Sistemas acondicionadores de aire...3. Limites del proyecto...5. Normativa aplicable Exigencia de bienestar y higiene...8

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1 INDICE PFC1 Sistemas acondicionadores de aire....3 Limites del proyecto....5 Normativa aplicable Exigencia de bienestar y higiene Exigencia de eficiencia energética Exigencia de seguridad Planteamiento del proyecto... 19

2 CLASSIFICACION DE LOS SISTEMAS ACONDICIONADORES DE AIRE El acondicionamiento del aire consiste en ajustar la calidad del aire para mantener confortable el entorno del ambiente. Si se clasifican desde el aspecto de funcionamiento, la clasificación de los acondicionadores de aire se divide como sigue: Un sistema centralizado en el cual el equipo fuente de calor y los acondicionadores de aire están instalados en una sala de máquinas. Un control centralizado o un sistema individual descentralizado que permite la operación independiente en cada habitación con aire acondicionado. En un sistema descentralizado individual, se instalan múltiples acondicionadores de aire pequeños. Dependiendo de las diferencias en el medio de transferencia de calor dentro de la habitación el acondicionador de aire es clasificado como un sistema de aire completo, sistema de aguaaire, sistema de agua o sistema refrigerante. La diferencia entre los diferentes sistemas de acondicionamiento reside en el rendimiento de cada uno de los sistemas dependiendo de las necesidades del cliente. Sin embargo, el grado requerido de calidad de aire acondicionado está en comparación con las fluctuaciones en la carga. Sistema todo aire (sistema acondicionador de aire por conducto) Un sistema acondicionador de aire, que utiliza un único conducto para ventilación para enviar aire desde el acondicionador hasta una habitación interior, es llamado sistema de conducto simple. Un sistema acondicionador de aire que utiliza dos conductos, envía aire frío por un conducto y aire caliente por el otro conducto y es entones llamado sistema de dos conductos. Los sistemas para controlar la temperatura ambiente incluyen un sistema de aire de volumen constante (sistema CAV o LVC) que cambia la temperatura del aire mientras mantiene un flujo constante de aire y un 2

3 sistema de volumen de aire variable (sistema VAV) que permite que cambie el flujo de aire. Sistema de Agua (sistema fan coil) Esta es una pieza de equipamiento provista con una serpentina de calentamiento/enfriado de agua y un ventilador. A pesar de que se asemeja a la unidad interior de un sistema refrigerante, cuando el sistema refrigerante se usa, existe la posibilidad de que el sonido del circuito de refrigerante pueda ser escuchado debido al gas que cambia de estado dentro de la unidad. Cuando se utiliza un fan coil, sólo fluye agua fría o caliente dentro de la unidad haciendo por lo tanto que el ruido sea fundamentalmente inferior. Sin embargo, la desventaja de una unidad fan coil es que se necesita planificar un sistema separado para ingresar el aire exterior. Sistema Agua Aire (sistema de conducto y fan coil) El agua, con menor transmisión de fuerza que el aire, es usada principalmente. La cantidad de aire es la mínima cantidad de aire exterior requerida para ventilación. Sistemas de agua: Alto grado de libertad para tender tuberías, pueden ser controlados individualmente. Sistemas de aire: Procesamiento simple de aire exterior. En el sistema más popular, se utiliza un sistema de agua (unidad fan coil) para el perímetro y un sistema de aire para el interior y ventilación. Sistema refrigerante (acondicionador de aire de expansión directa) Este acondicionador de aire es llamado acondicionador de aire de expansión directa. Comprime y condensa un refrigerante para formar refrigerante líquido dirigiéndolo directamente dentro de la habitación y entonces acondiciona el aire de la habitación usando un evaporador. También condensa el refrigerante usando el calor de dentro de la habitación. Los acondicionadores de aire domésticos y acondicionadores de aire comerciales para almacenes son acondicionadores de aire de 3

