LOS SISTEMAS AIRE-AGUA SISTEMAS AIRE-AGUA Este tipo de procedimientos de climatización presentan la particularidad de utilizar conjuntamente dos fluidos primarios, como son el aire y el agua, ambos son tratados en centrales diferentes y de esta forma se trasiegan hasta los equipos terminales, los cuales se encargan de climatizar los locales. La distribución de los fluidos primarios exige la existencia, no solo de dos diferentes centrales, sino también de dos equipamientos intermedios de interconexión de las unidades terminales, es decir se necesita: Una red de tuberías de canalización de agua. Una red de conductos de distribución de aire. La presencia de una red de conductos de aire asegura eficazmente la tasa de renovación de aire nuevo exterior con un control satisfactorio del grado de humedad a mantener en el interior de los recintos a servir. E. TORRELLA 1 E. TORRELLA 2 SISTEMAS AIRE-AGUA Clasificacion Esquema básico a dos tubos Los procedimientos mixtos de climatización suelen subdividirse atendiendo al tipo de elementos terminales en la instalación, y así pueden distinguirse: Sistemas de eyectoconvectores o inductores. Sistemas de ventiloconvectores o fan-coils con aire suplementario. E. TORRELLA 3 E. TORRELLA 4
EYECTOCONVECTOR ELEMENTOS EYECTOCONVECTOR DE TECHO A DOS TUBOS E. TORRELLA 5 E. TORRELLA 6 EYECTOCONVECTOR TOBERAS AIRE PRIMARIO El aire exterior de ventilación se recoge en el climatizador central donde es filtrado, precalentado y humidificado en invierno o enfriado y deshumidificado en verano. Algo de aire procedente de los locales puede ser mezclado con el aire exterior si los requerimientos de aire primario de los inductores de los locales son superiores a las necesidades mínimas de aire de ventilación. El aire primario cumple las siguientes funciones: Proporcionar el aire nuevo de ventilación para los locales. Proporcionar la capacidad necesaria de deshumidificación o humidificación. Aportar la potencia necesaria para satisfacer las pérdidas o ganancias térmicas por transmisión a través de muros y ventanas. Suministrar la presión suficiente para provocar la inducción de aire del local a través de la batería secundaria y asegurar una adecuada distribución de aire en el interior del local. E. TORRELLA 7 E. TORRELLA 8
BATERIA TERMINAL EYECTOCONVECTOR CONDENSADOS La batería secundaria de la unidad inductor es alimentada con agua fría o caliente mediante una red de tuberías de agua a dos tubos desde la central de tratamiento. Esta batería secundaria tiene las siguientes funciones principales: El agua fría que circula por la batería compensa únicamente las ganancias de calor sensible producidas por personas, luces, insolación, máquinas y otras fuentes similares de calor. El suministro de agua a la batería secundaria se mantiene a una temperatura de entre 12 a 15ºC, lo que trata de impedir la condensación de agua sobre esta. Puesto que la batería secundaria únicamente absorbe las ganancias de calor sensible, la capacidad de la batería debe de poder ser variada por un termostato que proporcione control individual de la temperatura en cada local y permita al ocupante seleccionar sus propias condiciones. Cuando solo se requiera calefacción, en pleno invierno, el agua caliente se hace circular por la batería secundaria para mantener la temperatura deseada en el local. E. TORRELLA 9 E. TORRELLA 10 FUNCIONAMIENTO Con dos fluidos disponibles a temperaturas potencialmente diferentes, es posible proporcionar simultáneamente refrigeración y calefacción en cualquier estación del año: En verano, cuando la temperatura exterior es superior a la temperatura deseada en el interior de los locales a acondicionar, y todos ellos requieren refrigeración, el aire primario se enfría y deshumidifica, y se suministra agua fría a la batería secundaria del inductor para compensar la potencia térmica sensible. En periodos interestacionales, el aire primario se calienta a temperatura variable en función de la temperatura exterior (a menor temperatura exterior, mayor temperatura de impulsión), para compensar las cargas externas. A la batería secundaria del inductor se suministra agua fría para compensar las cargas de refrigeración de los locales que lo requieran. Esta práctica permite proporcionar calefacción a los locales que no están sujetos a las cargas de luces, personas, y/o insolación. En pleno invierno el aire primario se