Reducir el consumo energético de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) cobra cada vez mayor importancia debido al aumento del coste de los combustibles fósiles y a las preocupaciones medioambientales. Por lo tanto, encontrar nuevas formas de reducir el consumo energético en edificios sin comprometer el confort ni la calidad del aire interior es un reto de investigación constante. Una forma comprobada de lograr la eficiencia energética en los sistemas HVAC es diseñar sistemas que utilicen configuraciones innovadoras de los componentes existentes. Cada disciplina de HVAC tiene requisitos de diseño específicos y ofrece oportunidades de ahorro energético. Se pueden crear sistemas HVAC energéticamente eficientes reconfigurando los sistemas tradicionales para aprovechar de forma más estratégica los componentes existentes. Investigaciones recientes han demostrado que la combinación de las tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones eficaces para la conservación de la energía y el confort térmico. Este artículo investiga y revisa las diferentes tecnologías y enfoques, y demuestra su capacidad para mejorar el rendimiento de los sistemas HVAC y reducir el consumo energético. Para cada estrategia, se presenta una breve descripción y, a continuación, mediante la revisión de estudios previos, se investiga su influencia en el ahorro energético de HVAC. Finalmente, se realiza un estudio comparativo entre estos enfoques.
5.Sistemas de recuperación de calor
Las normas ASHRAE recomiendan la cantidad de aire fresco necesaria para diferentes edificios. El aire sin acondicionar aumenta considerablemente las necesidades de refrigeración del edificio, lo que en última instancia conduce a un aumento del consumo energético total de los sistemas HVAC del edificio. En la planta de refrigeración central, la cantidad de aire fresco se determina en función de los límites superiores de las concentraciones de contaminantes del aire interior, que normalmente se encuentran entre el 10 % y el 30 % del caudal de aire total [69]. En los edificios modernos, las pérdidas por ventilación pueden superar el 50 % de las pérdidas térmicas totales [70]. Sin embargo, la ventilación mecánica puede consumir hasta el 50 % de la energía eléctrica utilizada en edificios residenciales [71]. Además, en regiones cálidas y húmedas, los sistemas de ventilación mecánica representan entre el 20 % y el 40 % del consumo energético total de los sistemas de aire acondicionado [72]. Nasif et al. [75] estudiaron el consumo energético anual de un aire acondicionado acoplado a un intercambiador de calor de entalpía/membrana y lo compararon con un aire acondicionado convencional. Descubrieron que en climas húmedos, es posible un ahorro energético anual de hasta un 8% al utilizar un intercambiador de calor de membrana en lugar de un sistema HVAC convencional.
Intercambiador de calor total HoltopEstá hecho de papel ER, que se caracteriza por su alta permeabilidad a la humedad, buena hermeticidad, excelente resistencia al desgarro y al envejecimiento. La separación entre las fibras es muy pequeña, por lo que solo las moléculas de humedad de diámetro pequeño pueden atravesarla, mientras que las moléculas de olor de mayor diámetro no lo hacen. De esta manera, se puede recuperar la temperatura y la humedad sin problemas, evitando que los contaminantes se filtren al aire fresco.
6. Efecto del comportamiento del edificio
El consumo energético de un sistema HVAC depende no solo de su rendimiento y parámetros operativos, sino también de las características de la demanda de calefacción y refrigeración, así como del comportamiento termodinámico del edificio. La carga real de los sistemas HVAC es menor que la de diseño en la mayoría de los periodos de funcionamiento debido al comportamiento del edificio. Por lo tanto, el factor más importante que contribuye a la reducción del consumo energético de HVAC en un edificio determinado es el control adecuado de la demanda de calefacción y refrigeración. El control integrado de los componentes de la carga de refrigeración del edificio, como la radiación solar, la iluminación y el aire fresco, puede generar un ahorro energético significativo en la planta de refrigeración. Se estima que alrededor del 70 % del ahorro energético se logra mediante el uso de mejores tecnologías de diseño para coordinar la demanda del edificio con la capacidad de su sistema HVAC. Korolija et al. investigaron la relación entre la carga de calefacción y refrigeración del edificio y el consiguiente consumo energético con diferentes sistemas HVAC. Sus resultados indicaron que el rendimiento energético del edificio no puede evaluarse únicamente en función de la demanda de calefacción y refrigeración, debido a su dependencia de las características térmicas del sistema HVAC. Huang et al. desarrollaron y evaluaron cinco funciones de control de gestión energética programadas según el comportamiento del edificio e implementadas para un sistema HVAC de volumen de aire variable. Los resultados de la simulación demostraron que se puede lograr un ahorro de energía del 17% cuando el sistema funciona con estas funciones de control.
Los sistemas de climatización (HVAC) convencionales dependen en gran medida de la energía generada a partir de combustibles fósiles, que se están agotando rápidamente. Esto, sumado a la creciente demanda de infraestructura y electrodomésticos rentables, ha requerido nuevas instalaciones y reformas importantes en edificios ocupados para lograr la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. Por lo tanto, encontrar nuevas formas de lograr edificios ecológicos sin comprometer el confort ni la calidad del aire interior sigue siendo un reto para la investigación y el desarrollo. La reducción general alcanzable del consumo energético y la mejora del confort humano en los edificios dependen del rendimiento de los sistemas de climatización (HVAC). Una forma comprobada de lograr la eficiencia energética en los sistemas de HVAC es diseñar sistemas que utilicen configuraciones novedosas de los componentes existentes. Investigaciones recientes han demostrado que la combinación de las tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones eficaces para la conservación de la energía y el confort térmico. En este artículo se investigaron diversas estrategias de ahorro energético para sistemas de HVAC y se analizó su potencial para mejorar el rendimiento del sistema. Se determinó que diversos factores, como las condiciones climáticas, el confort térmico esperado, el coste inicial y de capital, la disponibilidad de fuentes de energía y la aplicación.
Lea el artículo completo enREVISIÓN SOBRE TECNOLOGÍAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO (HVAC)
Gracias, día
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 01/12/2015
SP -
T1 – Documento de revisión sobre tecnologías de eficiencia energética para calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC)
VL-6
JO – Revista Internacional de Investigación Científica y de Ingeniería
ER -
Hora de publicación: 10 de julio de 2020