4 expansión directa. La expansión directa es frecuentemente usada para acondicionadores de aire múltiples para edificios. La expansión directa cambia el estado del refrigerante haciendo así posible transferir una gran cantidad de energía calórica usando tuberías finas. LIMITES DEL PROYECTO El entorno térmico dentro de una habitación es muy importante para la salud y el confort de los humanos. Es por eso que es muy importante el acondicionamiento de aire dentro de los edificios. En este proyecto vamos a realizar el acondicionamiento del aire del teatro Estudio 54 localizado en la calle paralelo. Este edificio consta de 4 plantas donde se tendrán que realizar las instalaciones dependiendo de las características de cada una de los espacios. El edificio esta formado por diferentes zonas cada uno con una ocupación habitual del edificio variable y sin un horario de uso normalizado. Las diferentes zonas que componen el proyecto las definiremos a continuación: Sótano Las instalaciones de climatización en esta planta afectan a la zona de: Almacén de zona fría, aseos y duchas, vestuarios, almacenes y otras áreas de mantenimiento o de servicio. Bajos Las instalaciones de climatización en esta planta afectan a las estancias comprendidas por el vestíbulo, vestíbulo general, guardarropía, zona de platea, escenario, aseos y cocina. Primera planta Las instalaciones de climatización en esta planta afectan a la zona de oficinas, salas de actividades, aseos, anfiteatro y camerinos. 4

5 Segunda planta Las instalaciones de climatización en esta planta afectan a las estancias del segundo anfiteatro y aseos. Segunda planta (b) Las instancias afectadas por la instalación de elementos de climatización serán los almacenes, oficinas, tercer anfiteatro, aseos y cabina de control. Tercera planta Las instalaciones de climatización en esta planta afectan a las estancias de oficinas, despachos, salas de juntas y recibidor. 5

6 NORMATIVA APLICABLE Nuestra instalación como requisito tendrá que cumplir con la siguiente reglamentación: - Reglamento de Instalaciones Térmica en loe edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas complementarias (ITE). - Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RBT) y sus Instrucciones Técnicas complementarias (ITE) CTE- DB- SI (RD1371/07) Seguridad contra incendios Actualmente la normativa para realizar el ajuste de la calidad del aire en España es nombrada RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en edificios). 6

7 EXIGENCIA DE BIENESTAR E HIGIENE Para el diseño y dimensionado de una instalación térmica existen unas exigencias de bienestar e higiene básicas. Para la correcta aplicación de estas exigencias en el diseño y dimensionado de estas instalaciones térmicas debemos seguir la secuencia de verificaciones siguiente: Cumplimiento exigencia de calidad térmica del ambiente. Cumplimiento exigencia de calidad del aire interior. Cumplimiento exigencias de calidad acústica. Cumplimiento exigencias de higiene. Ahora realizaremos un pequeño repaso a cada uno de los elementos definiendo en que consiste cada uno de ellos. Exigencia calidad térmica del ambiente Para que se considere correcta la calidad térmica del ambiente los parámetros que condicionan la temperatura seca del aire y operativa, la humedad relativa, la temperatura radiante media del recinto, la velocidad media del aire en la zona ocupada e intensidad de las turbulencias tienen que estar entre los valores establecidos por cada uno de los apartados de la normativa. Temperatura operativa y humedad relativa: El diseño se fijara en relación a la actividad metabólica de las personas, su gado de vestimenta i el porcentaje estimado de insatisfechos (PPD). Velocidad media del aire: se mantendrá dentro de los límites teniendo en cuenta la actividad de las personas y su vestimenta, así como la temperatura del aire y su turbulencia. Exigencia calidad del aire interior Actualmente la normativa de edificación obliga a los edificios de viviendas, locales habitables, almacenes, trasteros, garajes a tener una calidad minima del aire. 7

8 En caso de no estar dentro del caso anterior los edificios solo están limitados al aporte de suficiente caudal de aire exterior que evite la formación elevada de elementos contaminantes. Para esto tendremos que tener en cuenta los siguientes apartados: Categorías calidad del aire (IDA) en función del uso: existen varios niveles: IDA1:(Aire de optima calidad) usado en clínicas, laboratorios y guarderías. IDA2: (Aire de buena calidad) oficinas, residencias, locales, museos IDA3: (Aire de calidad media) edificios comerciales, teatros, restaurantes, cafeterias IDA4: (Aire de calidad baja). Caudal mínimo del aire exterior ventilación: Caudal mínimo de aire necesario para alcanzar las categorías de calidad del aire interior del apartado anterior. Existen diferentes métodos para calcular-lo: a) Método directo de caudal exterior por persona: se aplica una tabla de valores considerando una actividad metabólica alrededor de 1,2 met, baja emisión de contaminantes por fuentes humanas y no es permitido fumar. En caso de existir una variación de estas variables se aplica un factor de corrección o se aumentan las necesidades técnicas de estanco de las zonas. b) Método directo por calidad del aire percibido: basado en el Informe CR 1752 (método olfativo). Se aplican los valores de una tabla. c) Método directo por concentración de CO2: En este método se calcula el caudal mínimo mediante la concentración en ppm de CO2. Dependiendo de la categoría de la calidad del aire se limitara la concentración de CO2. d) Método indirecto del caudal de aire por unidad de superficie: Para espacios no dedicados a ocupación humana se aplicara los valores establecidos por una tabla. e) Método de dilución: La concentración obtenida de cada sustancia contaminante, considerando la concentración en 8

