¿Quieres una ventilación adecuada para tus proyectos de aire acondicionado? Los sistemas VRV aseguran el confort y la salud de las personas. En este artículo dos expertos de Daikin México te explican su funcionamiento, aplicaciones y principales beneficios.
Por Arturo Rodríguez y Sergio José Méndez / Imágenes: cortesía de Daikin
Los equipos de volumen de refrigerante variable (VRV) son sistemas troncales de expansión directa que usan variadores de velocidad en los compresores y motores de ventiladores de la unidad exterior, válvulas de expansión electrónicas en los equipos interiores, tecnología de temperatura variable en el refrigerante y motores de ventiladores con la misma solución de variación de velocidad en las unidades interiores. Además, cuentan con accesorios y sistemas diseñados para la inyección, extracción y tratamiento del aire que mantienen la Calidad del Aire Interior (CAI) en los recintos.
El estándar de ASHRAE 62.1 Ventilación para una CAI aceptable hace recomendaciones para garantizar la calidad del aire en espacios ocupados, a través de múltiples vías, como la ventilación natural y la mecánica.
Para lograr estas recomendaciones existen sistemas que se acoplan a los sistemas VRV para obtener los niveles de ventilación adecuados y disminuir la carga térmica por ventilación, un factor importante para no modificar las características de dichos sistemas.
Métodos de ventilación y recuperación de calor mecánica
- Método directo
El aire de ventilación se puede entregar directamente al espacio a través de un conducto dedicado, o bien, conectarse a una unidad interior o manejador de aire usado para enfriamiento. En cualquier caso, el serpentín de refrigeración y calefacción del equipo interior o del ventilador debe tener el tamaño y la carga térmica adecuada del edificio para el aire exterior.
Este método es una opción económica, pues no utiliza una unidad dedicada para el tratamiento del aire exterior (DOAS) ni un ventilador con recuperación de calor (HRV) para atemperar el aire exterior.
Hay que considerar que el aire exterior sin tratar se entregará al espacio sin calentar ni enfriar hasta que la unidad interior lo requiera. Por ello, es importante evaluar dónde se ubicará y revisar si es factible inyectar aire exterior sin tratar en lugares con mayor humedad relativa. También hay que incluir los requisitos de filtración para el aire exterior
Para este método de ventilación en los sistemas VRV se cuenta con accesorios especializados para la toma de aire exterior que se instalan en los evaporadores tipo cassette para proporcionar aire fresco al área que se busca acondicionar. Esto se realiza con un ducto conectado directamente al exterior, inyectando aire fresco al equipo cassette (Figura 1) y considerando las limitantes en longitud para el ducto. Otra forma de realizar este método es con un ventilador que inyecte aire fresco a varios cassettes a través de ductos y así tener mayor flexibilidad en la instalación. Este último va de la mano con algoritmos de control para garantizar la operación.
- Método integrado
Se utiliza un fan&coil dedicado para el aire exterior o una unidad con recuperación de calor (HRV) para preenfriar el aire exterior y enviarlo al espacio ocupado. El preenfriamiento disminuye la carga térmica por medio de la ventilación (carga sensible y carga latente). La cantidad de tratamiento previo depende del equipo de diseño, el cual evalúa la situación en función del costo y la viabilidad.
En este método, el aire exterior preenfriado puede entregarse conduciéndolo al retorno de la unidad interior o enviándolo directamente al espacio, donde se mezcla con el aire de la habitación. Algunos de sus beneficios son una mejor CAI, confort térmico, mayor eficiencia energética e instalación sencilla. Recuerda que con este método hay que contemplar que, si fallara la HRV, la CAI se verá afectada.
Ventilador con recuperación de calor (serie VAM)
Esta serie suministra aire exterior fresco y expulsa el aire contaminado con una mayor eficiencia de entalpía, debido al rendimiento mejorado del elemento de película delgada. Además, la presión estática externa ofrece más flexibilidad para la instalación.
Esta unidad recupera la energía térmica perdida a través de la ventilación y frena los cambios de temperatura causados por la infiltración de aire, lo que ahorra energía y reduce la carga térmica en el sistema de aire acondicionado (AA), aproximadamente un 31 por ciento.