precalienta hasta una temperatura fija de unos 15 ºC, suministrándose agua caliente a los inductores para que estos proporcionen y regulen la capacidad de calefacción necesaria a los locales. E. TORRELLA 11 PRINCIPIOS DE CONTROL Se utilizan básicamente dos métodos para controlar la batería secundaria del inductor: Válvula de control de caudal de agua en la batería. Esta válvula que puede ser de dos o tres vías, de accionamiento eléctrico o neumático, es gobernada por un termostato ambiente o contenido en el propio inductor. Sistema de aire de bypass en el inductor. El caudal de agua a través de la batería secundaria se mantiene constante y la variación de la capacidad se obtiene modulando el caudal de aire de la habitación que se hace pasar por la batería mediante una compuerta de bypass. El termostato de este sistema está contenido en el propio inductor y la fuerza necesaria para mover la compuerta de bypass se la proporciona la alta presión del aire primario. E. TORRELLA 12
EYECTOCONVECTORES REGULACIÓN SOBRE CAUDAL EYECTOCONVECTORES A TRES O CUATRO TUBOS El uso de los sistemas de distribución de agua a 3 ó 4 tubos representa una modificación del sistema básico de inductores a 2 tubos. Con los sistemas de distribución de agua a 3 ó 4 tubos en los inductores, se proporciona una constante disponibilidad de suministro de agua fría y caliente, con lo que se elimina la necesidad de que el aire primario se utilice como fuente de calor (frigorífica o calorífica) La disposición de un sistema a tres tubos es similar a la fan-colis, sin más que sustituir la unidad terminal. Al igual que en los sistemas de fan-coils hay que hacer observar que la disposición en tres tubos presenta el inconveniente de una fuerte pérdida energética al mezclar las salidas de agua fría y caliente, por lo que en la actualidad este tipo de disposición de tuberías ya no está en uso. La disposición de un sistema a cuatro tubos es también similar a la de fancoils con el mismo nº de tubos. Se requieren, por tanto, dos redes de tuberías, una para agua fría y otra para agua caliente. El aire primario se suministra generalmente a una temperatura constante entre 12 y 15 ºC. En verano se refrigera y deshumidifica proporcionando capacidad sensible además de latente y ventilación a los locales. En invierno el aire primario se precalienta y humidifica si es necesario. La batería secundaria del inductor, en invierno, debe tener la suficiente capacidad calorífica para calentar el aire primario, además de proporcionar la suficiente capacidad de calefacción para las necesidades del local. E. TORRELLA 13 E. TORRELLA 14 EYECTOCONVECTORES A CUATRO TUBOS. VENTAJAS El hecho de que el aire primario no tenga que ser utilizado como única fuente térmica, permite una reducción de su caudal, y generalmente elimina la necesidaddelosconductosdeairederetorno,siemprequelasobrepresión que se crea en el interior del recinto sea admisible. El ahorro económico que proporciona la falta de conductos de aire de retorno, el menor tamaño tanto del climatizador de aire primario como de los conductos de aire de impulsión se pueden compensar con el mayor coste del sistema de distribución de agua. La disponibilidad de agua fría y caliente proporciona una rápida respuesta a los cambios en la carga, lo cual es una ventaja en edificios con grandes superficiesdecristaldondelainsolaciónesuncomponenteesencialdelas necesidades y puede variar ampliamente en un corto periodo de tiempo debido a las sombras o la nubosidad variable. Se elimina la necesidad de un cambio de ciclo. Cuando la temperatura exterior es igual o menor a la temperatura de suministro del aire primario, el equipo de refrigeración se para y solo es necesario el precalentamiento del aire. Se puede proyectar el sistema para que los ocupantes puedan disponer de un amplio margen de elección de la temperatura de interior del local, lo cual es uno de los requerimientos de las habitaciones de un hospital. E. TORRELLA 15 expulsión f renovación recirculación ϕ = 100% 1 3 6 ADP 2 4 5 7 T [ C] 0 0 1 3 4 Batería climatizadora TRANSFORMACIONES w [g/kg] 30 2 Toberas motriz Período estival. El aire primario puede ser todo nuevo, sin recirculación. Se ha exagerado el calentamiento en conductos de impulsión. impulsión Batería Eyecto. 7 inducido 5 6 2 E. TORRELLA 16
OTROS SISTEMAS AIRE - AGUA OTROS SISTEMAS AIRE - AGUA E. TORRELLA 17 E. TORRELLA 18