9 el aire de impulsión SUP y las emisiones de los mismos locales, deberá ser menor que el limite fijado por las autoridades sanitarias. Filtración aire exterior mínimo de ventilación: El aire de ventilación se introducirá filtrado en el interior del edificio. La calidad de aire exterior (ODA) se clasificara de acuerdo con los siguientes niveles: ODA 1: aire puro que puede contener partículas sólidas (p.e polen) de forma temporal ODA 2: aire con altas concentraciones de partículas. ODA 3: aire con altas concentraciones de contaminantes gaseosos. ODA 4: aire con altas concentraciones de contaminantes gaseosos y partículas. ODA 5: aire con muy altas concentraciones de contaminantes gaseosos y partículas. Las clases de filtraciones minima a emplear en función de la calidad del aire exterior (ODA) y la calidad del aire interior (IDA) vienen indicadas por la siguiente tabla. *Se debe prever la instalación de un filtro de gas o químico. (GF) Situado entre las dos etapas de filtración. Algunas restricciones que se imponen en el diseño son: Se emplearan prefiltros para mantener limpios los componentes de las unidades de ventilación y tratamiento de aire así alargar también la vida útil de los filtros finales. Son instalados en la entrada de aire exterior a la unidad de tratamiento, así como en la entrada de aire de retorno. 9

10 Los filtros finales se instalaran después de la sección de tratamiento y en caso de necesitar un filtraje más efectivo después del ventilador de impulsión. En todas las secciones de filtración, salvo las situadas en tomas de aire exterior se garantizaran las condiciones de funcionamiento en seco; humedad relativa menor al 90%. Aire de extracción: en función del uso del edificio o local, el aire de extracción se clasificara en las siguientes categorías: AE1:(bajo nivel de contaminación) aire que procede de locales en los que las emisiones de contaminación proceden de los materiales de la construcción y decoración además de las personas. AE2:(moderado nivel de contaminación) aire de locales ocupado con mas contaminantes que la categoría anterior, en los que además no esta prohibido fumar. AE3: (alto nivel de contaminación) aire que procede de locales con producción de productos químicos, humedad, etc. AE4:(muy alto nivel de contaminación) aire contiene sustancias olorosas y contaminantes perjudiciales para la salud en concentraciones mayores que las permitidas en el aire interior de la zona ocupada. Están incluidos en este apartado: extracción de campanas de humos, aparcamientos, locales para manejo de pinturas y solventes, etc. Solo el aire AE1, exento de humo de tabaco puede ser retornado a los locales. El aire de categoría AE2 puede ser usado como aire de transferencia para de un local hacia locales de servicio, aseos y garajes. El aire AE3 y AE4 no pueden ser usados como aire de recirculación o de transferencia. 10

11 Exigencia calidad del ambiente acústico Las instalaciones térmicas de los edificios deben cumplir la vigencia del documento DB-HR protección frente al ruido del código técnico de la edificación que las afecte. Exigencia de higiene Para la instalación de elementos para producir agua caliente para usos sanitarios, instalaciones térmicas, se deberá tener en cuenta la legislación vigente higiénico sanitaria para la prevención y control de legionelosis. En humidificadores el agua de aportación para la humectación y enfriamiento adiabático deberán tener calidad sanitaria. No se permite la inyectacion de aire mediante inyección directa de vapor procedente de calderas, salvo cuando el vapor tenga calidad sanitaria. Las redes de conductos tendrán que estar equipadas de aperturas de servicio de acuerdo a lo indicado a la norma UNE-ENV Los elementos instalados en una red de conductos deben ser desmontables y tener una apertura de acceso o una sección desmontable de conducto para permitir operaciones de mantenimiento. Los falsos techos deben tener registro de inspección y correspondencia con los registros en los conductos y aparatos situados en los mismos. 11

