Ahorro de energía con controladores de aire

Una unidad de tratamiento de aire (AHU) es un componente importante del sistema HVAC en muchas propiedades comerciales grandes, que proporciona ventilación y mueve el aire tratado por todo el edificio para la comodidad de los ocupantes.

Pero una AHU, diseñada correctamente, operada estratégicamente y equipada con los accesorios correctos, también puede ser un punto focal para la conservación de energía del sistema HVAC, dicen los ingenieros de los principales fabricantes.

"Puede tener un sistema de tratamiento de aire de alto rendimiento sin sacrificar la comodidad y sin sacrificar el uso de energía", dijo Eric Sturm, ingeniero principal de aplicaciones de Trane.

Los ingenieros deben comenzar, dijeron los expertos, por comprender el edificio o la expansión del edificio en cuestión y sus usos previstos, así como características como su tamaño, el valor R de su aislamiento, la cantidad de fuga de aire y el clima en su ubicación. antes de diseñar un sistema de tratamiento de aire para él.

"Lo que hace el ingeniero es observar y comprender el edificio, comprender cuál es el uso del edificio y luego también comprender... las expectativas del propietario", dijo Derrick Paul, ingeniero mecánico y director de ventas comerciales de Fujitsu General América. "¿Están buscando control individual? ¿Están buscando áreas grandes, con muy poco control individual en todo el espacio?"

EXPANSIÓN DIRECTA: Un kit Fujitsu DX y controles asociados para la adaptación de un controlador de aire de 20 toneladas para trabajar con bombas de calor Fujitsu. (Cortesía de Fujitsu General America Inc.)

Sturm dijo que el uso de software de análisis de energía de todo el edificio podría ayudar.

"Realmente todo se reduce al ingeniero de diseño", dijo María Acosta, ingeniera comercial de Rheem Manufacturing Co.

EL CORAZÓN DEL HVAC DE AIRE FORZADO: Un controlador de aire comercial Rheem con operación de bomba de calor y un ventilador centrífugo. (Cortesía de Rheem Manufacturing Co.)

El Estándar 90.1 de ASHRAE, presentado por primera vez en 1975 y actualizado muchas veces desde entonces, establece los requisitos mínimos para el diseño y la construcción energéticamente eficientes de la mayoría de los tipos de edificios comerciales y sus sistemas, así como para la expansión de edificios comerciales y el reemplazo de los existentes. Equipos HVAC en edificios antiguos. Las mejores prácticas, dijo Sturm, exigen cumplir o superar esos mínimos.

"Mi recomendación siempre es observar todo el sistema al tomar decisiones de eficiencia energética", dijo Sturm. "A veces tiene más sentido hacer funcionar un equipo con más fuerza y ​​usar más energía en ese equipo porque es más eficiente en comparación con un equipo diferente".

Un sistema con múltiples zonas, dijo Paul, podría permitir ahorros de energía al dar a los administradores y ocupantes del edificio un mayor grado de control, permitiéndoles apagar o retrasar el acondicionamiento en áreas desocupadas o cuando se necesita menos. Emplear un volumen de aire variable, que personaliza la distribución del aire en diferentes zonas del edificio, también puede ahorrar energía, dijo.

"Esta es una buena tecnología cuando la unidad de tratamiento de aire está abasteciendo a más de una zona", dijo Acosta.

Los propietarios y administradores de edificios que buscan la máxima eficiencia energética deben estar preparados para pagar por ello.

"Es proporcional", dijo Acosta. "Cuanto más eficiente desee su sistema, más costoso será. La eficiencia cuesta dinero".

Los controles correctos de AHU pueden marcar la diferencia, teniendo en cuenta las necesidades de los ocupantes, los niveles de ocupación en diferentes momentos del día, las condiciones climáticas, los diversos usos del edificio y otros factores para controlar cómo y cuándo hacer funcionar una AHU.

"Los algoritmos de control de alto rendimiento pueden tener un impacto significativo en el ahorro de energía", dijo Sturm. Dichos controles podrían emplear tácticas como parada y arranque óptimos, optimización de la presión del ventilador o, cuando las condiciones exteriores son favorables, una purga nocturna, dijo.

