor, el cual responde

a una señal de un control DDC (controlador digital directo). Este controlador

mide datos de las condiciones de aire exterior y del aire de la zona, para tomar

las decisiones convenientes (véase 1.4.1 Estrategia de control).

c) La instalación del ventilador de retorno, para mover el aire hacia el conducto de

retorno de la unidad (2) o bien para expulsarlo (3).

d) El eventual aumento de la sección de toma de aire exterior y de su canalización

desde la UTA.

Capítulo 3. MAEs

62



S3GET-SS


e) La eventual instalación o aumento de la sección del aire de expulsión y de su

canalización desde la UTA.

f) El posible ajuste del caudal de impulsión, que en principio queda afectado al

hacerse cargo el de retorno de las pérdidas de dicha parte de la red de aire.

g) La posible instalación de variadores de frecuencia en ventiladores como medida

de mejora de la eficiencia energética de la instalación.

Figura 3. 14 Problemática de los sistemas centralizados

En la imagen se hace ver que la actuación sobre equipos terminales situados en la zona

(ej. Fan-coils) y unidades de tratamiento del aire fuera de la zona (ej. UTAs) es idéntica,

salvo por la conexión del sistema de control.

3.3.1.5. Estrategias de control

Control por temperatura

Está basado en la comparación de la temperatura seca del aire exterior TEXT con la del

aire de retorno procedente de la zona TRET, decidiendo:

Cuando la temperatura exterior TEXT es mayor que la temperatura del retorno

TRET, el sistema minimiza la cantidad de aire exterior a introducir, es decir, el

mínimo caudal de ventilación (caudal de ventilación impuesto por norma),

cerrando la compuerta de aire exterior y aire de expulsión, y abriendo la

compuerta de aire de retorno.

Si TEXT es menor que TRET, se cierra totalmente la compuerta de retorno, y se

abren al máximo las de aire exterior y aire de expulsión. El 100% del caudal de

impulsión es aire exterior, pudiendo suceder dos casos: sea tal la temperatura de

aire exterior que permita neutralizar las cargas de refrigeración por completo

variando el caudal de impulsión, o se necesite refrigerar este aire. La unidad de

control da las órdenes correspondientes para la variación del caudal de

impulsión o bien, para la puesta en funcionamiento (total- parcial) de la unidad

de frío.

Capítulo 3. MAEs

63



S3GET-SS


Pudiera ocurrir que las temperaturas exteriores fueran demasiado frías, estando

obligado el sistema a introducir el caudal mínimo de ventilación. Para estos

casos, se debe introducir ese aire exterior mínimo y recircular parte del aire de la

zona para conseguir las condiciones de impulsión óptimas con la mezcla de

ambos.

Figura 3. 15 Esquema de control de una climatizadora

Se muestra en la imagen un esquema del dispositivo de control antes comentado,

además de las principales comunicaciones necesitadas.

Control por entalpía

El procedimiento es similar al anterior, con la diferencia de que la magnitud a medir y

comparar es entalpías. Medir la entalpía del aire, es aproximadamente igual que medir

temperaturas y humedades al aire en cuestión. Las decisiones serían similares en este

caso, salvo que en lugar de temperatura, entalpías; con la siguiente peculiaridad:

Figura 3. 16 Diferencia entre el control por temperatura y entalpía sobre el diagrama psicrométrico

En el control por temperaturas el área

coloreada de la gráfica es ignorada, es

decir, la temperatura del aire de

exterior es menor que la de la zona

pero su entalpía es mayor, lo que se

traduce en una alta humedad de ese

aire (baja temperatura y alta humedad)

que es contraproducente para el

objetivo de la medida. Es por esta

razón que determinados climas

requieren la aplicación del control por

entalpía para evitar una elevación de

la carga latente de la zona.

Capítulo 3. MAEs

64



S3GET-SS


3.3.1.6. . Limitaciones

Tipo de edificio y potencial del enfriamiento gratuito

El criterio básico a considerar para evaluar el potencial del free-cooling en un edificio,

es que la temperatura interior de consigna no sea superada por el punto de temperatura

exterior, siento este punto el promedio diario de temperatura exterior cuando se

demanda refrigeración; para ser capaz de neutralizar la carga de refrigeración mediante

enfriamiento gratuito. Este promedio depende del clima y de las características del

edificio.

Valores típicos del punto de temperatura exterior para edificios de oficinas, oscila entre

15 – 21 ºC. Siendo las ganancias internas el factor que promueve la potencia del

enfriamiento gratuito, sobre todo en grandes edificios, ya que se demandará

refrigeración con una temperatura exterior baja, en muchos casos (invierno).

En edificios residenciales las cargas de refrigeración son dominadas por el calor

transferido desde el entorno (ambiente exterior), por lo que cuando se demanda

refrigeración la temperatura exterior suele ser elevada. Salvo, en el caso de que el

diseño del edificio y su orientación sea muy desfavorable. El punto de temperatura

exterior necesario para el sector residencial oscila entre 22 – 26 ºC.

Se puede concluir, en que si las ganancias internas son la contribución más importante a

la carga de refrigeración, existe un elevado potencial para la aplicación del enfriamiento

gratuito como estrategia de ahorro.

A modo de ilustración, la figura muestra el ratio entre las horas que el edificio demanda

refrigeración y la temperatura exterior es menor de 25 ºC y el número total de horas de

demanda de refrigeración (evaluada una zona orientada al sur en el edificio referencia).

Este ratio implica el máximo valor del ahorro de energía posible integrando free-

cooling.

Capítulo 3. MAEs

65



S3GET-SS


Figura 3. 17 Potencial de ahorro al integrar enfriamiento gratuito sobre Europa

Si se analiza el caso de España para el sector residencial con su principal fachada

orientada al sur en las regiones con demandas significativas de refrigeración, se pueden

evaluar los valores de ahorro más críticos para esta estrategia:

Figura 3. 18 Potencial de ahorro energético en España

3.3.1.7. Limitaciones técnicas

La viabilidad de esta medida está supeditada a:

a) La disponibilidad de espacio requerida por los condicionantes técnicos

mencionados en el apartado anterior.

b) La posibilidad de que el ventilador de impulsión se adapte al nuevo punto de

trabajo con un rendimiento aceptable. (Velocidad variable)

c) Los sistemas de caudal variable y temperatura de impulsión fija pueden quedar

transformados inadvertidamente en caudal y temperatura variable, alterándose

la circulación de aire en conductos en relación con la prevista en el diseño

original, debiéndose comprobar si tal condición es aceptable por todo sistema de

transporte y distribución de aire inicial.

d) La humedad relativa en los locales pueda variar en relación con la de diseño, ya

que si no se instala un sistema de control de humedad específico el sistema no

combatirá la carga latente de la zona.

Capítulo 3. MAEs

66



S3GET-SS


- Otras consideraciones

a) Es prudente comprobar que las incorporaciones de ventilador de retorno y

rejillas de expulsión no afectan a las condiciones acústicas.

b) La realización técnica puede hacerse vía control entálpico o por temperatura

únicamente, distinguiéndose ambas por las características del control a

introducir.

c) El mantenimiento regular debe ser previsto, ya que es una parte importante para

mantener el sistema a un nivel óptimo. El descuido del mantenimiento

preventivo puede anular cualquier ahorro de energía esperado en el diseño, por

lo que adquiere un nivel prioritario. Sustitución de filtros, limpieza de

elementos, actuadores, válvulas, linealizadores de corriente, y sensores deben

ser inspeccionados todos y calibrados para asegurar un correcto funcionamiento,

sobre todo para las compuertas de paso del aire exterior y los sensores CO2.

Sensores inexactos de CO2 pueden causar el empleo de energía excesiva o

niveles de calidad de aire inadecuados, de ahí la necesidad de su limpieza y

calibración.


Esta metodología permite conocer las órdenes a ejecutar por el sistema de control, con

una fidedigna descripción del protocolo de integración de la medida. La descripción de

la metodología siguiente, se va a realizar según el orden lógico de

funcionamiento/aplicación del enfriamiento gratuito, mediante el siguiente esquema y el

texto que posteriormente le acompaña:

Figura 3. 19 Esquema de actuación del control de freecooling

Capítulo 3. MAEs

67



S3GET-SS


Tipo de control y variables

Elegido el sistema de control, quedan fijadas las magnitudes que se han de medir y que

están asociadas a la corriente de aire exterior (Xexterior) y al aire de retorno de la zona

(Yretorno). Las comparaciones/decisiones se hacen a partir del valor de estas variables.

a. Control por temperatura

Se debe medir la temperatura del aire exterior y del aire de retorno de la zona, este aire

refleja el estado térmico de la zona y tiene en cuenta los recalentamientos que se puedan

producir en el transporte del mismo hasta la unidad de tratamiento.

