La reducción del consumo energético de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) cobra cada vez mayor importancia debido al aumento del precio de los combustibles fósiles y a las preocupaciones medioambientales. Por consiguiente, encontrar nuevas formas de reducir el consumo energético en los edificios sin comprometer el confort ni la calidad del aire interior constituye un desafío constante para la investigación. Una manera eficaz 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 para el ahorro energético. Se pueden crear sistemas HVAC energéticamente eficientes mediante la reconfiguración de los sistemas tradicionales para un uso más estratégico de los componentes existentes. Investigaciones recientes han demostrado que la combinación de tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones eficaces para la conservación de energía y el confort térmico. Este artículo investiga y analiza las diferentes tecnologías y enfoques, y demuestra su capacidad para mejorar el rendimiento de los sistemas HVAC con el fin de reducir el consumo energético. Para cada estrategia, se presenta primero una breve descripción y, a continuación, mediante la revisión de estudios previos, se analiza la influencia de dicho método en el ahorro energético de los sistemas HVAC. Finalmente, se lleva a cabo 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 no acondicionado incrementa considerablemente las necesidades de refrigeración del edificio, lo que a su vez aumenta el consumo energético total de sus sistemas de climatización (HVAC). En la central de refrigeración, la cantidad de aire fresco se determina en función de los límites superiores de concentración de contaminantes del aire interior, que normalmente se sitúan 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 consumen 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 acondicionador de aire acoplado a un intercambiador de calor de entalpía/membrana y lo compararon con el de un sistema de aire acondicionado convencional. Descubrieron que en climas húmedos, es posible un ahorro energético anual de hasta un 8% al utilizar el intercambiador de calor de membrana en lugar de un sistema HVAC convencional.
Intercambiador de calor total HoltopEstá fabricada con papel ER, que se caracteriza por su alta permeabilidad a la humedad, buena hermeticidad, excelente resistencia al desgarro y al envejecimiento. El espacio entre las fibras es muy reducido, por lo que solo las moléculas de humedad de pequeño diámetro pueden atravesarla, impidiendo el paso de las moléculas de olor de mayor diámetro. De esta manera, la temperatura y la humedad se recuperan de forma óptima y se evita que los contaminantes se filtren al aire fresco.
6. Efecto del comportamiento del edificio
El consumo energético de un sistema de climatización (HVAC) depende no solo de su rendimiento y parámetros operativos, sino también de las características de la demanda de calefacción y refrigeración y 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 del 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 ahorros energéticos significativos en la planta de refrigeración del edificio. Se estima que se puede lograr un ahorro energético de alrededor del 70 % 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 consumo energético subsiguiente 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 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 su 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 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 infraestructuras y electrodomésticos rentables, ha hecho necesarias nuevas instalaciones y rehabilitaciones importantes en edificios ocupados para lograr la eficiencia energética y la sostenibilidad ambiental. Por lo tanto, encontrar nuevas formas de construir edificios sostenibles sin comprometer el confort ni la calidad del aire interior sigue siendo un reto para la investigación y el desarrollo. La reducción general del consumo energético y la mejora del confort humano en los edificios dependen del rendimiento de los sistemas de climatización. Una forma eficaz de lograr la eficiencia energética en estos sistemas es diseñar sistemas que utilicen configuraciones innovadoras de los componentes existentes. Investigaciones recientes han demostrado que la combinación de tecnologías de aire acondicionado existentes puede ofrecer soluciones efectivas para el ahorro energético y el confort térmico. En este artículo se investigaron diversas estrategias de ahorro energético para sistemas de climatización y se analizó su potencial para mejorar el rendimiento del sistema. Se constató que varios factores, como las condiciones climáticas, el confort térmico esperado, el coste inicial y de capital, la disponibilidad de fuentes de energía y la aplicación, influyen en el rendimiento.
Lea el artículo completo enARTÍCULO DE REVISIÓN SOBRE TECNOLOGÍAS DE EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA CALEFACCIÓN, VENTILACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO (HVAC)
TY – JOUR
AU – Bhagwat, Ajay
AU – Teli, S.
AU – Gunaki, Pradeep
AU – Majali, Vijay
PY – 1 de diciembre de 2015
SP -
T1 – Artículo 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
Urgencias -
Fecha de publicación: 10 de julio de 2020
