ESTUDIO COMPARATIVO SOBRE LAS DIFERENTES TÉCNICAS DE CLIMATIZACIÓN DE UNA PISCINA CUBIERTA.

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1 ESTUDIO COMPARATIVO SOBRE LAS DIFERENTES TÉCNICAS DE CLIMATIZACIÓN DE UNA PISCINA CUBIERTA. Autor: Ordóñez Navarro, Carlos. Director: Martín Serrano, Javier. Entidad Colaboradora: Aguilera Ingenieros. RESUMEN DEL PROYECTO: En el proyecto de climatización de una piscina cubierta hay que tener en cuenta dos factores fundamentales que hacen estas instalaciones diferentes al proyecto de climatización de cualquier otro local climatizado. Estos dos factores son: el alto nivel de evaporación existente, y el bajo grado de vestimenta de los ocupantes del recinto. Por tanto, los dos objetivos fundamentales a cumplir en este tipo de instalaciones son la obtención de unas condiciones de confort adecuadas para los ocupantes del recinto y evitar condensaciones. El objeto de este proyecto es el estudio de diferentes posibilidades para la climatización del recinto en el que se aloja una piscina cubierta, así como para el tratamiento térmico del agua, con el fin de establecer la solución que económica y energéticamente ofrezca un comportamiento óptimo, y siempre al amparo de la normativa vigente que le sea de aplicación. La motivación fundamental de este estudio se corresponde con la de poder llegar a establecer un documento suficientemente justificado que sirva de referencia a los diferentes ingenieros y proyectistas que se les presente una problemática similar a la hora de decidir qué tipo de instalación realizar. En este proyecto se estudian las diferentes técnicas de climatizar una piscina cubierta mediante aire exterior como medio deshidratante. Esta técnica tiene como rival las máquinas secadoras, pero como veremos son económica y energéticamente peores. En cuanto a la metodología seguida, lo primero es calcular los caudales másicos de vapor de agua que se producen en el recinto.

2 A continuación se obtienen, tanto en invierno como en verano (para sus meses más desfavorables), las masas de aire (la total de circulación, la masa de aire recirculada y la masa de aire exterior), y las temperaturas y humedades específicas de mezcla de las corrientes de aire, cumpliendo con un número de renovaciones por hora adecuado y con el caudal mínimo de aire exterior a utilizar. Una vez realizado el cálculo de cargas del recinto estudiado, obteniendo el calor total del local (sensible + latente), obtenemos las temperaturas de descarga y con ello la potencia teórica de las baterías. Para finalmente obtener las potencias reales de las baterías, utilizamos un recuperador de calor. Los recuperadores se utilizan puesto que la expulsión al exterior de una masa de aire del local supone una pérdida de energía, tanto cuando el aire exterior es más frío que el local, como cuando es más caliente en los meses cálidos. El recuperador es un intercambiador de calor en el que el aire extraído cede calor (en invierno) al aire entrante, que lo absorbe. Respecto a la recuperación del calor extraído concurre una circunstancia negativa debido a que la temperatura del aire exterior aumenta, igualando e incluso sobrepasando la temperatura del local, reduciendo la efectividad del recuperador a mínimos. Una solución muy apropiada para resolver esta situación consiste en producir un enfriamiento adiabático en el aire de salida, aumentándose con ello las diferencias de temperatura de intercambio de calor con el aire exterior y elevando la eficiencia del recuperador a niveles tan válidos que, prácticamente, en la mayoría de las ocasiones, se puede prescindir de un enfriamiento mecánico (posterior), para conseguir las condiciones de descarga. Utilizando un recuperador de calor con un enfriador adiabático previo y mediante las características dadas por el fabricante de dicho recuperador, sacamos las temperaturas de mezcla recuperada, obteniendo así la potencia calorífica y frigorífica real necesarias, ahorrándonos una energía de x10 6 KJ. Para nuestro recinto de estudio obtenemos una potencia calorífica de KW y una potencia frigorífica de KW. Esta última es tan pequeña que consideramos que con el climatizador con recuperador y enfriador previo adiabático, nos ahorramos el enfriamiento mecánico posterior (por lo que no necesitamos ningún equipo generador de frío).

