Muchos tipos de aire acondicionado enfrían el aire mediante contacto directo con las líneas de refrigerante. Sin embargo, esta configuración del sistema puede resultar difícil de instalar en edificios grandes, especialmente en edificios altos. Cuando se utiliza agua como fluido de intercambio de calor entre el aire interior y el refrigerante, el calor se puede eliminar de forma eficaz incluso si los espacios acondicionados están lejos de los equipos de refrigeración.
Sin el uso de agua helada, sólo habría dos configuraciones posibles para la refrigeración de la habitación:
- Instalación de largas líneas de refrigerante entre equipos de refrigeración y espacios acondicionados.
- Circulación de aire a través de unidades de refrigeración y luego distribución de aire con sistemas de conductos largos.
Las líneas de refrigerante largas están más expuestas a daños físicos y fugas, y la pérdida de refrigerante puede ser significativa si la instalación es grande. Por otro lado, los conductos de aire son muy voluminosos y consumen más energía del ventilador a medida que aumenta su longitud.
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Ventajas de la refrigeración de espacios con agua helada
El agua puede transportar el calor extraído de los espacios interiores de forma más eficaz que el aire, y los tubos hidrónicos son mucho más compactos que los conductos de aire . Estas drásticas diferencias en la configuración del sistema se deben a las propiedades físicas de cada sustancia:
- El calor específico del agua es 4,187 kJ/kg-K, mientras que el calor específico del aire es 1 kJ/kg-K. En otras palabras, si masas equivalentes de aire y agua experimentan el mismo aumento de temperatura, el agua absorbe cuatro veces más calor.
- El agua también es mucho más densa que el aire, ya que tiene una densidad de 1.000 kg/m3, mientras que el aire tiene una densidad de 1.225 kg/m3. El agua no sólo transporta más calor por kilogramo, sino que también utiliza menos espacio que el aire para una masa determinada.
El mayor calor específico y densidad del agua representan ventajas de diseño en los sistemas de agua enfriada. Cuando se utiliza agua fría, el calor interno se puede eliminar con una masa de fluido más pequeña y las tuberías hidrónicas son más compactas que los conductos de aire.
El agua helada también es más conveniente cuando se trata de distancias verticales. El agua se puede bombear verticalmente sin problemas, pero soplar aire frío a los pisos superiores es poco práctico e ineficiente.
Para una carga de enfriamiento específica, un sistema de agua enfriada generalmente proporciona una mayor eficiencia que un sistema de aire acondicionado solo por conductos. Esto puede ser una ventaja significativa en edificios comerciales, donde la eficiencia adicional genera miles de dólares en ahorros mensuales.
Cómo contribuyen los sistemas de agua helada a la calidad del aire interior
Cuando un edificio utiliza únicamente conductos de aire, las áreas internas están interconectadas. Con esta configuración, los contaminantes del aire y los olores desagradables pueden propagarse fácilmente a otras partes del edificio. Por otro lado, un sistema de agua helada permite el uso de un sistema de tratamiento de aire separado para cada área, aislando los contaminantes y olores del aire. Si un área tiene problemas con la calidad del aire, las áreas con sistemas de conductos separados no se verán afectadas.
Los sistemas de agua helada también producen menos ruido que los conductos de aire, lo que mejora la comodidad de los ocupantes. Esta es una ventaja significativa en los edificios de oficinas, donde el ruido y la vibración constantes de un sistema de conductos de aire pueden distraer y disminuir la productividad.
Aumento del rendimiento de los sistemas de agua helada.
Aunque los sistemas de agua helada son eficientes, su consumo de energía sigue siendo significativo. Sin embargo, existen varias mejoras posibles que hacen que los sistemas de agua helada sean aún más eficientes:
- Los motores NEMA de eficiencia premium son altamente recomendados para bombas de agua helada y manejadores de aire. Estos motores tienen el índice de eficiencia más alto de EE. UU.
- Para aplicaciones donde la carga es inferior a un caballo de fuerza, se recomiendan motores con conmutación electrónica (ECM). La clasificación NEMA Premium Efficiency no cubre motores de potencia fraccionaria
- Los motores de alta eficiencia se pueden complementar con variadores de frecuencia (VFD), que reducen la velocidad del motor en condiciones de carga parcial.
- Tenga en cuenta que los ECM ya tienen control de velocidad incorporado y, por lo tanto, no es necesario un VFD.
Los sistemas de agua helada normalmente se pueden integrar con plataformas de automatización de edificios, que optimizan su funcionamiento en función de la carga de refrigeración actual. Incluso cuando un sistema de agua enfriada utiliza equipos eficientes, sólo se puede lograr un rendimiento superior con los puntos de ajuste correctos para la operación.
Las instalaciones mecánicas son voluminosas y unas malas decisiones de diseño pueden provocar un aumento significativo del coste del sistema. Por ejemplo, los equipos de gran tamaño y la disposición ineficiente de los conductos aumentan los costos sin proporcionar beneficios. Los ingenieros profesionales de MEP pueden optimizar el costo de los sistemas de agua helada al tiempo que integran medidas de eficiencia energética, como el control de la velocidad del motor.