Una purga nocturna, dijo Sturm, es un tipo de economización del lado del aire que trae aire más fresco durante la noche a un edificio en el que la temperatura ha aumentado durante las horas de desocupación. Esta estrategia de enfriamiento gratuito esencialmente enfría previamente el edificio, sin tener que poner en marcha el equipo de enfriamiento, antes de que el edificio vuelva a abrir sus puertas.

"En preparación para el día siguiente, podemos usar la purga nocturna para que la temperatura en el espacio vuelva a bajar de 80 a 75. O probablemente incluso un poco más fría, tal vez como 73 °", dijo Sturm.

"Se está ventilando en exceso, pero se está ventilando en exceso con un propósito", agregó Sturm. Y el propósito es reducir o eliminar la energía de refrigeración mecánica.

Sin embargo, una purga nocturna debe usarse con prudencia; Sturm señaló que si el aire exterior es húmedo, una purga nocturna traería aire húmedo al edificio, lo que podría afectar la comodidad de los ocupantes durante el día.

"Cuando se pone muy húmedo, nos sentimos incómodos", dijo.

Elegir el ventilador adecuado para la aplicación también es una consideración cuando se analiza la eficiencia energética de AHU, dijo Acosta. Los ventiladores, dijo, son el punto de mayor consumo de energía en las UTA.

Los ventiladores de velocidad variable pueden ahorrar energía al funcionar solo a la velocidad necesaria, y también son menos propensos al desgaste mecánico porque se detienen y encienden con menos frecuencia que los ventiladores de velocidad constante, lo que limita la cantidad de sacudidas que se producen cuando se encienden y apagan. fuera, dijo ella. Los ventiladores centrífugos son los más eficientes mecánicamente, dijo.

"Cuando hablamos de eficiencia energética... hay tantas opciones para los fanáticos", dijo Acosta.

Las AHU comerciales se pueden conectar a varios tipos de tecnologías de calefacción y refrigeración, pero Paul dijo que una bomba de calor de fuente de aire con un compresor de velocidad variable podría ser una buena herramienta para ahorrar energía.

"Cuando pasa a ese compresor de velocidad variable accionado por inversor, ahí es donde obtendrá esas eficiencias más altas", dijo.

La recuperación de energía aire-aire, que captura la energía térmica del aire que se expulsa de un edificio para precalentar o preenfriar el aire fresco entrante, también podría desempeñar un papel en la eficiencia del sistema, dijeron los expertos.

"El uso de la recuperación de energía aire-aire permite reducir el tamaño del sistema de refrigeración y calefacción y al mismo tiempo ahorrar energía de refrigeración y calefacción", dijo Sturm.

Los accesorios para la recuperación de energía aire-aire incluyen la rueda térmica, que gira entre las corrientes de aire entrantes y salientes para transferir energía; el intercambiador de calor de placas fijas, en el que el aire fresco y el de escape fluyen de forma cruzada en canales sellados adyacentes; y el circuito del serpentín, que utiliza dos o más serpentines en corrientes de aire separadas, con un fluido circulante para transferir calor.

“Cuando tienes la capacidad de recuperar energía del escape, tiene mucho sentido poder pretratar ese aire de reposición”, dijo Paul.

La recuperación de energía aire-aire, dijo Sturm, brinda el mayor beneficio durante condiciones climáticas extremas al aire libre: calor extremo o frío extremo. Esto se debe a que hay un costo de energía para hacer funcionar el equipo (un motor para la rueda de energía, una bomba para el circuito del serpentín, la mayor potencia del ventilador necesaria para superar la caída de presión del aire que viene con un accesorio adicional dentro de la AHU) que la energía recuperada justificará.

"El controlador del sistema debería poder determinar cuándo tiene sentido usar un dispositivo de recuperación de energía aire-aire", dijo Sturm.

Matt Jachman es el editor de legislación de ACHR NEWS. Tiene más de 30 años de experiencia en periodismo comunitario y una licenciatura en inglés de la Wayne State University en Detroit.