Xexterior =Tseca exterior (ºC) Yretorno= Tseca retorno (ºC)

b. Control por entalpía

Medidas de temperatura seca y humedad tanto del aire exterior como de retorno, para el

cálculo de las entalpías asociadas a las corrientes de aire. La entalpía se aproxima según

la ecuación (ASHRAE):

Siendo:

Hi: entalpía de la corriente i (KJ/Kg aire seco)

Ti: temperatura seca (ºC)

ωi: humedad absoluta (Kg agua/Kg aire seco)

Xexterior =Hexterior (KJ/Kg aire seco) Yretorno= Hretorno (KJ/Kg aire seco)

Figura 3. 20 Esquema de actuación sobre los caudales de aire

Capítulo 3. MAEs

68



S3GET-SS


Decisiones

¿Se puede hacer free-cooling?

Se debe estar en régimen de refrigeración, cargas positivas en el local. Un forma fácil de

saberlo, es a partir de la temperatura de impulsión, si esta es menor que la del local, se

está impulsando aire frío, refrigeración.

Solo se puede aplicar el enfriamiento gratuito cuando la temperatura/entalpía del aire

exterior sea menor que la retorno:

i) Xexterior > Yretorno No aplicable

ii) Xexterior < Yretorno Aplicable

i) No aplicable

El caudal de aire exterior será el mínimo normativo y se recirculará el máximo caudal

de retorno hasta completar el caudal de impulsión requerido por la máquina. El caudal

de impulsión lo fija la unidad climatizadora, por lo que se tendrá en cuenta en el

protocolo de control para regular el movimiento de las compuertas de aire, para hacer

compatibles las decisiones particulares a la medida, con las de la unidad. Además se

puede clasificar en dos tipos:

- Constante, si la unidad trabaja con un caudal constante de aire y combate la

carga variando la temperatura de impulsión.

- Variable, si la unidad tiene fijada la temperatura de impulsión y combate la

carga de la zona variando el caudal de impulsión.

ii) Aplicable

En el caso de que sea aplicable, existen dos maneras de implementar la medida en el

sistema de climatización:

Modificando los parámetros de operación de la unidad de climatización

Consiste en convertir el sistema en caudal variable y temperatura variable, para

optimizar el uso del caudal de aire exterior para climatizar, buscando tener que

enfriarlo el mínimo necesario. Es importante evaluar la dificultad que tiene en

máquinas existentes esta solución, ya que se debe modificar el cuadro de control de la

misma; variadores de frecuencia en ventiladores; y evaluación de la compatibilidad

del resto de elementos con el nuevo plan de funcionamiento: regulación de baterías de

frío / evaporadores, bombas, sistemas primarios, condensadores, distribución y

transporte de aire...

Capítulo 3. MAEs

69



S3GET-SS


Respetando el funcionamiento de la unidad

Esta opción es la más adecuada para la mejora de sistemas existentes. Su aplicación

requiere tener en cuenta la temperatura de impulsión (Timp) solicitada a la máquina

para combatir la carga en el sistema de control a instalar. Pudiendo ocurrir dos casos:

- Caso 1: Text > Timp

Temperatura exterior mayor que la temperatura de impulsión. Todo el caudal de

impulsión será de aire exterior, debiendo enfriarlo hasta condiciones de impulsión.

Desde la opción anterior (modificar la unidad); se podría evaluar la posibilidad de

aumentar el caudal de impulsión sin necesidad de enfriar el aire exterior,

aceptando un aumento de la temperatura de impulsión. Una regla de diseño para

evaluar cuál sería el aumento de caudal necesario es, por cada 1ºC de aumento de

la temperatura de impulsión, un 15% de aumento del caudal de aire. La

optimización final tendrá en cuenta el consumo debido al aumento de potencia de

ventiladores y el ahorro energético de no tener que enfriar el aire.

- Caso 2: Text < Timp

Temperatura exterior menor que la temperatura de impulsión. En este caso, se

recurre a la recirculación parcial de aire de retorno para conseguir una corriente de

aire, con el caudal y temperatura de impulsión, fijadas por la unidad.

Haciendo de nuevo una digresión a la opción anterior, se podría reducir el caudal

de aire a impulsar, aceptando una reducción de la temperatura de impulsión hasta

el nivel de la temperatura exterior, no teniendo que recircular aire de retorno. Este

caso es menos significativo que los anteriores, ya que el coste de recircular aire

exterior es nulo, y resulta más complicado modificar los parámetros de

funcionamiento de la unidad que simplemente hacer una apertura parcial de la

compuerta de recirculado.

Capítulo 3. MAEs

70



S3GET-SS


Un ejemplo de comportamiento a lo largo del día de las decisiones asociadas a

esta opción (no modificar la unidad) podría ser:

Figura 3. 21 Ejemplo de control del sistema con freecooling

3.3.3. NORMATIVA

Todas las unidades de tratamiento de aire que se han definido están provistas de

dispositivos de refrigeración gratuita por aire exterior (free cooling) y deben dar

cumplimiento a los requisitos establecidos por el RITE en sus I.T. 1.2.4.5 (aire exterior

mínimo de ventilación) e I.T. 1.2.4.6 (enfriamiento gratuito por aire exterior). Es muy

recomendable leer los comentarios a estas instrucciones.

3.3.4. ESTIMACIÓN DEL AHORRO ENERGÉTICO

En este punto se presentan órdenes de magnitud del ahorro energético a obtener. Si se

disponen de mediciones reales de la instalación se podrá calcular el ahorro real (Anexo:

Cálculo del ahorro), pero también se puede aproximar el mismo en el anteproyecto

previo si se suponen o se estiman algunas de las variables necesarias. Los ahorros

aproximados pueden ser superiores a los esperados en la realidad, ya que no se pueden

Capítulo 3. MAEs

71



S3GET-SS


tener en cuenta las pérdidas de la instalación, la influencia del funcionamiento a carga

parcial…

La presentación se hace en forma de gráficas en las que sobre el eje vertical (ordenadas)

se puede obtener el ahorro en kWh/m3 de aire en el local, en función del control

implementado; del volumen de aire de ventilación requerido en la zona (Ren/h), el cual

figura en el CTE; de la provincia; y de las condiciones interiores. Incluso, para

completar esta información se simula la demanda de un edificio de oficinas;

comparando el ahorro que se consigue en diferentes localidades aplicando el

enfriamiento gratuito. El cálculo de la demanda ofrece la energía necesaria a dar o

extraer de la zona para mantenerla en condiciones de confort (más de 20ºC y menos de

25ºC), siendo nula esa demanda en el intervalo definido por estos límites.

Otro dato importante en la estimación del ahorro es la del tipo de sistema secundario

que acondiciona la zona. En este caso, se trata de un sistema a caudal constante de aire,

con un caudal de impulsión de 10 ren/h de la zona. Más importante que el caudal de

impulsión es la proporción de aire exterior con la que trabaje la unidad (caudal de

ventilación), es decir, si trabaja con un 100% de aire exterior la unidad no tiene

posibilidad de incluir esta medida (todo aire exterior); si este porcentaje se reduce

cuanto menor sea mayor interés tiene la medida.

3.3.4.1. Comparativa demanda

A modo de ejemplo se muestran las demandas calculadas para la zona crítica (mayor

demanda de calefacción y refrigeración) de edificio terciario de oficinas, con una carga

alta, y un funcionamiento de 12 h diarias. Con un caudal de ventilación de 1 ren/h (10

ren/h de caudal de impulsión de la máquina). Se representa la demanda en kWh/m3 de

aire en la zona en tres casos: situación de partida, con enfriamiento gratuito en control

por temperatura y en control por entalpía; en cada una de las tres provincias elegidas

(tres severidades climáticas representativas). El edificio sobre el que se realiza la

simulación es el mismo en todos los casos, lo que varía es su uso: oficinas o docente; y

la localidad: Sevilla, Madrid y Burgos.

