SISTEMA VAV Y SISTEMA CON FAN-COILS Profesor: Julián Domene García

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1 SISTEMA VAV Y SISTEMA CON FAN-COILS Profesor: Julián Domene García
INSTALACIONES-2 DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS CURSO SISTEMA VAV Y SISTEMA CON FAN-COILS 4º C Profesor: Julián Domene García

2 INSTALACIÓN CLIMATIZACIÓN REGLAMENTOS A CONSIDERAR:
Real Decreto 1027/2007 de 20 de Julio por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones térmicas en los edificios, RITE Código Técnico de la Edificación R.D. 47/2007 sobre Eficiencia Energética de los edificios Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. 2

3 INTRODUCCIÓN Instalación de climatización utilizando el sistema “volumen de aire variable”, conocido como VAV, “todo Aire” donde se pretende regular las condiciones térmicas de los locales modificando o variando el caudal de aire introducido. Sistema de fan-coils (Traducida por “ventilador-serpentín) Se basa en un ventilador que aspira aire y lo lanza contra un serpentín o batería por el que circula agua caliente o fria. 3

4 SISTEMA VAV Son las iniciales de “volume air variable”. Es un sistema de climatización “Todo aire” que pretende regular las condiciones térmicas de los locales modificando o variando el caudal de aire introducido, sin modificar la temperatura del mismo. Por ejemplo, si la carga térmica disminuye: deberá entrar aire igual de frío pero en menor cantidad o bien la misma cantidad de aire a menor temperatura. 4

5 El VAV utiliza el primer caso; menos aire a la misma temperatura.
Para conseguirlo se emplean unas válvulas que se regulan automáticamente en función de la temperatura del local controlada por un termostato. 5

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7 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA VAV ELEMENTOS A CONSIDERAR
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8 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA VAV
En el ejemplo expuesto el aire tratado se desvía por dos ramales (puede haber más): Cada ramal va al local que debe ser climatizado En cada local existirá un termostato ambiente Suponemos que la temperatura a controlar es 24º El sistema funcionará para que, en situación de carga térmica, la temperatura del local sea de 24º 8

9 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA VAV
Local 2 Local 1 9 9

10 Esto provoca una disminución del caudal del aire que llega al local
SITUACIÓN VERANO: Si la carga disminuye, como llega el mismo aire frío a la misma temperatura, la temperatura del local disminuye. Inmediatamente el termostato detecta esta disminución y envía una señal al servomotor de la compuerta del ramal, cerrándola ligeramente. Esto provoca una disminución del caudal del aire que llega al local La temperatura vuelve a subir hasta alcanzar la temperatura deseada. 10

11 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA VAV
Local 1 Si la carga térmica disminuye, la temperatura también. Con el mismo caudal. Cerrando la compuerta la temperatura volverá a subir 11 11

12 Si la disminución de caudal ocurriera simultáneamente en todos los ramales, se produciría una variación de presión estática que podría producir un aumento de caudal de aire en los ramales en los que no ha habido regulación. Para evitar esto, un presostato colocado en la impulsión regula una compuerta motorizada situada en la aspiración para tener siempre la misma diferencia de presión en el ventilador. 12

13 Local 2 Local 1 13 13

14 DIMENSIONADO DEL SISTEMA VAV :
Suponemos que conocemos la carga térmica de cada uno de los locales que queremos climatizar. La carga térmica será máxima a una hora determinada del día, e incluso se puede producir a distinta hora en cada local. Se define la carga máxima contemporánea al valor máximo de la suma de cargas a una misma hora Se define la carga máxima no contemporánea al valor máximo de las sumas de cargas máximas de todos los locales. 14

15 DIMENSIONADO DEL SISTEMA VAV :
El caudal máximo de aire que debe tratar el acondicionador en un sistema VAV, se calcula a partir del máximo contemporáneo: Carga sensible efectiva (W) Factor de by-pass batería Temperatura local Temperatura rocío máquina 15 15

16 DESVENTAJAS DEL SISTEMA VAV
Es aconsejable tanto en: Punto de vista de prestaciones Punto de vista económico Puesto que se produce el frío necesario para contrarrestar la carga térmica en cada momento. Pero no puede utilizarse en todos los casos: 16