12 EXIGENCIA DE EFICIENCIA ENERGETICA Mediante la normativa se intenta que las nuevas instalaciones tengan un menor consumo energético, de este método se consigue un mayor aprovechamiento de los recursos. Cada uno de los apartados que conforman la exigencia de eficiencia energética limita las propiedades de los diferentes elementos que conforman la instalación térmica, a la vez también nos informa de cómo se tienen que evaluar las. Para la correcta exigencia y diseño de la instalación térmica tenemos dos procedimientos de verificación: a) Procedimiento simplificado: se adoptaran soluciones basadas en la limitación indirecta del consumo de energía de la instalación térmica mediante el cumplimiento de los valores limite y soluciones especificadas en esta sección, para cada sistema o subsistema diseñado. Cumplimiento de eficiencia energética en la generación de calor y frío. Cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética en tuberías y conductos de calor y frío. Cumplimiento de la contabilización de consumos. Cumplimiento de la exigencia de recuperación de energía. Cumplimiento de la exigencia de aprovechamiento de energías renovables. Cumplimiento de la exigencia de limitación de energía convencional. b) Procedimiento alternativo: se adoptara soluciones alternativas siempre que se justifique y documente la instalación térmica proyectada que satisface las exigencias técnicas de esta sección. Eficiencia energética en generación de calor y frío. En este aparatado de la normativa se marcan las bases de requisitos mínimos de rendimiento energético de los generadores de calor y frío. La eficiencia energética no viene determinada únicamente por el rendimiento del equipo sino también por el consumo, una de las formas 12

13 más simples de reducir el consumo es usar el fraccionamiento de la potencia (Generadores de calor) o escalonamiento de la potencia (en los generadores de frío por ejemplo la variación del numero de generadores encendidos dependiendo de la necesidad). Exigencia de eficiencia energética en tuberías y conductos de calor y frío El aislamiento térmico de la red de tuberías nos permite una reducción de las perdidas al transportar fluidos con una temperatura superior o inferior a la exterior. Todos estos elementos vienen determinados dependiendo de la necesidad o de la temperatura de trabajo mediante tablas o cálculos relativamente sencillos. Cada uno de los apartados que conforman la exigencia de eficiencia energética limita las propiedades de los diferentes elementos que conforman la instalación térmica, a la vez también nos informa de cómo se tienen que evaluar las. Cumplimiento de la contabilización de consumos Toda instalación térmica que de servicio a mas de un servicio dispondra de un elemento de control de consumo para permitir el reparto de gastos a cada servicio. Dependiendo de la potencia de los generadores se instalara un modulador de potencia para adecuar el consumo a la demanda. Exigencia de recuperación de energía Existen varios sistemas normalizados para realizar una recuperación de la energía los más usados: Enfriamiento gratuito por aire exterior: se usara algún método de enfriamiento de los elementos de los elementos de la maquinaria mediante la reutilización de alguna fase del proceso o mediante nuevos elementos instalados en secciones intermedias de la maquinaria. Recuperación de calor por aire de extracción: Se realiza una recuperación de la energía expulsada mediante otros sistemas de renovación. Estratificación Se estudiara en lo locales de gran altura y se intentara favorecer durante los periodos de demanda térmica positiva y combatir durante los periodos de demanda térmica negativa. 13

14 Zonificación se dividirá el sistema de climatización en subsistemas para conseguir un mayor aprovechamiento de la energía. Aprovechamiento energías renovables Unos ejemplos serian la utilización contribución solar para la producción de agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas cubiertas, piscinas al aire libre. A la vez existe una sección de la normativa que limita la climatización de lugares abiertos a no ser que se use energías renovables. Limitación de la utilización de la energía mediante efecto Joule para la producción de calefacción en instalaciones centralizadas. Los lugares no habitables no deben climatizarse a no ser que se haga mediante energías renovables. 14