Capítulo 3. MAEs

72



S3GET-SS


MADRID

Oficina: Alta carga interna, funcionamiento 12h

Figura 3. 22 Influencia sobre la demanda de refrigeración en el edificio de oficinas (Madrid)

Escuela: Alta carga interna, funcionamiento 12h

Figura 3. 23 Influencia sobre la demanda de refrigeración en la escuela (Madrid)

0

2

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6

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14

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O

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O

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OC

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RE

NO

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MB

RE

DIC

IEM

BR

E

Demanda Refrigeración kWh/m3

situación de partida Control por entalpía Control por temperatura

Capítulo 3. MAEs

73



S3GET-SS


SEVILLA


Figura 3. 24 Influencia sobre la demanda de refrigeración en el edificio de oficinas (Sevilla)


Figura 3. 25 Influencia sobre la demanda de refrigeración en la escuela (Sevilla)

0

2

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DIC

IEM

BR

E



Capítulo 3. MAEs

74



S3GET-SS


BURGOS


Figura 3. 26 Influencia sobre la demanda de refrigeración en el edificio de oficinas (Burgos)


Figura 3. 27 Influencia sobre la demanda de refrigeración en la escuela (Burgos)

0

1

2

3

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MA

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JULI

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O

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TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E



0

0.5

1

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3

3.5

ENER

O

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AB

RIL

MA

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IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E



Capítulo 3. MAEs

75



S3GET-SS


Observaciones:

- La demanda depende del clima

- Los ahorros, aún siendo de una magnitud idéntica en las localidades, tienen un

peso diferente según el clima, ya que un ahorro de 1.5 kWh/m3 en Madrid, tiene

un peso diferente a Burgos, donde puede suponer cubrir casi la demanda de

refrigeración.

- En el control por temperatura, el aumento de la severidad climática reduce el

ahorro en la mayoría de los casos. En cambio, en el control por entalpía esta

tendencia no se mantiene siempre.

- Regiones con niveles de temperatura exterior bajos producen los mayores

ahorros.

- Los siguientes resultados se muestran en función de la severidad climática.

3.3.4.2. Influencia del tipo de control

En este punto se va a esbozar la diferencia entre el control por temperatura y por

entalpía. Esta diferencia depende fundamentalmente del clima. Para ello, se representa

la relación de demandas (cociente entre la demanda de refrigeración de la situación

mejorada y la de partida), para varias casos en función de la severidad climática: alto-

bajo nivel de cargas internas, funcionamiento 8-24 h, tipo de control por temperatura T

o entalpía H.

Figura 3. 28 Relación de demandas en refrigeración en función de la severidad climática de verano para el

freecooling por temperatura

Capítulo 3. MAEs

76



S3GET-SS


Figura 3. 29 Relación de demandas en refrigeración en función de la severidad climática de verano para el

freecooling por entalpía

En altas severidades climáticas la diferencia entre los dos tipos de control se hace menos

acusada, ya que tiene más peso las altas temperaturas de verano frente a la humedad.

La conclusión es clara, el control por entalpía produce mayores ahorros que el control

por temperatura. Esto es consecuencia de tener en cuenta la influencia de la humedad en

la decisión de cada control. El control por entalpía, más exacto, aumentará el número

de horas de aprovechamiento del aire exterior, pero es menos significativo en lugares de

severidad climática alta (temperaturas exteriores elevadas).

En edificios de oficinas se puede demandar refrigeración en periodos de invierno en los

cuales se tiene baja temperatura exterior y alta humedad. Con el control en entalpía se

puede evitar introducir altas humedades en las zonas, o evitar aumentos de

condensaciones en las máquinas.

3.3.4.3. Influencia de las condiciones interiores

Caudal de ventilación

La proporción de aire exterior en el caudal de aire de impulsión nominal de la unidad es

fundamental para la evaluación de esta medida. Unidades de todo aire exterior no tienen

posibilidad de implementarla, y el ahorro térmico decrece casi proporcional al aumento

de la proporción de aire exterior.

Capítulo 3. MAEs

77



S3GET-SS


La siguiente gráfica da un orden de magnitud al factor de corrección de la relación de

demanda antes presentada en función de la proporción con la que trabaje la unidad (la

gráfica anterior ha sido calculada para una proporción del 10%).

Figura 3. 30 Factor corrector de la relación de demandas anterior en función de la caudal de aire exterior

del sistema

Consigna de temperatura y humedad interior

Las gráficas siguientes, repiten el procedimiento anterior: analizar el factor corrector de

la relación de demandas calculada en función de la temperatura de consigna interior

elegida. La relación de demandas se calcula bajo las condiciones interiores de 25ºC y

50%.

Figura 3. 31 Factor corrector de la relación de demandas en función de la temperatura de consigna y del

tipo de control

1

1.25

1.5

1.75

22 23 24 25

Fc

Temperatura interior ºC

Control por temperatura Control por entalpía

Capítulo 3. MAEs

78



S3GET-SS


Figura 3. 32 Factor corrector de la relación de demandas del control por entalpía en función de la

consigna de humedad interior.

La temperatura de consigna fijada es importante en el ahorro, es decir, el máximo

ahorro se consigue cuando se aceptan condiciones interiores más relajadas en

refrigeración (mayor temperatura).

En el control por temperatura, aunque se aumenta el número de horas de

funcionamiento al aumentar la temperatura interior de consigna, el crecimiento es

menos acusado que en el caso de control por entalpía.

Además la gráfica desvela el peso de la humedad, con una efectividad similar a aceptar

ambientes interiores a mayor temperatura. Este hecho, da una idea práctica de la

diferencia que existe en el control por entalpía (que tiene en cuenta este hecho) y el

control por temperatura (no lo tiene); y los posibles riesgos que provoca el control por

temperatura, que puede evaluar como positivo introducir aire exterior cuando éste sea

muy húmedo, suponiendo una penalización posterior (condensación en la batería).

0.5

0.75

1

1.25

1.5

1.75

40 50 60

Fc

Temperatura interior ºC

Control por entalpía

Capítulo 3. MAEs

79



S3GET-SS


3.4. CONTROL DE VENTILACIÓN POR DEMANDA


Esta medida pretende optimizar el caudal de ventilación (aire exterior) a introducir en el

edificio, es decir, adaptar los caudales de ventilación a los niveles de ocupación reales y

suprimirlos en los períodos de no ocupación.

El fundamento de esta medida es que el aire exterior, en buena parte de las horas del año

y dependiendo del clima, tiene unas propiedades psicrométricas que hace que a su paso

por la unidad de tratamiento suponga una carga de calefacción o refrigeración (baja

temperatura en invierno y alta en verano, además de una posible alta humedad, con

respecto a las condiciones del aire del local).

Es un deber introducir un caudal mínimo de ventilación (en la mayoría de los edificios),

por salubridad, pero siempre que no sea aplicable o no se disponga de Freecooling, este

caudal debe ser el mínimo de acuerdo al proceso de optimización que se propone.

3.4.1.1. Objetivo.

Reducir la demanda de calefacción-refrigeración debida al aire de ventilación a la

mínima, manteniendo una calidad de aire interior alta (de acuerdo al RITE).

3.4.1.2. Grado de aplicabilidad.

La medida es interesante en edificios o en partes de los mismos que tengan elevados

niveles de ocupación y esta ocupación sea de tipo irregular.


- La zona abastecida por una UTA tiene toma de aire de exterior.

- La ocupación de la zona climatizada es variable (el grado de variabilidad es el

principal parámetro que marca el ahorro, mayor grado más posibilidad de ahorro).

b) Su aplicación se extiende a sistemas de caudal constante y variable.

Capítulo 3. MAEs

80



S3GET-SS


3.4.1.3. Influencia sobre el consumo energético.

La demanda energética de ventilación se reducirá proporcionalmente a la reducción del

volumen de ventilación introducido, y dependerá fuertemente del clima (condiciones del

aire exterior), siendo más favorable su implementación en climas de alta severidad

climática (tanto verano como invierno, Ej: invierno de Burgos y verano de Sevilla).

Se busca la instalación de la medida en zonas de alta variabilidad de ocupación, para

poder optimizar el consumo (la carga térmica debida a ventilación) en dichas zonas.

Esto supone ahorros energéticos elevados, ya que en la actualidad los sistemas se

configuran para garantizar un nivel de ventilación crítico. Como ejemplo de situación

convencional cualquier salón de actos, que se configura para ofrecer una calidad de aire

de acuerdo a su aforo; si se implementa esta medida, cuando el salón este a parcialmente

ocupado, se deberá introducir un caudal de ventilación de acuerdo a esa ocupación

(menor que el nominal de aforo completo) y aumentar el caudal de aire recirculado.

Es cierto que la carga térmica en la unidad de tratamiento, es la referida a la

transformación del aire a las condiciones de impulsión para combatir la carga. Valores

típicos de temperaturas de impulsión son 15ºC en refrigeración y 30ºC en calefacción.

Podrá ocurrir que en el periodo de refrigeración, el aire exterior tenga una temperatura

menor que la del aire del local. Esta razón hace que esta medida junto con la del free-

cooling sea conveniente aplicarlas conjuntamente (capacidad total de variar el caudal de

aire exterior que se introduce en el edificio), no siendo un problema grave no hacerlo,

pero sí acertado, para que cuando no sea aplicable el enfriamiento gratuito se actúe de

acuerdo a las indicaciones de esta medida.

