Tema 2 Sistemas de Climatizacion

Tema II Tipologia: Sistemas Climatizacion

Profesores: Francisco Arago Francisco Arago Federico Cantera

CURSO SOBRE REALIZACIÓN DE PROYECTOS DE CLIMATIZACIÓN Colegio Oficial de Ingenieros Superiores Industriales de Valencia

Mayo‐Junio 2.009 Mayo‐

INDICE TEMA II

Tema II.‐ TIPOLOGIA: SISTEMAS CLIMATIZACION

2.1.‐ CLIMATIZACION 2.2.‐ TIPOLOGIA DE LAS INSTALACIONES 2.2.1.‐ Sistemas todo Aire. 2.2.2.‐ Sistemas Aire Agua. 2.2.3.‐ Sistemas todo Agua. 2.2.4.‐ Sistemas Expansión Directa DX. 2.3.‐ EQUIPOS Y COMPONENTES 2.3.1.‐ Enfriadoras. 2.3.2.‐ Calderas. 2.3.3.‐ Compresores. 2.3.4.‐ Climatizadores. 2.3.5.‐ Ventiladores. 2.3.5.1.‐ Axiales. 2.3.5.2.‐ Centrífugos. 2.3.6.‐ Unidades Terminales. 2.3.7.‐ Regulación y Control. 2.3.8.‐Expansión Directa.


INDICE: Hoja 1 Mayo‐Junio 2.009 Mayo‐

2. Instalaciones de Climatización. 2.1. Climatización

Puede decirse que la climatización, tiene como función primordial la consecución y mantenimiento de un adecuado nivel de confort de los ocupantes de un ambiente cerrado, o en el caso de un proceso industrial el mantenimiento de las características del aire dentro de los límites marcados por el proceso industrial. El cumplir estas funciones supone una amplia variedad de situaciones ambientales, condicionadas por las situaciones ya sean de invierno o verano o por la citación de las personas o procesos dentro de los recintos acondicionados. Así pues podemos caracterizar la climatización como la tecnología que en un ambiente determinado permite controlar los siguientes parámetros: • • • • •

La temperatura ambiente. La humedad ambiente o relativa. La velocidad media del aire. La pureza del aire. El nivel de ruido y vibraciones derivados de la propia instalación y sus procesos.

2.2. Tipologia de las Instalaciones

Las Instalaciones de Climatización se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza de los fluidos que participan en el proceso, esta clasificación nos indica como la carga de refrigeración/calefacción se aporta a los espacios y nos especifica el tipo de maquinaria y equipos se emplean. Los cuatros tipos de sistemas son: • • • •

2.2.1.

Sistemas Todo‐ Todo‐Aire. Sistemas Agua y Aire. Sistemas Todo‐ Todo‐Agua. Sistemas de expansión directa DX.

Sistemas Todo‐ Aire.

Los sistemas Todo Aire proporcionan la refrigeración completa para absorber tanto la carga de calor sensible como la latente por medio del aire impulsado por el sistema al recinto. La calefacción requerida se puede proporcionar por la misma corriente de aire, ya sea en la misma central de tratamiento del aire o por medio de calefactores independientes por cada zona.

Las principales ventajas de estos sistemas “todo aire” son: •

•

Las unidades centrales de tratamiento del aire están lejos de las zonas ocupadas, evitando ruidos...etc. No se requieren tuberías o instalaciones eléctricas en las zonas acondicionadas.


Sistemas Climatizacion: Hoja 1 Mayo‐Junio 2.009 Mayo‐

•

•

Permite fácilmente la aplicación de medidas de ahorro y eficiencia energética como son el Volumen de Aire Variable o VAV y Free‐ Free‐cooling o enfriamiento gratuito. Son muy flexibles permitiendo una óptima distribución del aire.

Un esquema de principio típico es:

Figura: Sistema conducto simple con múltiples zonas, volumen aire constante y Fuente: E‐source, Boulder, CO.

recalefacción Terminal.

Pero como principal inconveniente se muestra el gran espacio necesario para lo conductos y su desarrollo, lo que implica una gran coordinación en proyecto así como así como la dificultad del equilibrado de esta red de conductos. Estos sistemas se pueden subdividir según el número de conductos entre las unidades climatizadoras y las zonas en: •

Instalaciones de conducto único. (Las más habituales).

•

Instalaciones de doble conducto. (Muy utilizadas en barcos y aplicaciones especiales).



Por el tipo de regulación y control se pueden clasificar en: •

Volumen de impulsión constante y temperatura variable.

•

Volumen de aire variable. VAV.

Figura: Sistema conducto simple con múltiples zonas, volumen aire variable VAV. Fuente: E‐source, Boulder, CO.

Estas variantes están encaminadas a la obtención de unas condiciones distintas de temperatura en distintas zonas, lo que con una única unidad de climatización es imposible por lo que aparece el concepto de zonificación. Manteniendo unos criterios claros de zonificación se pueden aplicar las variantes de recalefacción eléctrica en la unidad de difusión Terminal, solución muy desfavorable energéticamente, o mas bien la regulación del caudal por zona o falso Volumen de aire variable con compuerta de By‐ By‐pass en climatizador, o como solución optima el volumen de aire variable gobernado el ventilador por un variador de frecuencia y compuertas motorizadas en el ramal individual de zona.



2.2.2.

Sistemas Aire – Aire – Agua.

