En este artículo vamos a explorar cómo los intercambiadores de calor, y específicamente los recuperadores de energía, desempeñan un papel fundamental en la optimización de los sistemas de ventilación.
Tabla de contenidos
Estos dispositivos no solo permiten la transferencia de calor entre fluidos sin mezclarlos, sino que también mejoran la eficiencia energética al recuperar calor del aire de salida que de otro modo se perdería.
Importancia de los intercambiadores de calor con las exigencias normativas
El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE), en su ámbito de aplicación en edificios terciarios, exige la utilización de intercambiadores de calor para aquellas instalaciones en las que el caudal total de extracción supere los 0,28 m³/s, en su actualización de marzo de 2021. Es por ello que en este post queremos centrarnos a explicarte la función de este dispositivo así como los tipos de intercambiadores o recuperadores de calor que existen.
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¿Para qué sirve un intercambiador de calor?
Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para facilitar la transferencia de calor entre dos o más fluidos, permitiendo que el calor se transfiera de un fluido a otro sin que estos se mezclen directamente. Dentro de los sistemas de ventilación, estos intercambiadores tienen un papel esencial en la mejora de la eficiencia y el aprovechamiento energético del aire que circula dentro de un edificio. En este contexto específico, los intercambiadores de calor se denominan comúnmente recuperadores de energía, ya que su principal función es recuperar calor del aire expulsado para precalentar o preenfriar el aire fresco entrante.
Mediante un intercambiador de calor, el aire expulsado del interior del edificio (un aire viciado) transmite energía (calor en invierno y frío en verano) al aire que se introduce en él. El intercambiador está diseñado de tal manera que los aires (impulsión/extracción) se transfieren la energía sin tener contacto, de manera que no pasan olores. Además, estos sistemas de ventilación disponen de filtros que permiten mejorar la calidad del aire introducido. Hay que tener en cuenta que en función del área de actividad, la normativa impone una calidad del aire introducido determinado.
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Tipos de intercambiadores de calor
Los distintos tipos de intercambiadores existentes en el mercado pueden agruparse en tres grupos:
- Intercambiadores de flujo cruzado: Los flujos de aire de entrada y salida se cruzan en el interior del intercambiador en sentido perpendicular uno del otro. Con este tipo de recuperadores se suele conseguir una eficiencia de hasta el 75%.
- Intercambiadores de contraflujo (o flujo paralelo): El principio de intercambio, es el mismo, pero en este caso los flujos de entrada y salida del aire circulan paralelos y a contracorriente en el interior del intercambiador con lo cual el tiempo y la superficie de cesión de calor es mayor y por tanto se incrementa la capacidad de recuperación. Con este tipo de recuperadores se suele conseguir una eficiencia hasta del 95%.
- Intercambiadores rotativos: El intercambio de calor entre ambos flujos se produce gracias al movimiento rotativo del propio intercambiador. Las celdillas metálicas del intercambiador son calentadas por el flujo caliente que pasa a través de ellas. Posteriormente, y debido a la rotación del intercambiador, estas mismas celdillas ceden el calor tomado, al flujo de aire frío. Con este tipo de intercambiador se consiguen eficiencias de hasta el 85%.
Hay que tener en cuenta que la eficiencia de un recuperador, además del tipo de intercambiador de calor usado, depende de las condiciones de temperatura y humedad del aire exterior y del aire del local, así como del caudal que circula por él. Junto a las tablas de cálculo de eficiencia de un recuperador, se deben indicar estos parámetros, ya que la eficiencia para un mismo recuperador varía:
- El rendimiento del recuperador varía en función del caudal circulado (a más caudal menos eficiencia). Es por lo tanto importante seleccionar el recuperador de calor adecuado en función del caudal necesario.
- A más diferencia de temperatura entre el aire exterior y el aire interior, es decir a mayor salto térmico, más ahorro energético.