3.4.1.4. Implementación técnica.

Para adaptar los caudales de ventilación a los niveles de ocupación real, el mejor

procedimiento consiste en actuar de forma automática sobre la compuerta de aire

exterior en función de los valores que marque una sonda de calidad de aire (sensores de

CO2) instalada en una zona representativa del local o en el retorno de aire.

La supresión de la ventilación durante los períodos de no ocupación en los que el equipo

está funcionando (por ejemplo para mantener una temperatura de consigna baja) puede

hacerse cerrando las compuertas de aire exterior comandada por un reloj programador.

Es conveniente revisar para estas situaciones la estanqueidad de las compuertas.

Capítulo 3. MAEs

81



S3GET-SS


Figura 3. 33 Esquema de una climatizadora, con zoom en la región de actuación de la medida

Los requerimientos para llevar a cabo la medida son similares a los necesarios en el

caso del enfriamiento gratuito, por lo que se recuerdan en un orden de prioridad

estimado:

a) La existencia y automatización de las compuertas de aire exterior (1), retorno (2)

y expulsión (3), para modular la cantidad expulsada, recirculada y de aire

primario en cada instante. Las compuertas de aire exterior y de expulsión están

sincronizadas. A su vez, la compuerta de aire recirculado y aire exterior deben

tener un movimiento opuesto, para que cuando se reduzca el caudal de aire

exterior (cerrar compuerta 1 y compuerta 3 de expulsión) se aumente la cantidad

recirculada (cerrar compuerta 2).

b) Sistema de control (definición en profundidad en 1.4.1 Estrategia de control).

c) La instalación del ventilador de retorno, para mover el aire hacia el conducto de

retorno de la unidad (2) o bien para expulsarlo (3).

d) Instalar deflectores para garantizar que el viento no incide de forma directa en

las tomas de aire.

e) El posible ajuste del caudal de impulsión, que en principio queda afectado, al

hacerse cargo el de retorno de las pérdidas de dicha parte de la red de aire. Es

importante, en unidades a caudal variable, garantizar que como mínimo el caudal

de impulsión es el exterior (necesidades de ventilación).

f) La posible instalación de variadores de frecuencia en ventiladores como medida

de mejora de la eficiencia energética de la instalación.

g) Capacidad de regulación del caudal de ventilación (aire exterior), desde un

máximo (según normativa y niveles de calidad de aire interior), hasta un mínimo

(cierre total, periodo de desocupación).

Capítulo 3. MAEs

82



S3GET-SS


3.4.1.5. Estrategia de control

Por sensores CO2

El control se fundamenta en medir los cambios del nivel de CO2 en la zona, relativos al

caudal de aire exterior y al número de personas, es decir, definido un punto de trabajo

nominal del sistema, un aumento del nivel de CO2 en la zona puede tener dos motivos:

un aumento muy elevado puede deberse a un incendio; y un cambio más moderado está

relacionado con el fruto de la combustión digestiva.

Se recomienda leer y tener presente el RITE, en su apartado IT. 1.1.4.2 Exigencias de

calidad de aire interior.

La composición del aire seco es constante. Además puede tener una cantidad variable de

vapor de agua que oscila generalmente entre el 1 y 4 %. Nitrógeno 78%, oxígeno 20.9

%, Argón 0.93%, Vapor de agua 1-4% (variable), CO2 0.03%, y otros 0.14%. Según el

RITE la concentración de los principales contaminantes presentes en el aire exterior es:

Figura 3. 34 Recorte del RITE. Niveles de contaminantes en el aire exterior.

A su vez la calidad del aire interior aparece tabulada en el RITE en función de la

concentración de CO2.

Figura 3. 35 Recorte del RITE. Nivel de CO2 según la calidad de aire interior exigida

El nivel de CO2 en la zona suele medirse en el conducto de retorno de aire, procurando

un buen acceso al mismo para su calibración, e incidencia con la corriente de aire para

su medición.

La selección de los sensores es crítica. Hay que evaluar su exactitud y el rango de

respuesta. Se debe exigir que el error sea inferior de 75 ppm, y que sea calibrado en el

Capítulo 3. MAEs

83



S3GET-SS


momento de instalación. Normalmente los errores en la medida suelen deberse a

condiciones de trabajo fuera de rango, tanto en temperatura como en concentración.

Recomendaciones:

- Un mínimo de sensor por zona cuando estén alimentados por sistemas de más de

850 m3/h de aire exterior.

- Serán necesarios varios sensores si el sistema sirve espacios de diferentes

niveles de ocupación.

- Optimizar la distribución de aire en las zonas para que las variaciones de

ocupación, y su consiguiente variación del caudal exterior, tenga un transitorio

hasta alcanzar el equilibrio en su calidad de aire mínimo.

Por presencia

Otra estrategia de control se basa en la medición directa de presencia. Este método es

menos elegante, autónomo y fiable que el anterior, pero a su favor, tiene mayor

facilidad de implementación. Medir personas en una sala, es directamente proporcional,

a saber el caudal de aire exterior a introducir en la zona según el RITE. El problema es

los elevados caudales de aire exterior que el RITE contempla por persona, en muchos

casos equivalentes al doble que la estándar americana.

Figura 3. 36 Recorte del RITE. Tasa de ventilación

por persona en función de la calidad de aire interior.

Medir presencia con alta fiabilidad es complicado, basta con imaginar cómo resolver el

siguiente problema: “una sala, con una sola puerta de entrada y salida. Para medir

presencia se hace obvio medir el paso de gente por la puerta. En esta medición se debe

de tener en cuenta: entradas, salidas, personas que se quedan entrepuertas y no entran,

salidas no terminadas, varias personas realizando la misma acción o acciones

simultáneas en la zona de la puerta…” Por este motivo, este método se hace no fiable, y

existe mucha problemática en el empleo de barreras láser para tomar las decisiones

apropiadas.

Unido a este método, aparece una simplificación empleada en la mayoría de las

instalaciones que contemplan el control de ventilación por presencia: la posibilidad de

interactuar con el usuario en la medición, por ejemplo: “un cine. Si se establece un

Capítulo 3. MAEs

84



S3GET-SS


dispositivo en el que el encargado pueda reflejar el nivel de ocupación del cine el

problema queda bruscamente resuelto.” Establecer el nivel de ocupación por parte del

usuario puede ser en formato de número de personas, o bien de una selección del nivel

de ocupación en una barra dispuesta. Esta simplificación tiene la problemática, bien

conocida, respecto al control de las instalaciones de edificios, y es la interacción –

concienciación del usuario, pero a su favor tiene la simplicidad de actuar sobre la

unidad directamente con la traducción del valor dispuesto por el usuario.

3.4.1.6. Limitaciones.

Tipo de edificio y potencial

Locales con alta variabilidad de ocupación, y cuanto mayor valor alcance el punto

crítico de ocupación mayor será el ahorro en comparación con el resto del periodo de

funcionamiento. Por ejemplo una sala de cine:

Figura 3. 37 Perfil de ocupación tipo.

Es inteligente y óptimo acompañar a esta medida con el Free-cooling, ya que pueden

estar sincronizadas y comandadas por la misma unidad, pudiendo no sumar ahorros pero

si aumentar el ahorro que supone la implementación de cada una por separado.

Capítulo 3. MAEs

85



S3GET-SS


Limitaciones técnicas


a) Asegurar que el funcionamiento de la unidad garantiza la sobrepresión en las

zonas alimentadas, es decir, que se extraiga más aire del que se impulsa, lo cual

hace que aumenten las infiltraciones a la zona. Aún más, en zonas públicas con

aperturas al exterior.

b) La disponibilidad de espacio requerida por los condicionantes técnicos

mencionados en el apartado anterior.

c) La posibilidad de que el ventilador de impulsión se adapte al nuevo punto de

trabajo con un rendimiento aceptable. (Velocidad variable)

d) Dificultades unidas a la zonificación del sistema (varias zonas):

1. En sistemas todo-aire, en los que a las zonas solo se lleva aire, y este se hace

de manera centralizada a varias zonas.

2. En sistemas mixtos, además de llevar aire a las zonas se lleva otro fluido (ej:

agua en fan-coil, o refrigerante en sistemas VRV), el aire exterior suele ser

pre-tratado en una unidad climatizadora de aire primario (CAP). Esta unidad

suele alimentar a varias zonas.

Cada zona debe tener un detector de CO2, por lo que en este caso existen dos niveles de

actuación de acuerdo a la medida del sensor: control del caudal de aire que le llega a esa

zona y la regulación del caudal de aire que trata la CAP.

