Aunque los sistemas de ventilación consumen menos energía que los equipos de calefacción o aire acondicionado, afectan la cantidad de aire que se debe calentar o enfriar primero. Por lo tanto, cualquier actualización que optimice el flujo de aire también genera ahorros en calefacción y refrigeración. Los sistemas de ventilación se pueden clasificar en sistemas de volumen de aire constante (CAV) y de volumen de aire variable (VAV), y este artículo comparará los dos tipos.
- Los sistemas CAV proporcionan un flujo de aire constante a diferentes temperaturas.
- Los sistemas VAV proporcionan un flujo de aire variable a una temperatura constante.
Como ocurre con cualquier decisión de ingeniería, existen compensaciones al elegir entre ventilación CAV y VAV. En general, los sistemas CAV son más baratos y sencillos de diseñar e instalar, mientras que los sistemas VAV ofrecen un rendimiento superior y ahorros de energía por un costo inicial más alto. En la mayoría de los casos, la ventilación VAV es la mejor opción porque el ahorro de energía a largo plazo supera con creces el coste adicional del sistema. Sin embargo, hay aplicaciones en las que la carga de ventilación varía poco y se recomienda CAV porque las funciones adicionales de VAV rara vez se utilizan.
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Las mejoras de ventilación pueden ofrecer un excelente retorno de la inversión en la ciudad de Nueva York. Tenga en cuenta que los equipos de ventilación normalmente funcionan con electricidad y los precios del kilovatio-hora en Nueva York se encuentran entre los más altos del país. Considere también que la ventilación eficiente ayuda a compensar dos de los costos energéticos más altos en los edificios: la calefacción y el aire acondicionado. Si tiene un sistema de ventilación deficiente, considere actualizarlo antes de realizar mejoras en su equipo de calefacción y refrigeración; los ahorros que puede lograr con un refrigerador, una caldera o una bomba de calor de alta eficiencia son limitados si el sistema de ventilación aún es ineficiente. También puedes terminar con equipos de gran tamaño si el sistema de ventilación no se actualiza primero.
Ventilación de volumen de aire constante (CAV)
Los sistemas CAV son adecuados para aplicaciones donde la carga de ventilación es constante durante largos períodos. Los almacenes, los centros de llamadas y las instalaciones de producción que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana son buenos ejemplos de dónde se puede implementar CAV de manera efectiva: son instalaciones donde el número de ocupantes y los requisitos de ventilación casi no varían. La ventilación CAV también se puede utilizar en salas de conciertos u otros lugares para eventos que se utilizan esporádicamente pero con una ocupación predecible: el sistema siempre funciona con un flujo de aire nominal, pero solo cuando la instalación está en uso.
Los sistemas de ventilación CAV se pueden dividir en tres subtipos:
- Los sistemas de conducto único son el tipo más simple de ventilación CAV. Un único conjunto de conductos distribuye el aire acondicionado por los espacios internos, utilizando equipos comunes de calefacción y refrigeración. Por tanto, este tipo de instalaciones pueden proporcionar calefacción o refrigeración, pero no ambas simultáneamente.
- Los sistemas de recalentamiento también utilizan equipos mecánicos centralizados, pero tienen serpentines de recalentamiento más abajo en los conductos para dar servicio a zonas específicas. Esta configuración puede proporcionar diferentes temperaturas del aire para separar zonas si es necesario.
- Los sistemas de aire mixto tienen dos conjuntos de conductos, uno para calefacción y otro para refrigeración. Cada zona dispone de una caja de mezcla donde se juntan ambas corrientes de aire, y se ajustan las proporciones de aire frío y caliente según las necesidades de cada zona.
Independientemente del subtipo específico, todos los sistemas de ventilación CAV sufren la misma limitación: el volumen del flujo de aire es fijo y no hay forma de reducirlo cuando no se requiere el flujo de aire completo del diseño. El único método de control viable es hacer funcionar los ventiladores de forma intermitente con interruptores ON-OFF, pero esto no es energéticamente eficiente y provoca incómodas variaciones de temperatura. Además, los sistemas CAV generalmente tienen un control deficiente de la humedad.
A pesar de las deficiencias de los sistemas de ventilación CAV, existen aplicaciones viables para ellos. En general, si los requisitos de ventilación son constantes en el tiempo, se pueden implementar sistemas CAV. Los sistemas de ventilación VAV no pueden ahorrar mucha energía si no hay posibilidad de reducir el flujo de aire.
Ventilación de volumen de aire variable (VAV)
Los sistemas VAV ofrecen un rendimiento superior en cualquier aplicación donde el equipo de ventilación esté sujeto a condiciones frecuentes de carga parcial. Esto describe la gran mayoría de espacios comerciales, donde la carga de ocupantes es aleatoria y cambia constantemente.
Los sistemas VAV no deben confundirse con la ventilación controlada por demanda (DCV). Aunque relacionados, los conceptos no son equivalentes: DCV consiste en ajustar automáticamente la ventilación en respuesta a la ocupación, mientras que un sistema VAV permite un flujo de aire variable, pero el control puede ser manual. La ventilación controlada por demanda también se puede utilizar en sistemas CAV si el flujo de aire se controla en función de la ocupación, aunque el equipo de ventilación siempre funciona al 100 % de su capacidad cuando está activo.
Además de la eficiencia energética, un sistema VAV proporciona un control superior sobre la temperatura y la humedad. Los equipos también duran más porque no están sujetos a reemplazos frecuentes, como los equipos que utilizan controles ON-OFF en los sistemas de ventilación CAV.
Los sistemas VAV se basan en dos elementos principales para funcionar:
- Cajas VAV, que ajustan el flujo de aire a zonas individuales mediante compuertas.
- Controles de velocidad del ventilador. Los variadores de frecuencia (VFD) se utilizan normalmente para motores de ventilador de más de 1 HP, mientras que los motores con conmutación electrónica (ECM) ofrecen control de velocidad integrado en aplicaciones de potencia fraccionaria.
Las cajas VAV abren o cierran la compuerta de aire automáticamente en respuesta a la temperatura del aire en el área a la que sirven. Son útiles cuando el sistema VAV presta servicio a varias zonas con diferentes requisitos de HVAC. Sin embargo, en los sistemas de zona única, una caja VAV desperdicia energía al restringir el flujo de aire; En un sistema de zona única, los controles de velocidad del ventilador pueden proporcionar un flujo de aire variable sin la necesidad de utilizar una caja VAV.
Las condiciones de funcionamiento son diferentes de los sistemas multizona, donde la combinación de controles de velocidad del ventilador y cajas VAV logra el mejor rendimiento.
- La caja VAV para la zona con mayor necesidad de flujo de aire se abre completamente para evitar el desperdicio de energía como la pérdida de presión en la compuerta de aire.
- Otras cajas VAV se abren parcialmente según lo requieran las zonas a las que sirven.
- La velocidad del ventilador se controla para que el flujo de aire total satisfaga la demanda combinada de todas las zonas (caja VAV completamente abierta más todas las demás cajas parcialmente abiertas).
En edificios donde la carga de ventilación es variable, los sistemas VAV suelen ofrecer ahorros de energía de más del 30 % en comparación con los sistemas CAV. La mejor recomendación es obtener asistencia profesional: si trabaja con ingenieros de diseño calificados, ellos podrán determinar la configuración del sistema de ventilación que mejor funciona en su edificio, al tiempo que se aseguran de que esté diseñado correctamente.