Cuestiones a tener en cuenta a la hora de diseñar una instalación
Al diseñar una instalación de ventilación mecánica controlada (VMC) con recuperador de calor, hay varias consideraciones clave que deben ser evaluadas para garantizar un rendimiento óptimo, eficiencia energética y confort. Enumeramos las principales:
- Selección del tipo de recuperador de calor: Dependiendo de las necesidades específicas de la instalación y del clima local, puede ser deseable un recuperador de calor sensible (sólo recupera calor) o un recuperador entálpico (recupera calor y humedad). La elección impactará en la eficiencia del sistema y en el control de la calidad del aire interior.
- Cálculo de caudales necesarios: Determinar con precisión los caudales de aire necesarios para cada zona del edificio es fundamental para el diseño eficiente de un sistema de VMC con recuperador de calor. Este cálculo debe basarse en las necesidades específicas de ventilación, teniendo en cuenta factores como el área y la altura de los espacios, la ocupación prevista, y el tipo de actividades que se realizarán.
- Dimensionado apropiado de los conductos: Es indispensable dimensionar correctamente el sistema de VMC en función del volumen del espacio, el uso previsto y la ocupación del edificio. Dimensionar adecuadamente el recuperador de calor es vital para manejar adecuadamente las cargas térmicas y evitar costes operativos innecesariamente elevados.
- Integración con otros sistemas: El sistema de VMC debe estar bien integrado con otros sistemas de HVAC para optimizar el uso de energía y mejorar el control del clima interior. Esto incluye la posibilidad de integración con sistemas de calefacción y refrigeración existentes.
- Control de la calidad del aire interior: Asegurar una adecuada filtración y purificación del aire es esencial para mantener la calidad del aire interior. Esto puede requerir filtros de alta eficiencia o sistemas adicionales de purificación de aire.
- Automatización y controles: Implementar sistemas de control automático y sensores (como CO2, humedad, y temperatura) para ajustar la operación del sistema VMC de acuerdo con las necesidades reales, mejorando así la eficiencia y el confort.
- Mantenimiento y accesibilidad: Diseñar el sistema para que sea fácilmente accesible para mantenimiento regular y reparaciones. Esto ayuda a mantener la eficiencia del sistema a lo largo del tiempo y a reducir los costos de operación.
- Consideraciones acústicas: Diseñar el sistema para minimizar el ruido, lo cual es esencial en entornos residenciales y en ciertos entornos comerciales. Esto puede incluir el uso de silenciadores, diseño cuidadoso de ductos y selección de componentes de baja emisión de ruido.
En muchas instalaciones, y con el objeto de mejorar aún más la eficiencia energética de los equipos, se están combinando los intercambiadores de calor con sistemas basados en energías renovables. La adición a instalaciones geotérmicas con bombas de calor o el aprovechamiento de las temperaturas del terreno a través de pozos canadienses incrementan los ahorros y mejoran la eficiencia global del conjunto.
Características avanzadas de los intercambiadores de calor
En la actualidad, los recuperadores de calor han evolucionado para ofrecer funciones avanzadas que mejoran significativamente su eficiencia y flexibilidad. Algunos modelos modernos no solo permiten la recuperación de humedad, sino que también incorporan sistemas flexibles que permiten cambiar la posición de las toberas, adaptándose a diversas configuraciones y necesidades espaciales.
Recuperación de humedad
La recuperación de humedad es una característica valiosa en los recuperadores de calor, especialmente en climas extremos, ya sea muy secos o muy húmedos. Esta función permite mantener un nivel óptimo de humedad en el aire interior, lo cual es crucial para el confort humano, la conservación de materiales y la eficiencia energética. Un ejemplo destacado es el SABIK Entálpico de Soler & Palau.
Sistemas flexibles
Los sistemas de ventilación con toberas ajustables ofrecen una solución innovadora para adaptarse a diferentes configuraciones de espacio y requisitos de instalación. Estos sistemas permiten modificar la dirección y el flujo del aire según las necesidades específicas del entorno, mejorando la distribución del aire y la eficacia del sistema de ventilación. Este es el caso de NASHIRA, la unidad de recuperación de calor avanzada de Soler & Palau.
Si necesitas ayuda para el diseño del sistema de ventilación de tu proyecto y la selección del recuperador de energía más idóneo, ponte en contacto con nuestro equipo técnico, resolveremos tus dudas y te ayudaremos a diseñas los planos.