Ej.: en un periodo de baja ocupación de esa zona, el detector de CO2 mediría una bajada

del nivel del mismo, dando la orden de una reducción del caudal de aire primario

(aumentar la recirculación de aire de la zona); lo que conlleva un cierre de la compuerta

de paso del aire a la zona desde la CAP (cerrar el paso de aire a la zona, es la forma más

sencilla y eficaz de no afectar al resto de zonas conectadas a la unidad), y la

consiguiente reducción del caudal tratado por la climatizadora de aire primario.

Otras consideraciones

a) Comprobar las condiciones acústicas de la situación modificada.

Capítulo 3. MAEs

86



S3GET-SS


b) El mantenimiento regular debe ser previsto, ya que es una parte importante para

mantener el sistema a un nivel óptimo. El descuido del mantenimiento

preventivo puede anular cualquier ahorro de energía esperado en el diseño, por

lo que adquiere un nivel prioritario.

c) Los sensores deben ser inspeccionados y calibrados para asegurar un correcto

funcionamiento, sobre todo los destinados al movimiento de las compuertas de

paso del aire exterior y los sensores CO2. Sensores inexactos de CO2 pueden

causar el empleo de energía excesiva o niveles de calidad de aire inadecuados,

de ahí la necesidad de su limpieza y calibración.

d) Las compuertas de aire exterior deben estar cerradas durante los periodos de pre-

acondicionamiento previos a la ocupación. Los extractores (en cocinas,

cafeterías, etc.) deben funcionar únicamente cuando sea necesario.


3.4.2.1. Fundamentos

En este punto se van a comentar tres métodos para el cálculo del caudal de aire exterior

necesario en los locales en función de la variación de CO2. El elegido para la

implementación es el tercero, por venir recomendado en el RITE y por tener más

precisión que el primero.

Método A

El primer método es el propuesto en la guía técnica para la evaluación y prevención de

los riesgos relativos a la utilización de los lugares de trabajo. Consiste en medir las

concentraciones de dióxido de carbono en el aire exterior, en el aire saliente de las

unidades de tratamiento del aire (aire de suministro) y en el aire de retorno. El

porcentaje o cantidad de aire exterior se obtiene a partir de la expresión:

CS ppm de CO2 en el aire de suministro (si se mide en un local) o ppm de CO2 en el

aire de mezcla (si se mide en la unidad de tratamiento de aire)

CL ppm de CO2 deseado en la zona

C0 ppm de CO2 en el aire exterior

Capítulo 3. MAEs

87



S3GET-SS


Hay dos factores críticos: el momento en que se realizan las diferentes medidas, que

debe ser lo más coincidente en el tiempo, y que al ser la precisión del resultado

directamente proporcional a una diferencia de concentraciones es preferible aplicar el

método en periodos de ocupación del edificio para asegurarse de que las diferencias son

las mayores posibles.

El caudal de aire exterior viene dado por el producto del caudal total de aire

suministrado por la unidad de climatización y el porcentaje de aire exterior determinado

a partir de las medidas de la concentración de dióxido de carbono.

Método B

La norma UNE 100-011-91 (“Climatización. La ventilación para una calidad aceptable

de aire en la climatización de los locales”) establece unos caudales de aire exterior para

una calidad aceptable de aire y para controlar la concentración de dióxido de carbono

así como, paralelamente, olores, partículas y otras sustancias contaminantes, con un

adecuado margen de seguridad (el reglamento en España es el RITE, el cual hace

referencia a esta norma, pero además la completa). Por su parte el Real Decreto

486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de

seguridad y salud en los lugares de trabajo, establece que la ventilación mínima en los

locales de trabajo será de 30 metros cúbicos de aire limpio por hora y trabajador, en el

caso de trabajos sedentarios en ambientes no calurosos ni contaminados por humo de

tabaco, a fin de evitar el ambiente viciado y los olores desagradables.

El procedimiento, según la citada norma UNE 100-01191, para establecer la cantidad

mínima de aire de ventilación, consiste en aceptar que una persona sana, con una dieta

normal, genera una cantidad de dióxido de carbono que viene dada por:

qCO2 Tasa de generación de dióxido de carbono en L/s por persona

M Actividad metabólica expresada en met

En un estado estacionario del sistema de ventilación, la relación entre el caudal de aire

exterior, las concentraciones de dióxido de carbono y la tasa de generación de dióxido

de carbono puede deducirse de un balance de masa de dióxido de carbono y resulta ser:

q Caudal de aire exterior en I/s por persona

Capítulo 3. MAEs

88



S3GET-SS


[CO2]recinto Concentración media de dióxido de carbono en el local (ppm)

[CO2]exterior Concentración de dióxido de carbono en el exterior (ppm)

Esta relación lleva a la conclusión de que el caudal de ventilación necesario es de 7,2

L/s por persona (26 m3/ h por persona) que se redondea a 7,5 L/s por persona y que es la

base de la recomendación de la norma UNE para la ventilación de locales de oficinas.

También son de este orden de magnitud los 30 m3/h/trabajador (8,3 L/s/trabajador)

exigidos en el Anexo III del R.D.486/97.

Este mismo modelo puede ser utilizado para evaluar la ventilación de un recinto,

tomando la concentración de dióxido de carbono como indicador, en el supuesto de que

la única fuente de dióxido de carbono sea la respiración humana y que no exista ningún

procedimiento de eliminación del dióxido de carbono aparte de la ventilación y que,

además, se haya alcanzado un estado estacionario.

La expresión a aplicar será:

Siendo la actividad metabólica media de los ocupantes.

Para aplicar correctamente esta ecuación hay que tener en cuenta las limitaciones de uso

debidas a las hipótesis de trabajo mencionadas. Los valores de concentración deben

medirse simultáneamente y la actividad metabólica media de los ocupantes puede

estimarse con métodos relativamente sencillos como los propuestos en la norma UNE

EN 28996-95 (Ergonomía. Determinación de la producción de calor metabólico) (ver

NTP-323).

Utilizar la concentración de dióxido de carbono como indicador de ventilación sólo es

válido en aquellos espacios en los que hay suficientes ocupantes para servir de fuente de

dióxido de carbono y que, además, han permanecido en el mismo el tiempo necesario

para que el nivel de dióxido de carbono alcance el equilibrio. Además otra limitación

del método está asociada a la necesidad de estimar la producción de dióxido de carbono

por las personas basada en su actividad física que puede ser una fuente importante de

error compensable en parte si el número de ocupantes del local es elevado.

Método C

Es el elegido para acometer la medida tratada. Está basado en la caída de la

concentración y se puede asemejar al primer método descrito en este punto. Consiste en

medir en el local sin ocupantes, la disminución de la concentración de dióxido de

carbono a lo largo de un periodo de tiempo. El cálculo del caudal de ventilación se

realiza a partir del número de renovaciones de aire del local, para ello se debe calcular

la variación de renovaciones hora debido al cambio del nivel de CO2 aplicando la

expresión:

Capítulo 3. MAEs

89



S3GET-SS


Siendo:

C0 Concentración exterior de dióxido de carbono (ppm)

Cnom Concentración final de dióxido de carbono deseada (ppm)

Ci Concentración de dióxido de carbono en el instante anterior (ppm)

t Tiempo (h) en el que se produce el cambio de concentración

A partir del número de renovaciones (REN) se calcula el caudal de ventilación:

El sistema valora la situación actual y actúa sobre el caudal de ventilación en el

siguiente intervalo, así las actuaciones mencionadas en el apartado de implementación

técnica se traducen en una modificación de caudal de ventilación.

Además es importante evaluar la capacidad del sistema, midiendo los tiempos de

respuesta desde variaciones del caudal de aire exterior impulsado hasta lectura del nivel

de CO2 interior, para optimizar la distribución de aire en la zona y no aumentar en

exceso los consumos.

Para la correcta utilización de todos estos métodos es necesario tener en cuenta, no sólo

sus limitaciones y condiciones óptimas de aplicación sino también, y en especial, la

precisión de lectura del instrumento disponible ya que al depender el resultado de la

diferencia de concentraciones de dióxido de carbono si ésta es poca, un pequeño error

en la medida se transformará en un error mucho mayor en el valor del caudal, por lo que

es conveniente prevenir en la lógica del control estos hechos y predecirlos.

Al ejecutarse el programa para la evaluación de la demanda energética, la medida en

estudio introduce modificaciones en el término de ventilación y en la demanda total

sobre la climatizadora.

Nota: En el caso de que el aire exterior de ventilación se introduzca directamente en el

local se contemplará como infiltración, por lo que sería un caso fuera del alcance de la

medida.

