Las instalaciones HVAC se caracterizan por la amplia variedad de configuraciones de sistemas disponibles. Es posible que haya notado que muchos sistemas HVAC no calientan ni enfrían el aire interior directamente, sino que utilizan agua como medio de intercambio de calor. El término “hidrónico” se utiliza para describir instalaciones que mueven calor con agua u otro fluido.
Dado que el objetivo es controlar la temperatura del aire interior, ¿por qué se utiliza agua para calefacción y refrigeración? Los sistemas Hydronic HVAC tienen muchas ventajas de rendimiento que se describirán en este artículo:
- El agua tiene mayor densidad y capacidad calorífica específica que el aire. Como resultado, las tuberías hidrónicas requieren menos espacio que los conductos de aire.
- Soplar aire verticalmente a los pisos superiores es difícil, ineficaz y poco práctico. Bombear agua a través de tuberías hidrónicas es mucho más sencillo.
- Los conductos de aire pueden esparcir polvo, moho y otras sustancias nocivas. Los sistemas Hydronic HVAC, por otro lado, tienen un controlador de aire separado para cada área.
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Las tuberías hidrónicas son más compactas que los conductos de aire.
Para una carga de calefacción y refrigeración determinada, un sistema de distribución con tubos hidrónicos utiliza menos espacio. Esto puede explicarse por las propiedades físicas del aire y el agua:
- El agua tiene una capacidad calorífica específica de 4.187 kJ/kg-K y una densidad de 1.000 kg/m3.
- El aire tiene una capacidad calorífica específica de 0,718 kJ/kg-K a volumen constante, 1 kJ/kg-K a presión constante y una densidad de 1,225 kg/m3.
Un kilogramo de agua puede transportar casi seis veces más calor que un kilogramo de aire a volumen constante. Al mismo tiempo, un kg de agua requiere 800 veces menos espacio que un kg de aire.
Reducir el espacio utilizado por los equipos mecánicos es beneficioso para los promotores de edificios. El espacio ahorrado se puede utilizar para otros sistemas de construcción o para aumentar el tamaño de los espacios de los inquilinos.
Bombear agua verticalmente es más sencillo que soplar aire
Los conductos verticales son comunes en casas con una caldera en el sótano, pero el concepto funciona porque la distancia vertical recorrida es pequeña, generalmente uno o dos pisos. Sin embargo, los conductos de aire verticales no son viables cuando aumenta el número de plantas.
Si utiliza conductos verticales en un edificio alto, el aire no podrá suministrarse eficazmente a los pisos superiores porque la presión estática es demasiado alta. En el mejor de los casos, se puede esperar una distribución eficaz del aire en las plantas inferiores. Los tubos hidrónicos con bombas de agua son mucho más efectivos cuando es necesario enfriar o calentar pisos superiores.
La combinación de tuberías hidrónicas verticales y unidades de tratamiento de aire para cada piso es una de las opciones de HVAC más eficientes para edificios altos. Con este tipo de sistema, existen dos configuraciones de tuberías principales:
- Un sistema de dos tuberías tiene un solo circuito de agua, lo que significa que todos los manejadores de aire deben estar en modo de calefacción o de refrigeración.
- El sistema de cuatro tuberías tiene dos circuitos de agua, lo que permite el funcionamiento independiente de las unidades de tratamiento de aire. Puede calentar algunas áreas del edificio mientras otras se enfrían.
Los sistemas de tuberías hidrónicas son mejores para la salud humana
Cuando un sistema de conductos de aire cubre todo un edificio, los contaminantes del aire y los olores desagradables pueden propagarse fácilmente a otras áreas. Por otro lado, un sistema HVAC hidrónico separa el edificio en áreas con controladores de aire independientes. Esto es beneficioso para la salud de los ocupantes, ya que las sustancias nocivas como el polvo y el moho son más fáciles de aislar y controlar.
Las instalaciones hidrónicas de HVAC pueden diseñarse para integrarse en paredes y techos y en estos casos se denominan sistemas radiantes. La calefacción y la refrigeración se proporcionan directamente a través de las paredes y los suelos y no se requiere interacción con el sistema de ventilación. Los sistemas HVAC radiantes son silenciosos y la posibilidad de propagar contaminantes del aire es nula.
Recomendaciones finales
Los sistemas Hydronic HVAC ofrecen muchas ventajas y son ideales para las necesidades de los edificios comerciales altos. Sin embargo, la mejor recomendación es contactar con una firma de ingeniería MEP para especificar sus instalaciones de HVAC. Por ejemplo, los sistemas hidrónicos pueden ser costosos para un proyecto de vivienda pequeño, y expandir directamente el HVAC sea probablemente una mejor opción.
Un diseño de HVAC hidrónico centralizado también puede ser inapropiado cuando las áreas del edificio tienen horarios independientes, ya que puede terminar con un sistema que opera a una fracción de su capacidad nominal la mayor parte del tiempo. En este caso, una instalación separada para cada área del edificio puede ser una mejor opción; los edificios residenciales multifamiliares son un ejemplo, ya que los inquilinos tienen diferentes horarios y hábitos de uso de HVAC.