15 EXIGENCIAS DE SEGURIDAD Por motivos de seguridad es necesaria la instalación de elementos de protección que protejan la instalación y sus usuarios sobre problemas inesperados. Para la correcta aplicación de esta exigencia de diseño seguiremos la secuencia de verificaciones mostrada en el reglamento. a) Cumplimiento exigencia seguridad en generación de calor y frío apartado. b) Cumplimiento exigencia de seguridad en las redes de tuberías y conductos de calor y frío. c) Cumplimiento exigencia de protección contra incendios. d) Cumplimiento exigencias de seguridad de utilización. A continuación realizaremos un pequeño resumen de cada uno de los requisitos de exigencias de seguridad: Exigencia de seguridad de calor y frío En este apartado vamos a seleccionar los elementos de protección que tenemos que aplicar a los generadores de calor y frío que instalemos. Dependiendo del tipo de generador tendremos que variar los elementos de protección. Por ejemplo: Los generadores de calor con combustibles que no sean gases tendrán un dispositivo de interrupción del funcionamiento en caso de retroceso de los productos de combustión. En este apartado también se nos informa de cómo se debe proceder al diseño de la sala de maquinas y que características básicas de dimensiones, ventilación, chimeneas tienen que tener dependiendo del tipo de generador a usar. Las características comunes viene definidas en la sección S1 del código técnico de Edificación. 15

16 La normativa también nos indica la forma, diámetro y limitaciones de los conductos de evacuación dependiendo del lugar donde vamos a evacuar los productos de combustión. Exigencias de redes de tuberías y conductos de calor y frío En este apartado se definen las exigencias de seguridad que tienen que cumplir las redes de tuberías y conductos que conforman la instalación. Las principales medidas de seguridad que se toman en el diseño de las conducciones serian: Vaciado y purga: Las tuberías deben diseñarse de manera que puedan vaciar-se de forma parcial y total. Expansión: los circuitos cerrador de agua o soluciones acuosa estarán equipados con un dispositivo de expansión, que permitirá absorber los esfuerzos mecánicos producidos por la dilatación del fluido. Circuitos cerrados: Los circuitos cerrados dispondrán de válvulas de seguridad cuya presión de tarados vendrá determinada por la norma especifica del producto o en su defecto por la reglamentación de equipos y aparatos de presión. Dilatación : Las variaciones de longitud de las tuberías debido a la variación de temperatura del fluido se deben compensar para evitar roturas de los puntos más débiles. Golpe de ariete: para prevenir los efectos de cambio de presión debido a maniobras bruscas de algunos elementos se instalaran elementos amortiguadores en puntos cercanos a los elementos que los provocan. Filtración: Los circuitos hidráulicos se protegerán mediante un filtro con una luz de 1mm, y será dimensionado con una velocidad de paso, a filtro limpio, menor o igual que la velocidad de flujo en las tuberías contiguas. 16

17 En el caso de conductos de aire Los conductos deben cumplir en materiales y fabricación las normas UNE- EN o para conductos metálicos y no metálicos. Tanto el revestimiento interior de los conductos como la velocidad y presión máxima admitida que seguirá los requisitos de las normas UNE-EN o Los conductos flexibles que se usen para la conexión de la red a unidades terminales se instalaran totalmente desplegados y con curvas igual o mayor que el diámetro nominal. Ninguna superficie con la que exista posibilidad de contacto podrá superar la temperatura de 60º C, a no ser que se refiera a las unidades terminales entonces tendrán una temperatura menor a 80 º C. El material aislante en tuberías, conductos o equipos nunca podrá interferir con partes móviles de sus componentes. Los equipos y aparatos deben estar situados de tal forma que se facilite la limpieza, mantenimiento y reparación. Los elementos de medida, control y maniobra se deben instalar en lugares visibles y fácilmente accesibles. 17

18 PLANTEAMIENTO INICIAL DEL PROYECTO En los apartados anteriores hemos realizado una pequeña introducción a la reglamentación que tenemos que seguir para la realización del proyecto. Los pasos a realizar en nuestro proyecto serán: a) Seleccionar un sistema de acondicionamiento. b) Realizar los cálculos de ventilación. c) Realizar cálculos de conductos. d) Realizar cálculos de necesidades térmicas. e) Aplicar las exigencias de rendimiento y ahorro energético. f) Descripción del tipo de control. g) Seleccionar sistema de refrigeración, refrigerante y carga de refrigerante de la instalación. h) Realizar cálculos de elementos de seguridad dependiendo de la instalación. i) Necesidades energéticas. Una vez realizados estos pasos previos tendremos que posicionar sobre los planos los diferentes conductos de aire, generadores y los elementos que forman parte del sistema de climatización de nuestro proyecto. 18