Capítulo 3. MAEs

90



S3GET-SS


3.4.2.2. Desarrollo

Este punto tiene como objetivo definir el sistema propuesto así como el planteamiento y

resolución del problema a través de los siguientes puntos:

- El caudal de aire exterior nominal, se fija en todas las instalaciones a partir del

máximo de ocupación de la sala y los requisitos establecidos en la normativa.

Quedando establecido el funcionamiento en régimen nominal de la máquina, o

bien situándonos en el punto de partida en el caso de encontrarnos frente a un

sistema existente, que debe de ser verificado según las condiciones que ahora se

quieren mantener (calidad y caudal de aire exterior para asegurar las condiciones

interiores establecidas).

- Se debe instalar un sensor de CO2 en el conducto de retorno de la zona

alimentada por la unidad, y establecer un intervalo de medida y de decisiones

coherente al tiempo de respuesta del sistema. Este tiempo no es crítico pero hay

que vigilarlo, ya que la actual normativa española sobre calidad de aire interior,

establece unos niveles mínimos bastantes holgados, sin riesgo de que aparezcan

olores.

- Usando el método C se puede calcular el caudal de aire exterior a introducir en

el edificio en cada intervalo de tiempo (control continuo).

- Un ejemplo puede ser:

Dado un local que prescrito con un requerimiento de calidad de aire interior

IDA2, se establece en el RITE que el nivel de CO2 interior debe ser inferior a

500 ppm. El aire exterior, razonado como limpio 350 ppm (este valor puede

variar dependiendo del tipo de localidad y la situación de la toma de aire exterior

sea perjudicial, cerca de una chimenea, vía de enorme circulación etc…). Se

puede eliminar esta hipótesis de “concentración de CO2 en aire exterior”,

añadiendo un sensor de medida en el aire exterior que participe en la toma de

decisiones según el método C; pero no supone una hipótesis arriesgada en la

futura bondad del sistema.

Elegidas las condiciones, se necesita tener unas medidas del nivel de CO2 en la

zona, el cual supondremos.

Un factor importante es el parámetro t, o tiempo en el que se va a modificar la

calidad de aire interior (tiempo de respuesta). Si este parámetro se establece muy

bajo significará que el sistema es capaz de modificar el contenido de CO2 en ese

tiempo, lo que puede suponer un consumo elevado. Se evalúa más adelante la

influencia del valor de este parámetro.

Capítulo 3. MAEs

91



S3GET-SS


Al desconocer los datos de la sala, podemos aproximar que el punto más crítico

de ocupación de la misma se requiere por reglamento 2 ren/h de aire exterior

para que se mantenga a un nivel máximo de 500 ppm de CO2 el ambiente

interior. (Hablar de ren/h, es similar a hablar de caudal de aire exterior solo

conociendo el volumen de la sala).

Resumiendo:

C0=350 ppm CNOM=500 ppm ReNOM = 2 Ren/h

Se hacen los cálculos con t=30min, es decir, en 30min, el sistema ha de ser

capaz de realizar el cambio de nivel, si en el instante de medida la lectura del

sensor es 440 ppm, el sistema modificará el caudal para que en 30min si no hay

ningún cambio en la sala se sitúe a 500 ppm, para ello y viendo la gráfica hay

que reducir el caudal de aire exterior a la mitad (1 ren/h).

Figura 3. 38 Variación de la concentración de CO2 en función del caudal de aire exterior

En la elección del tiempo t de respuesta si se hace un control continuo, aparecen dos

factores:

- La capacidad máxima del ventilador, es decir, el máximo caudal que es capaz de

mover. Así aunque el parámetro t que elijamos sea bajo, estableciendo un nivel

de renovaciones alto, puede ser que nuestro caudal quede limitado por el

ventilador. Las renovaciones máximas serían:

RenMAX = Caudal-VentiladorMAX (m3/h) / Volumen-zona (m

3)

- Mantener una calidad aceptable de aire. Puede ocurrir que la zona sufra un

aumento brusco de ocupación, el sistema debe ser capaz de aumentar el caudal

de aire exterior rápidamente para no entrar en condiciones de no salubridad.

De acuerdo a estos dos factores, el segundo es el único del que podemos tomar

consecuencias, ya que el otro estará dentro de la problemática del instalador, y será

preciso evaluarlo en la implementación práctica.

0

1

2

3

4

350 400 420 440 460 480 500 600ppm CO2

Ren/h

Capítulo 3. MAEs

92



S3GET-SS


La siguiente gráfica muestra como deberían variar las renovaciones hora del local de

acuerdo a la variación de la concentración de CO2 para varios valores del tiempo t.

Figura 3. 39 Influencia del tiempo de actuación sobre la evolución de CO2

El control continuo antes comentado presenta más problemas que ventajas (su principal

ventaja, es que minimiza la carga de ventilación de acuerdo al nivel de ocupación). Uno

de los problemas más importantes, es el movimiento continuo de las compuertas del

sistema (exterior-recirculado-expulsión), lo que puede provocar problemas de fiabilidad,

averías...

Así, aparece una propuesta de control discreto, que no alcanza el mínimo óptimo de

ventilación en cada instante, pero resuelve la mayoría de los problemas del control

anterior. La siguiente gráfica, traduce los parámetros del sistema, la medida de los

sensores y el movimiento de la compuerta de aire exterior.

Figura 3. 40 Posible control sobre la compuerta de aire exterior en función del nivel de CO2

Sabiendo que en su posición nominal, el aire exterior es capaz de mantener la sala a

500ppm (CNOM), como CMIN se establece 450ppm para cerrar totalmente la compuerta, y

0

1

2

3

4

5

6

7

8

350 400 420 440 460 480 500 600

t=2 h t=1.5 h

t=1 h t=45 min

t=30 min t=15 min

t=6 min

0

20

40

60

80

100

120

140

160

425 450 475 500 525 550

ppm

% de apertura compuerta

CNOM CNOM+25 CNOM+50

CNOM-25 CNOM-50 CNOM-75

CNOM-10 CNOM+10

CO2 ppm

Ren/h

Capítulo 3. MAEs

93



S3GET-SS


como concentración máxima de apertura 50ppm más (550ppm, por si se da el caso de

una ocupación superior a la de diseño) y abrir al máximo la compuerta.

3.4.3. NORMATIVA

Se exige dar cumplimiento a los requisitos establecidos por el RITE en I.T 1.1.4.2 (aire

exterior mínimo de ventilación). Además de normativas específicas de higiene en el

trabajo como la NTP 549: el dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire

interior.

3.4.4. ESTIMACIÓN DEL AHORRO

Los edificios a evaluar tienen un funcionamiento en continúo de 14 horas diarias, salvo

los sábados que solo es de mañana. El valor de 4.5 W/m2, es la base impuesta por IDAE

como valor de ocupación de edificios terciarios de tamaño medio.

El ahorro que se va a cuantificar como la reducción de la carga de ventilación en las

zonas al reducir el caudal de aire exterior que se trata en la unidad. En una situación

habitual, el proyectista diseña el sistema para dar el caudal de ventilación normativo en

el caso más crítico (ocupación al 100% (1)), como ya se ha comentado. En este caso, se

varía el caudal tratado según varía la ocupación. Esta variabilidad de ocupación debe ser

medida a partir del sistema de control explicado.

Para ello se evalúan una serie de perfiles de ocupación, como los que presenta la

siguiente imagen:

Figura 3. 41 Perfiles de ocupación considerados

0

0.5

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

BASE

A

B

C

D

Capítulo 3. MAEs

94



S3GET-SS


El caso base, es el que se ha usado para el cálculo de cargas, y el resto son situaciones

posibles dentro del edificio. Cada caso supone una reducción del área de la curva de

ocupación: A 30%, B 40%, C 46% y D 42%.

La ventilación, además de ser una obligación en los edificios, supone una carga térmica

maliciosa en la mayoría de las horas del año (igual problemática que las infiltraciones

de aire), siempre y cuando, el enfriamiento gratuito no sea aplicable como ya se ha

comentado. Carga ventilación = QEXT CP (TEXT – TINT)

La carga térmica de una zona es la cantidad de energía que se ha de extraer o introducir

en esa zona para mantenerla a una cierta temperatura. La frase anterior contiene dos

parámetros implícitos: extraer (+) / introducir (-) y temperatura de la zona. El primer

parámetro establece la demanda de esa zona: si la carga es positiva, significa que

promueve la elevación de la temperatura de la zona; si es negativa, el descenso de su

temperatura. El neto de las cargas térmicas sobre una zona desvela el régimen de trabajo

de la misma: si el neto es positivo, hay que extraer esa energía para mantenerla a esa

temperatura, lo que se conoce como refrigeración; si es al contrario, calefacción. En la

mayoría de las horas la ventilación supone una carga maliciosa para la zona, significa

que contribuye a la variación de temperatura de la zona (en régimen de refrigeración la

temperatura exterior suele ser alta, y en calefacción baja). El segundo parámetro indica

el método de cálculo de cargas aplicado: si se calculan las cargas térmicas de la zona

para mantenerla a una cierta temperatura en continúo (24h) se conoce como “cálculo de

cargas a temperatura constante”; si en lugar de mantenerla en continúo a una cierta

temperatura, solo se mantiene en el horario de funcionamiento establecido y se deja

oscilar el resto de las horas se conoce como “cálculo de cargas a temperatura variable”.