3 Una vez descritas las posibles instalaciones que se pueden utilizar para climatizar el recinto, las comparamos obteniendo como mejor opción la utilización de calderas de condensación como generadores, puesto que económica y energéticamente son mejores que las bombas de calor ( a no ser que no dispusiéramos de acometida de gas natural en cuyo caso utilizaríamos estas últimas). En cuanto a la instalación a realizar, debido a que nuestro recinto se compone de una piscina con dos vasos (como un polideportivo), con salas anexas a la piscina y necesidad de agua caliente sanitaria, utilizaría la instalación variante con intercambiador de calor integrada a un campo de energía solar térmica. El campo solar nos ahorra x10 6 KJ, resultando la energía necesaria demandada de 295 4x10 6 KJ. Como se estudiará, el intercambiador de calor entre el circuito de utilización del climatizador y el circuito de los generadores de calor, permite independizar el climatizador del circuito de calderas, pudiendo acceder de esta manera a otra fuente de alimentación como es el campo solar con total y absoluta independencia de los generadores de la central.

4 Summary: In interior pool air climatization instalations there are two fundamental factors that must be taken into account that differentiate these types of projects from other climatization instalations. The first factor is the high level of evaporation that exists and the second factor is the lack of clothing of the people that are in the pool area. Therefore there are two fundamental objectives that must be taken into account in these types of projects, the first being to obtain a the desired level of comfort for the swimmers and people in the area and the second being to avoid any possible condensations. The objective of this Project is to study the different possibilities for the climatization of the pool compound and the thermal treatment of the water that will minimize the cost of installation and reduce energy consumption to a minimum while abiding by the current legal codes that regulate these types of installations. The basic underlying motivation for this project is to layout the basic guidelines for these types of installations so that anyone interested in these types of projects may utilize this document as a reference in the future. In this project I study the different available techniques that involve using external air as a dehydrating medium to condition interior pools and similar installations. The main alternatives to using external air as a dehydrating medium are industrial drying machines but as I show in the project these are economically and energetically less efficient. In the method I have followed the first thing I have done is to calculate the water vapor flows that the pool compound produces. The second thing we need to find are the air flows (the total air flow, the recirculated air flow and the exterior air flow), the temperatures and the specific humidities of the resulting combined air flows during the summer and winter (the most unfavorable conditions for each) months while taking into account the necessary number of air renovations per hour and the minimum exterior air flow. Once we have calculated the loads produced by the compound obtaining the total heat produced by the pool area (latent plus sensitive) we obtain the discharge temperatures and with that the theoretical power of the batteries.

5 In order to obtain the real final necessary power for the batteries we use a heat recuperator. The heat recuperators are used because extracting air from the pool area implies energy losses for the pool compound in both the summer months, when the external air is warmer, and the winter months, when the external air is colder. The recuperator is a heat interchanger that enables the exiting air flow to heat the entering air flow during the winter. Regarding the heat recovery from the exiting air flow we must take into account the fact that the external air temperature can rise to and sometimes even above the temperature inside the pool area. This phenomenon reduces the effectiveness of the heat recuperator to a minimum. A very appropriate solution to avoid this abovementioned phenomenon is to produce an adiabatic cooling of the exiting air by increasing the temperature difference at which we interchange heat with the external air and consequently increasing the efficiency of the heat recuperator to more than acceptable levels and eliminating all together the necessity to use any posterior mechanical cooling systems to reach the desired discharge levels. By using an adiabatic cooler prior to the heat recuperator at the specified conditions set by the manufactures we obtain the desired recovered air mixture temperature obtaining the necessary real heating and cooling power and are able to save 682,01x10 6 KJ. In the installation at hand we obtain a heating power of 78,08 KW and a cooling power of -4,44 KW. This cooling power is so small that we are able to consider that with the adiabatic cooler and heat recuperator alone we can eliminate any posterior mechanical cooling systems. Once we have described the possible installations that we can use to condition the compound we compare them and arrive at the conclusion that the best option is to use condensation boilers as generators since these are superior economically and energetically to heat pumps (unless of course we did not have the possibility to supply natural gas). The final installation I decided upon utilizes the variant that includes a heat interchanger and a solar panel installation. This was the best option since the pool compound has two pools and adjacent locker rooms and bathrooms that require

6 sanitary water supply. The solar panel solution enables us to save 173,49x10 6 KJ and the total final energy requirement for the compound is 295,4x10 6 KJ. As you may see in the project, the heat interchanger between the climatization circuit and the heat generators circuit allows to separate the conditioning system circuit from the boiler circuits and thus permits us to access the solar panels independently from the central generators.