La operación de sistemas HVAC cuenta con diversas alternativas para favorecer el ahorro de energía, la optimización eficiente y la reducción de costos.
Elizabeth Luna Miranda
Los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) tienen una participación considerable en consumo energético e impacto ambiental global.
Hoy en día, el ahorro de energía es uno de los temas más relevantes en prácticamente todos los ámbitos debido a, principalmente, el impacto ambiental y el costo de operación.
De acuerdo con un informe de 2018 de la Agencia Internacional de Energía (AIE) titulado “El futuro del enfriamiento”, el uso de aires acondicionados y ventiladores eléctricos representa alrededor de una quinta parte de la electricidad total utilizada en los edificios de todo el mundo, y el 10 % de todo el consumo mundial de electricidad. Se espera que la demanda mundial de energía procedente de aparatos de aire acondicionado se triplique para 2050.
Impacto ambiental
El impacto ambiental del aire acondicionado está dado principalmente por la emisión directa de gases de efecto invernadero (por ejemplo, una caldera o una fuga de refrigerante) y por el consumo energético (ya que la misma generación de energía emite gases de efecto invernadero). De acuerdo con el “Informe de estado global 2020 sobre los Edificios y la Construcción” de la Alianza Global para los Edificios y la Construcción (Global ABC) las emisiones de CO2 derivadas del funcionamiento de los edificios representaban en 2020 el 28 % del total de las emisiones globales de CO2 relacionadas con la energía.
Por lo anterior, es de gran importancia desarrollar sistemas de aire acondicionado eficientes que logren reducir el impacto ambiental y energético global, y por ende, el costo de operación también se verá influenciado de manera positiva para el usuario.
Eficiencia energética
Para que un sistema de aire acondicionado sea eficiente debemos poner atención desde el diseño de la solución. Dependiendo de la aplicación, operación, magnitud, condiciones ambientales y arquitectónicas del sitio, entre otras, se elige el tipo de tecnología y robustez del sistema que permitan al equipo trabajar en su zona de mayor eficiencia, con flexibilidad de adaptarse a lo existente y futuro. Lo ideal es que se tomen en cuenta las diferentes condiciones a lo largo del año y poder ampliar el rango de aceptación de la temperatura de diseño sin comprometer el confort; además de considerar usar las fuentes de energía renovables al alcance.
Tipos de sistemas
De acuerdo con la tecnología del equipo de aire acondicionado en sí, encontramos diversas opciones de ahorro energético.
- Sistemas de agua helada. Dentro de estos sistemas, tenemos el Chiller de rodamiento magnético con una eficiencia superior al 97 %, gracias a la cero fricción en el rodamiento, que nos da un ahorro de energía de 30 a 50 % contra uno convencional. Adoptar un sistema de flujo de agua variable ayuda a disminuir el consumo energético, ya que, si la bomba es constante, está diseñada con la capacidad máxima requerida. Sin embargo, normalmente la carga real está por debajo, alrededor del 50 al 70 %. Además, se debe de considerar que la eficiencia de la bomba depende del estado de funcionamiento, por lo que hay que seleccionar el modelo adecuado para que funcione la mayor parte del tiempo en la zona de alta eficiencia.
- Sistemas que usan refrigerante. Como parte de estos sistemas están los de Flujo de Refrigerante Variable (VRF, por sus siglas en inglés), donde la capacidad de salida del sistema está en función de la carga térmica real, además, gracias a su funcionamiento evitamos los picos de arranque culpables de gran consumo eléctrico. La mayoría de los equipos actuales en el mercado son bomba de calor, que permiten atender las necesidades de aire ante los cambios de estación con un solo sistema, ya que podemos cambiar el modo a refrigeración o calefacción.
- Sistemas de recuperación de calor. Con ellos es posible tener simultáneamente ambos modos, y como su nombre lo indica, se recupera el calor residual de los equipos que están en refrigeración y se usa en los equipos que están en calefacción. Algunos sistemas incluso permiten usar este calor para la producción de agua caliente sanitaria y tener servicios híbridos de refrigerante-agua.
- Sistemas tipo aire – agua. Por un lado, tenemos una unidad exterior que se conecta a un intercambiador de calor de placas con un circuito de refrigerante. Este intercambiador de calor de placas se conecta a servicios de agua (radiador, piso radiante, Fan&Coil). Actualmente, en el mercado encontramos estos equipos compatibles con panel solar para generar agua caliente sanitaria y también con sistemas fotovoltaicos para alimentación eléctrica, reduciendo el consumo y usando energías renovables.
- Sistemas enfriados por agua. Algunos son capaces de aprovechar las fuentes de agua disponible, por ejemplo, el agua subterránea. Debido a que la temperatura del agua subterránea es de 10 a 12 °C más baja que la de una torre de enfriamiento, el sistema podría ahorrar entre un 30 a 36 % de energía en comparación con el que usa la torre de enfriamiento.
Consideraciones relevantes
Algunas consideraciones que contribuyen con el ahorro de energía al momento de la implementación son:
Cuando se requiere la introducción de aire fresco, en primer lugar, se debe regular y en la medida de lo posible, usar las soluciones de ventilación con recuperación de energía. Estos equipos tienen un intercambiador aire – aire y usan la energía del aire acondicionado que expulsamos para acondicionar el aire fresco que introducimos, reduciendo la carga térmica de aire fresco y a su vez no estamos tirando toda la energía del aire que ya está acondicionado.
- Uso de sistemas de control que cuenten con funciones que van encaminadas al ahorro; por ejemplo, funciones que limitan la capacidad del sistema para ciertas aplicaciones, programación de trabajo y control remoto para una óptima operación, además de apagado automático de las unidades interiores cuando no hay personas en el área acondicionada, medición de consumo, etc.
- Dar mantenimiento regular y en forma al sistema es indispensable para que el rendimiento no decline. Además, aumenta el tiempo de vida de los elementos, evita que los elementos generen resistencias y que el equipo trabaje más de lo que debería.
- Seguir las mejores prácticas y, si es posible, usar equipos certificados con alta eficiencia.
De esta manera, es importante considerar el consumo energético de los sistemas HVAC para determinar las soluciones de ahorro de energía a implementar, mejorando su funcionamiento y reduciendo tanto el impacto ambiental como el costo operativo.
Elizabeth Luna Miranda
Egresada de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México como Ingeniero Mecatrónico. Cuenta con experiencia como Ingeniero de Diseño de sistemas electromecánicos de áreas críticas para la infraestructura de centros de datos y en diseño, dimensionamiento y desarrollo de proyectos de aire acondicionado de precisión y confort. Actualmente forma parte del equipo de Soporte Técnico de Hisense HVAC en proyectos de Aire Acondicionado de Confort para México y Latinoamérica.