Reducir la carga térmica neta de un edificio es reducir su consumo de energía, por lo

que reducir la carga de ventilación es un ahorro de energía.

En la parte inferior se muestran los resultados del estudio realizado para el edificio de

oficinas y la escuela en las tres localidades representativas. Se muestra la demanda de

calefacción (edificio a 20ºC de temperatura de consigna) para los perfiles de ocupación

comentados:

Capítulo 3. MAEs

95



S3GET-SS


Figura 3. 42 % Ahorro energético anual con la integración de la medida para clima

Figura 3. 43 Influencia del tiempo de actuación sobre la evolución de CO2

Burgos, con temperaturas exteriores menores la mayor parte del año que las dos otras

provincias, tiene reducciones mayores en la demanda, puesto que en la gráfica se

muestra el % de ahorro, pero observen los valores numéricos para el caso D:

- Burgos, demanda de calefacción, 54 kWh/m3, ahorro del 10%, es de 5.4 kWh/m

3.

- Madrid, demanda de calefacción, 30 kWh/m3, ahorro del 10%, es de 3 kWh/m

3.

- Sevilla, demanda de calefacción, 11 kWh/m3, ahorro del 13%, es de 1.5 kWh/m

3.

El ahorro de energía es mayor en aquellos climas con mínimas más acusadas y con

mayor frecuencia en el año. La explicación es clara, la máxima de verano puede

producirse en Sevilla y ser 40ºC, mientras que en Burgos la mínima alcanza valores por

debajo de 0ºC (-5ºC), lo que supone un salto térmico mayor con respecto a la

temperatura interior. Y además, de ser el punto crítico más distante de la temperatura

del interior de la zona, existe mayor número de horas al año con saltos de temperatura

mayores por tener un invierno más frío.

0

5

10

15%

AH

OR

RO

AN

UA

L

SEVILLA MADRID BURGOS

Oficina

A - CAL

B - CAL

C -CAL

D-CAL

0

5

10

15

20

25

% A

HO

RR

O A

NU

AL

SEVILLA MADRID BURGOS

Escuela

A - CAL

B - CAL

C -CAL

D-CAL

Capítulo 3. MAEs

96



S3GET-SS


En refrigeración los ahorros son inferiores, por debajo de 0.3% en todos los casos antes

comentados. Si es verdad, que las demandas de refrigeración en estos edificios son

superiores debido a la alta carga interna, lo que supone que el ahorro sea menor, pero

también que la carga de ventilación signifique relativamente menos que en el caso

anterior, aún así la conclusión es la misma:

Es un ahorro de energía obligado el modificar el caudal de ventilación en función de la

ocupación, tanto en calefacción como en refrigeración.

3.4.4.1. Integración con Free-cooling

Es importante destacar que en un edificio se puede tener demanda de calefacción y

refrigeración de forma simultánea, bien debido a la diferencia de orientación, o bien a

tener elevadas cargas internas. Este caso, se podría climatizar esa zona mediante aire

exterior solamente, si en enero una zona demanda refrigeración y tiene alimentación de

aire exterior individual; en cambio, el resto de las zonas demandantes de calefacción,

necesitan hacer uso del control de ventilación por demanda para ahorrar energía. Este

caso no se contempla en este análisis, al centrar el problema en una zona del edificio y

en la aplicación simultánea de medidas. El caso que se contempla es peor para los

intereses del ahorro energético: se implemente esta medida y se aplique en horas del año

en las que es aplicable el free-cooling (reduciendo el aire exterior cuando debería

haberse incluso aumentado su caudal). Se muestra el caso del perfil D en Madrid con

enfriamiento gratuito y control por entalpía:

Figura 3. 44 Demanda de calefacción sin/con ventilación controlada por presencia

0123456789

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

EDemanda Calefacción kWh/m3

Situación base Situación mejorada con DCV

Capítulo 3. MAEs

97



S3GET-SS


Figura 3. 45 Demanda de refrigeración sin/con actuaciones de ahorro de energía

En calefacción no hay cambios como es lógico, y en refrigeración de forma anual se

pasa de ahorrar un 0.1% al solo incorporar DCV (Control de ventilación por demanda),

al 32% si se incorpora freecooling por entalpía también.

Este porcentaje se traduce en el incremento de ahorro de energía que se puede

conseguir, si además de decidir el caudal de aire exterior que se introduce en el edificio

de acuerdo al nivel de ocupación, se tienen en cuenta las condiciones del aire interior y

exterior. En este caso, si no se hubiera reducido el caudal de aire exterior en aquellas

horas en las que la ocupación bajo del punto nominal y las condiciones exteriores

permitían emplear ese aire como fuente natural de enfriamiento, se hubiera aumentado

el ahorro de energía primaria del sistema.

0

2

4

6

8

10

12

14

ENER

O

FEB

RER

O

MA

RZO

AB

RIL

MA

YO

JUN

IO

JULI

O

AG

OST

O

SEP

TIEM

BR

E

OC

TUB

RE

NO

VIE

MB

RE

DIC

IEM

BR

E


Situación base Con DCV Con DCV + Freecooling

Capítulo 3. MAEs

98



S3GET-SS


3.5. ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DEL AIRE PRIMARIO


Enfriamiento evaporativo del aire primario durante los meses de refrigeración.

3.5.2. GRADO DE APLICABILIDAD

Esta medida es aplicable cuando se dan las siguientes condiciones:

Unidad de tratamiento de aire con entrada de aire exterior.

Régimen de refrigeración.

Condiciones de temperatura y humedad exterior que permiten la reducción de

temperatura, bien de forma adiabática (evaporativo indirecto) o directo (aumento

de humedad).

Su aplicación se extiende a sistemas de caudal constante y variable.

3.5.3. INFLUENCIA SOBRE EL CONSUMO

Eliminación total o parcial de la carga de ventilación que supone en la batería el

tratamiento del aire exterior. Incluso reducir su temperatura por debajo del local

suponiendo una fuente de refrigeración natural.

En las siguientes gráficas se estima cómo afecta a la demanda de refrigeración la

inclusión del pre-tratamiento evaporativo del aire primario, para una renovación hora de

aire exterior en dos situaciones: eficiencia del 40% y del 80% del sistema evaporativo

indirecto. Posteriormente se corrige el valor calculado para una renovación hora con

otras posibles situaciones.

Capítulo 3. MAEs

99



S3GET-SS


Figura 3. 46 Valor de la Relación de Demandas (RD) en función de la Severidad Climática de Verano

(SCV) para edificios terciarios. Nivel de cargas internas (alto-bajo). Uso (8h-24h). Eficiencia sensible del

sistema de enfriamiento evaporativo indirecto (80%).



sistema de enfriamiento evaporativo indirecto (40%).

Para Burgos (SCV=0.16), en una situación de carga interna baja, funcionamiento 24h,

se reduce la demanda de refrigeración al 75% aproximadamente para una eficiencia del

80%. En cambio, en la misma situación anterior, y una eficiencia del 40% la demanda

pasa a ser el 75% de la situación de partida.

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0.95

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCV


0.8

0.85

0.9

0.95

1

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCV


Capítulo 3. MAEs

100



S3GET-SS


Figura 3. 48 Factor de corrección de la relación de demandas en función de las renovaciones hora de aire

exterior.

Con el mismo ejemplo anterior, para el caso de eficiencia del 80% si se tienen 8

renovaciones hora de aire exterior, la relación de demanda pasa de 0.75 a 0.3 (0.75x0.4).

5.3.3.1 Influencia sobre el consumo en la situación de enfriamiento gratuito por

aire exterior con pre-tratamiento evaporativo del aire primario.

En las siguientes gráficas se evalúa el comportamiento del sistema al incorporar las dos

medidas de refrigeración más habituales: enfriamiento gratuito por aire exterior

(freecooling) y enfriamiento evaporativo del aire primario. El sistema evaporativo

funciona de Junio a Septiembre, meses típicos de refrigeración y condiciones exteriores

aplicables para el sistema.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fc

Ren/h aire exterior

Eficiencia 40% Eficiencia 80%

Capítulo 3. MAEs

101



S3GET-SS




sistema (40%). Enfriamiento gratuito en control por temperatura (T) y por entalpía (H).