Características adicionales del equipo:
- Operación simultánea con los equipos VRV, así como operación automática de preenfriamiento para reducir aún más la carga térmica de la zona y aumentar el ahorro de energía.
- Diferentes modos de operación: recuperación de energía, bypass y modo automático.
- Modo nocturno.
- Control independiente, interlocked o mediante control centralizado.
Fan & Coil, procesador de aire exterior
Los sistemas VRV cuentan con un fan & coil dedicado para acondicionar el 100 por ciento de aire del exterior. Estos equipos modifican la temperatura y humedad del aire exterior para evitar que el sistema de AA del interior sufra una pérdida significativa en capacidad de refrigeración y calidad del aire por ingresar aire exterior con condiciones de temperatura, humedad y calidad muy diferentes a las usadas en el interior. Observa su funcionamiento en la figura 4.
El sistema dedicado usa un intercambiador de calor con el mismo refrigerante de las demás unidades interiores. Al usar 100 por ciento del aire exterior, la unidad modifica la temperatura, la humedad y la CAI para realizar una ventilación de aire apropiada dentro del edificio.
Esta unidad se enlaza a varios tipos de sensores para monitorear propiedades del aire. Estos se integran del lado de control del centralizado e incluso puede crear una secuencia lógica simple que modifica la operación de la unidad dedicada en tiempo real con las condiciones del aire interior.
Método desacoplado. Renovación de aire con UMA especializada
Los sistemas VRV pueden integrar UMAs para fines de ventilación. Éstas tienen un gran número de opciones para acondicionar, filtrar y controlar la humedad del aire exterior. Por ejemplo:
- Numerosas etapas de filtración.
- Gran capacidad en uno o varios intercambiadores de calor en diferentes etapas dentro de la manejadora.
- Accesorios especiales para mejorar la calidad del aire y control de humedad como: lámparas UV-C, recalentamiento de aire, ruedas entalpica, ventiladores de extracción, cajas de mezcla
- Gran capacidad de flujo de aire.
- Gran capacidad de trayectorias de ductos largos.
- Flexibilidad en instalación de interior o exterior.
- Configuración de construcción de la unidad manejadora como lateral, horizontal o vertical.
Estas unidades cuentan con dos lógicas de control: la primera es la integración de la UMA con equipos VRV interiores; mientras que segunda es la integración de la UMA sin equipos VRV interiores.
Usando la combinación de unidades interiores VRV y UMAs podemos alcanzar alta capacidad y eficiencia para proyectos mixtos con áreas individuales pequeñas y grandes áreas combinadas donde se busca ser flexible gracias a las distancias de tuberías de sistemas VRV. Esta combinación garantiza el cumplimiento de los estándares de ventilación y confort en las áreas a acondicionar.
Sistemas alternativos
Otra forma de ventilar y acondicionar de manera independiente los espacios interiores, adicional a los sistemas VRV con integración directa de control, es con unidades tipo paquete. Al enlazar estas unidades con el sistema centralizado de Daikin VRV podemos generar una lógica de control y operación de estas unidades paquetes, así como las UMAs integradas con unidades exteriores VRV. Estos paquetes tienen múltiples opciones para tratar el aire para ventilación:
- Cajas de mezcla.
- Rueda entalpica.
- Compresores con tecnología Inverter.
- Válvulas de expansión electrónicas.
- Variadores de velocidad en todos sus motores de ventilador.
- Economizador.
- Control de hasta 10,500 ft3/min y hasta 28 toneladas de refrigeración.
Los diferentes métodos de ventilación buscan la CAI sin sacrificar el confort, pero cada proyecto de aire acondicionado tiene sus particularidades. Los métodos mencionados son capaces de satisfacer las características de cada uno de ellos, manteniendo la calidad, el confort, la alta eficiencia y un retorno de inversión a corto plazo
Arturo Rodríguez
Ingeniero mecánico egresado de la Universidad La Salle. Especialista en el diseño de equipos HVAC de VRV. Actualmente, se desempeña como ingeniero de soporte técnico en Daikin México.
Sergio José Méndez