Paquetes de ahorro energético para sistemas de calefacción y aire acondicionado existentes

La calefacción y el aire acondicionado comprenden la mayor parte de los costes de operación de los edificios, tiene sentido por ello asegurar que estos sistemas funcionen tan eficientemente como sea posible. La clave para identificar las oportunidades de ahorro del estos sistemas es comprender el perfil de operación de los equipos que pertenece al calor y el frío. La de los edificios típicamente mayoría de los sistemas de calefacción y aire acondicionado, particularmente aquellos que tienen más de cinco años, fueron construidos con unidades de manejo de aire de volumen constante que usan controles simples del tipo on/off. En estos espacios, las unidades de manejo de aire se posicionan en diferentes zonas. El sistema de automatización del edificio controla la temperatura en estas zonas vía sensores y enciende el ventilador según se necesite. Con un diseño de aire de volumen constante, el sistema de calefacción y aire acondicionado opera con el ventilador suministrando aire al espacio acondicionado con un caudal diseñado para acomodar calentamiento del espacio y requerimientos de enfriamiento a cargas de diseño del 100 %. Por si fuera poco, esto no toma en consideración que la mayoría de los edificios típicamente operan a plena carga menos del 5 % del tiempo. Ya que el suministro de aire es constante, la potencia del ventilador – y por lo tanto el uso de energía – queda constante independientemente de la carga en la carga del flector sistema de calefacción y aire acondicionado. Usando un regulador para ajustar mecánicamente la salida de caudal de aire en las habitaciones apropiadas no se ahorra energía hasta que el ventilador no esté funcionando a plena potencia, independientemente de la posición del regulador. Ya que los reguladores a menudo operan 18 o más horas al día en muchas aplicaciones, los requerimientos de energía del ventilador son un componente mayor en los costes de energía.

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Constante a variable

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La mayoría de los edificios usan diversos controles simples para manejar los sistemas de calefacción y aire acondicionado, pero muchas instalaciones pueden aún beneficiarse de las nuevas opciones de actualización en controles y conseguir más ahorro energético de nuestras operaciones. Pero conseguir más de los controles requiere sistemas de edificios que sean capaces de hacer ajustes, tal es el caso de los sistemas de volumen de aire variable. Los sistemas de volumen de aire variable están diseñados para regular el volumen de aire repartido a zonas individuales en proporción a la carga de calentamiento y enfriamiento de la zona actual. En los últimos años, mejoras significativas se han conseguido en la tecnología de ahorro energético que permite a los propietarios de los edificios convertir sistemas de calefacción y aire acondicionado de aire constante en controles de volumen de aire variable (VAV) sin necesidad de realizar cambios en los sistemas de control de automatización o sistemas mecánicos existentes en los edificios. Estos paquetes retrofit ofrecen dos ventajas principales. En primer lugar, las temperaturas del espacio pueden controlarse dentro de unos límites aceptables en ganancias de calor externas e internas ampliamente variables, causadas por factores como las condiciones climáticas o la exposición al sol. En segundo lugar – y más importante aún – el consumo energético se reduce. Los sistemas VAV reculan el caudal de aire en los espacios acondicionados basándonos en los requerimientos de enfriamiento y calentamiento. Cuando la carga de calentamiento y enfriamiento cae, el sistema de ventiladores decrece la cantidad de aire que se suministra. Ya que la cantidad de energía requerida por el sistema del ventilador es proporcional al caudal de aire, y la mayoría de los edificios emplean la mayoría de sus horas de operación en cargas cuyo rango se encuentra entre el 40 y el 70 % de su capacidad de carga total. Los sistemas VAV pueden reducir significativamente los requerimientos de energía del ventilador. Como norma general, el consumo de energía de las cargas centrífugas, tales como ventiladores en aplicaciones de calefacción y aire acondicionado, varían con el cubo de la velocidad del motor. Por ejemplo, si la velocidad del motor de un ventilador puede disminuir un 2 0 %, la energía usada para hacer funcionar el motor se reduce aproximadamente un 50 %. En aplicaciones que implican cargas centrífugas, los variables de frecuencia variable pueden conseguir ahorro de energía significativo cuando el sistema de calefacción y aire acondicionado requiere menos del 100 % de uso.

Paquetes de ahorro energético

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Convertir un sistema de caudal constante en otro de caudal variable es complejo y costoso, pero hoy en día la tarea resulta sencilla gracias a los paquetes de actualización de ahorro energético. Estas nuevas soluciones de control integrado están diseñadas para conseguir más ahorro energético con una fracción del coste en comparación con la conversión con hardware tradicional. Diseñados para una fácil instalación como parte de una unidad auto-contenida, un paquete de ahorro energético puede incluir sensores de temperatura y dióxido de carbono, microcontroladores, variadores de velocidad de alto rendimiento y una interface de operador de pantalla táctil. Para muchas operaciones, esto significa que un paquete de actualización puede pagarse por si mismo con el ahorro energético conseguido en un corto periodo de tiempo, a menudo en menos de un año. El variador puede ajustar las velocidades del ventilador en respuesta a las necesidades de calefacción o enfriamiento, incluso si sólo se necesita un pequeño cambio de temperatura. En una solución de actualización VAV, los sensores de dióxido de carbono y temperatura se conectan directamente al microcontrolador. Basándose en la retroalimentación del sensor, el microcontrolador hará que el variador se acelere, disminuya su velocidad, encienda o apague el ventilador. Esto elimina la necesidad de reprogramar o hacer cambios en los sistemas de automatización existentes, ayudando a simplificar el proceso de conversión y minimizando los costes de ingeniería.
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Bibliografía: Leveraging the Power of Intelligent Motor Control to Maximize HVAC System Efficiency. Rockwell Automation
Palabras clave: Intelligent motor control, air handling unit (AHU), variable air volume (VAV), retrofit packages, VAV system