La gráfica da una idea de la reducción de demanda que supone el control del sistema

evaluando cuando es mejor reducir el caudal de aire recirculado en la máquina, a favor

de aumentar el caudal de aire exterior que se enfría con un sistema evaporativo

indirecto.



sistema (80%). Enfriamiento gratuito en control por temperatura (T) y por entalpía (H).

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCV

BAJO-8h-T ALTO-8h-T BAJO-8h-H ALTO-8h-H


0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

RD

SCV



Capítulo 3. MAEs

102



S3GET-SS


3.5.4. IMPLEMENTACIÓN TÉCNICA

Hay que elegir con precaución el tipo de enfriamiento evaporativo, puesto que si se

elige el directo se puede aumentar la humedad del aire exterior en exceso promoviendo

la condensación de agua en la batería de frío; en el caso del evaporativo indirecto es

importante la eficiencia del intercambiador. Con carácter genérico, y de forma similar al

recuperador, se tendrá en cuenta que:

a) Será necesario hacer modificaciones en las redes de toma de aire exterior,

integrando el modulo evaporativo.

b) Es viable emplear el recuperador de energía del aire de extracción saturando

adiabáticamente la corriente secundaria.

c) Será preciso ajustar los ventiladores de impulsión y retorno para adecuarlos

a la pérdida de carga introducida.


a) Disponibilidad de espacio.

b) La necesidad de agua (caudal de agua/caudal de aire) en unas condiciones

mínimas para evitar problemas en los nebulizadores.

c) La higiene y salubridad de la instalación hidráulica.

d) Garantizar un número de horas de funcionamiento para la viabilidad

económica de la medida, unido a la eficiencia del sistema por el consumo

asociado de bombeo y ventilación.

e) Maximizar la eficiencia del proceso evaporativo, evitando condensaciones

superficiales y alta necesidad de espacio.

f) La relación caudal secundario/caudal de aire exterior en el caso de

enfriamiento evaporativo indirecto, que deberá estar dentro de los límites

impuestos por el recuperador.

3.5.5. OTRAS CONSIDERACIONES GENERALES

Se comprobará que no se produce contaminación cruzada entre las corrientes de

aire, o si tiene lugar, que es admisible por las especificaciones de la instalación.

El enfriamiento evaporativo directo puede ser perjudicial si se supera una

humedad en la corriente que produzca condensaciones, siendo una pérdida de

energía.

Mantenimiento de los nebulizadores para evitar obstrucción de los mismos.

Capítulo 3. MAEs

103



S3GET-SS


3.6. ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO EN AERO-CONDESADORES

3.6.1. OBJETIVO

Aumento del coeficiente de eficiencia energética de la planta enfriadora.


En cualquier equipo frigorífico, siempre que se respeten las restricciones impuestas por

las características operacionales del mismo.


Al reducir la temperatura de condensación, manteniendo constantes las restantes

condiciones, se mejora el rendimiento medio estacional y se reducen los costes de

energía asociados.

Figura 3. 51 Factor de aumento del rendimiento medio estacional en función de la Severidad Climática de

Verano (SCV) para edificios terciarios. Para Enfriadoras de agua y equipos Autónomos.

1.06

1.08

1.1

1.12

1.14

1.16

1.18

1.2

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

FA

SCVENFRIADORA AUTÓNOMO

Capítulo 3. MAEs

104



S3GET-SS



Puede llevarse a cabo mediante diferentes actuaciones:

a) El empleo de una unidad de pre-enfriamiento de aire exterior por

humidificación adiabática, que logra la reducción de la temperatura de

condensación, si el aire tratado se emplea para condensación.

b) Además, si la condensación es por aire puede incrementarse el caudal de

aire de condensación si los moto-ventiladores lo permiten.

c) En caso de disponer de abundante aire de extracción próximo a la enfriadora

y se pueda emplear el mismo para condensación, se logra una reducción de

la temperatura de entrada a condensadores durante amplios periodos del

año.

d) La limpieza frecuente o semi-continua del circuito de condensación conduce

igualmente a una mejora de la transferencia térmica en el condensador que

se traduce en una reducción de la temperatura de condensación.


La reducción de la temperatura de condensación tiene que ser compatible con un

correcto funcionamiento del dispositivo de expansión.

Capítulo 3. MAEs

105



S3GET-SS


3.7. MEJORA DEL TRANSPORTE DE AIRE Y AGUA

3.7.1. OBJETIVO

Disminución del factor de transporte mediante una reducción de las pérdidas de carga

de la red hidráulica o mediante una sustitución total o parcial de las bombas de

circulación. También es aplicable en la red de de distribución de aire mediante la

reducción de pérdidas de carga, sustitución de ventiladores por otros de mayor

rendimiento y/o la instalación de variadores de frecuencia en ventiladores.


En toda distribución en la que se haya detectado un factor de transporte inadecuado.


Reduce los costes energéticos asociados al transporte de agua o aire.

Las siguientes gráficas muestran la reducción (en tanto por 1) del factor de transporte al

instalar un variador de frecuencia en un ventilador:

Figura 3. 52 Factor de reducción (FR) del factor de transporte de aire en función de la Severidad

Climática de Invierno –régimen de calefacción- al instalar un variador de frecuencia.

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

FR

SCI

Capítulo 3. MAEs

106



S3GET-SS


Esta gráfica puede interpretarse como sigue: si se instala un variador de frecuencia en

un ventilador de la red de distribución de aire de calefacción, instalado en un edificio

situado en Madrid (SCI=1.0) el factor de transporte resultante es el 65% de la situación

de partida.

Figura 3. 53 Factor de reducción (FR) del factor de transporte de aire en función de la Severidad

Climática de Verano –régimen de refrigeración- al instalar un variador de frecuencia.

Esta gráfica puede interpretarse como sigue: si se instala un variador de frecuencia en

un ventilador de la red de distribución de aire de refrigeración, instalado en un edificio

situado en Madrid (SCV=1.0) el factor de transporte resultante es el 62% de la situación

de partida.


Pueden contemplarse diversas maneras de implementar la medida, como mejora de la

eficiencia de las bombas de circulación de agua, en cuyo caso se puede requerir el

cambio de rodete, del cuerpo de bomba o del grupo motobomba; o como disminución

de las pérdidas de carga mediante la aplicación de las siguientes medidas:

a) Modificación total o parcial de la red hidráulica, eligiendo un nuevo patrón

geométrico o de flujo conducente a una menos pérdida de carga.

b) Sustitución de valvulería por otra de menor pérdida de carga.

c) Eliminación de valvulería innecesaria.

d) Redimensionado de la valvulería de control.

e) Eventual limpieza de circuitos, especialmente los de tipo abierto.

Las mayores limitaciones radican en las posibilidades de remodelación de la red.

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2

FR

SCV

Capítulo 3. MAEs

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S3GET-SS


En cuanto a la implementación en redes de distribución de aire hay que contemplar las

siguientes actuaciones:

a) Reducción de las pérdidas de carga:

I. Modificación de la velocidad en la rejilla de toma de aire exterior.

II. Mejora del mantenimiento de la UTA (limpieza de filtros y baterías).

III. Remodelación de la red de conductos.

IV. Modificación de la velocidad de salida en las bocas de distribución.

b) Sustitución del ventilador por otro de mayor rendimiento.

c) Incorporación de variadores de frecuencia.

A cualquier ventilador del caudal variable siempre que la curva de rendimiento

mediante variación de velocidad arroje un rendimiento medio superior al

existente.


Las modificaciones de las pérdidas de carga de la red hidráulica arrastran por lo general

un cambio de punto de operación de la bomba correspondiente que tendrá que ser

adaptada para mantener el mismo caudal de agua conservando o mejorando su

rendimiento. Asimismo, el cambio de rodete o del cuerpo de bomba conlleva ajustar el

punto de funcionamiento.

A veces el bajo rendimiento es imputable al motor de arrastre únicamente, en cuyo caso

la acción sobre el cuerpo de bomba no resulta eficaz.

Las modificaciones de las pérdidas de carga de la red de aire, arrastran un cambio del

punto de operación del ventilador que tendrá que ser regulado para mantener el mismo

caudal de aire.

La alteración de la velocidad de salida en las bocas de distribución supone modificar las

características de difusión de la vena de aire, por lo que deberá comprobarse que la

distribución final en locales no se perjudica sensiblemente.

3. medidas de ahorro de energÍa en...

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