Los sistemas Aire agua son aquellos en los que ambas aire y agua se llevan hasta las unidades terminales para obtener enfriamiento o calefacción, El aire proviene de una unidad de climatización a través de un sistema de conductos y una unidad Terminal, este aire se denomina primario y suele ser a caudal constante, determinándose este por la ventilación requerida de la zona y la carga de calor sensible a máxima demanda. La parte agua consiste en un circuito compuesto de bombas y red de tuberías que transfieren el calor entre el agua y el aire de cada zona climatizada por medio de unidades terminales de inducción o fancoils. Esta agua proviene de una planta de generación de agua fría y/o caliente que denominaremos circuito secundario. Las principales ventajas de estos sistemas Aire‐ Aire‐Agua son: •

•

Control individual de la temperatura por zona. Reducido espacio necesario para la distribución, al reducirse los conductos de aire primario y al ser las tuberías de las unidades terminales más pequeñas que conductos.

•

Unidades climatizadoras de menor tamaño.

•

No es necesaria la zonificación de las unidades centrales.

Aunque las principales desventajas son: •

Unidades en las zonas ocupadas. Lo que puede causar problemas de ruidos y la necesidad de acceder a las zonas finales para manipulación.

•

Instalación más cara. En comparación se cambian conductos por tuberías.

•

Necesidad de menores temperaturas del agua refrigerada para control de la humedad.

•

Control más complejo, debiendo llegar a todos y cada uno de los elementos de regulación final de cada unidad terminal

Estos sistemas Aire –Agua Aire –Agua se pueden clasificar según el tipo de unidad Terminal en: •

•

Unidades Inductoras. Fan coils. Dos tubos. Tres tubos Cuatros tubos.   



2.2.3.

Sistemas todo Agua

Los sistemas todo Agua son aquellos en los que desde una sala de maquinaria se produce y distribuye agua refrigerada o caliente has unas unidades terminales tales como Fan‐ Fan‐coils, Suelos o techos radiantes, radiadores, paneles frios...etc. el suministro de aire para ventilación se realiza sin pre‐ pre‐tratamiento previo.

Figura: Esquema tipo sistema todo agua. Fuente: catalogo on‐line Grundfos. http:// www.grundfos.es

Las principales ventajas de estos sistemas Todo Agua son: •

Control individual de la temperatura por zona.

•

Instalación muy flexible y muy poco requerimientos de espacios.

•

No es necesario la utilización de climatizadoras.

Sin embargo al tratar con agua, es necesario tener en cuenta los factores de corrosión y tratamiento del agua en circuitos cerrados.



2.2.4. Sistemas Expansión Directa DX.

Los sistemas de expansión directa se basan en la instalación de unidades de refrigeración donde el refrigerante entra en contacto directamente con el aire en un batería de intercambio. Estas unidades pueden ser compactas, antiguamente llamadas de ventada, splits o partidas donde el grupo compresor condensador esta en el exterior intercambiado calor con el ambiente exterior y la unida interior se compone de un ventilador evaporador. Este tipo de instalación crece en interés cuando proporcionan refrigeración y calefacción en un solo equipo por medio de las llamadas bombas de calor con altos rendimientos energéticos como productoras de calor pero limitadas a zonas con temperaturas exteriores en invierno no muy frías. Esquema de funcionamiento del circuito de refrigeración de una bomba de calor:

Figura: Esquema tipo bomba de calor. Fuente: catalogo on‐line Trane. http:// www.Trane.com

Partiendo de una única unidad exterior pueden suministrarse refrigerante a varias unidades interiores apareciendo los sistemas multi‐ multi‐splits o si su complejidad aumenta llegamos a los sistemas VRV.



Los sistemas de VRV o de volumen de refrigerante variable permiten realizar una instalación similar a las instalaciones Todo‐ Todo‐Agua pero sustituyendo en estas el agua por el refrigerante y con una tipologia como en el grafico inferior:

Figura: Esquema tipo sistema VRV. Fuente: catalogo on‐line Mitsubishi. http:// www.mitsubishielectric.co.uk/aircon

Los sistemas VRV desde el año 2000 son muy populares debido a su bajo costo inicial de instalación a su gran flexibilidad de instalación y uso así como así como al bajo requerimiento de espacio. Pero así mismo así mismo sus desventajas son: • • •

Es necesario asegurar los aportes de aire exterior por otros métodos. Indefinición frente a su resistencia al fuego. En grandes instalaciones pueden darse situaciones peligrosas por grandes fugas de refrigerante.



2.3. Equipos y componentes.

2.3.1. Enfriadoras.

Fuente: catalogo on‐line Trane. http:// www.Trane.com



2.3.2. Calderas.

Fuente: catalogo on‐line Roca. http:// www.roca‐heating.com



2.3.3. Compresores

Fuente: catalogos on‐line Danfoss y Frascold. http:// www.frascold.it y www.danfoss.com



2.3.4. Climatizadores.




2.3.5. Ventiladores. 2.3.5.1. Axiales.

2.3.5.2. Centrífugos.

Fuente: catalogo on‐line Soler y Palau. http:// www.solerpalau.com



2.3.6. Unidades Terminales. 2.3.6.1. Fan Coils.

2.3.6.2. Difusión.

Fuente: catalogo on‐line Trox. http:// www.Trox.es



2.3.7. Regulación y control.

Fuente: catalogo on‐line Sedical y T&A. http:// www.sedical.com y www.tourandersson.com






2.3.8. Expansión Directa.

Fuente: catalogo on‐line Mitsubishi. http:// www.mitsubishielectric.co.uk/aircon



Fuente: catalogo on‐line Mitsubishi. http:// www.mitsubishielectric.co.uk/aircon



Tema 2 Sistemas de Climatizacion

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