17 En la práctica se consideran tolerancias más amplias.
Si la carga térmica disminuye mucho, la reducción del caudal sería muy acusada y el sistema de conducción de aire se desequilibraría, trabajando fuera de las condiciones de diseño. El sistema VAV sólo puede aplicarse cuando los caudales deban bajar hasta un 70 % de los máximos. En la práctica se consideran tolerancias más amplias. Esta reducción del caudal es equivalente a la experimentada por la carga a lo largo del período de funcionamiento. Se define el factor de transporte del aire como la relación entre la potencia útil entregada por el aire a los locales acondicionados y la potencia consumida por el ventilador, debe ser mayor que 4 17

18 Acondicionamiento con fan-coils
Es uno de los sistemas más populares que existen. Está basado en instalar unos aparatos, serpentín y ventilador (llamados fan-coils) en las habitaciones o locales que deben refrigerarse. Son por lo tanto unidades terminales. A estos se hace llegar agua fría mediante una red de tuberías. El agua se enfría mediante una central enfriadora Esta agua, llega al fan-coil a un radiador cuya mision es enfriar aire del local aspirado mediante un ventilador. En invierno la batería puede ser alimentada con agua caliente procedente de una caldera. 18

19 ESQUEMA DE UN Fan-coil 19

20 Que tenga o no toma de aire de ventilación
CLASIFICACIÓN Que tenga o no toma de aire de ventilación Según la disposición y número de tubos de agua que acceden y salen del fan-coil 20

21 a) Aire de ventilación El sistema puede diseñarse de forma que el ventilador del fan-coil aspire aire únicamente del recinto. El fan-coil está previsto de una toma de aire exterior y el ventilador lo aspira. Para evitar el efecto chimenea esta solución debe limitarse a edificios bajos y protegidos del viento. 21

22 b) Número de tubos De dos tubos De tres tubos De cuatro tubos
La finalidad de estas disposiciones es controlar eficazmente la temperatura del agua que llega a la batería del fan-coil y en consecuencia la temperatura: del aire enfriado en verano del aire calentado en invierno 22 22

23 1 2 Dos tubos 1 2 Tres tubos 3 1 2 Cuatro tubos 3 4 23

24 BATERÍA DE CALEFACCIÓN
SISTEMA DE DOS TUBOS BATERÍA DE CALEFACCIÓN El valor de 3 mmcda es debido a las rejillas de ventilación CENTRAL ENFRIADORA 24

25 SISTEMA DE DOS TUBOS Se utiliza solamente en las zonas perimetrales de los edificios o locales comerciales. El sistema puede incluir toma de aire independiente de los fan-coils Es la versión más económica, sencilla y difundida de los fan-coils Solo funciona con agua fría en verano y caliente en invierno Por esto se emplean los de tres o cuatro tubos 25

26 BATERÍA DE CALEFACCIÓN
SISTEMA DE TRES TUBOS Con este sistema la regulación es perfecta, si en un recinto necesita frío, la válvula deja pasar agua fría, si necesita calor, deja pasar agua caliente. El gran inconveniente de este sistema es el retorno común, por lo que resulta antieconómica puesto que se mezcla el agua fría con la caliente BATERÍA DE CALEFACCIÓN El valor de 3 mmcda es debido a las rejillas de ventilación CENTRAL ENFRIADORA 26 26

27 SISTEMA DE CUATRO TUBOS
Esta válvula detecta si se necesita frío o calor, por medio del termostato, dejando pasar el agua correspondiente. SISTEMA DE CUATRO TUBOS Con este sistema las baterías de refrigeración y calefacción pueden funcionar simultáneamente. La esencia de la instalación está en el doble circuito de retorno. Se consigue por lo tanto, que no se mezclen el agua fría y la caliente cuando ocurra que unos fan-coils requieran agua fría y otros caliente en el mismo momento. Esta actúa simultáneamente con la anterior, desviando el agua caliente al circuito de agua caliente, y la fría al circuito de fría El valor de 3 mmcda es debido a las rejillas de ventilación Su misión es regular la cantidad de agua caliente o vapor, que llega a la batería de calefacción 27 27

28 Consideraciones en el dimensionado de las instalaciones con fan-coils
Es muy importante distinguir si se trata de una instalación de fan-coils: Con aire tratado centralmente Sin aire centralizado. Este aire, cuando lo haya, recibe el nombre de aire primario. 28

29 Fan-coils con aire primario
Instalación con dos tubos y al mismo tiempo una red de conductos que distribuye aire a los ambientes, tratado centralmente. La misma máquina enfriadora de agua se utiliza para enfriar el aire. El conjunto de fan-coils debe dimensionarse en base a la carga térmica debida a la iluminación, ocupación y radiación. 29

30 El caudal de aire primario que debe introducirse en los ambientes se determina a partir de la carga sensible de transmisión. Otras funciones del aire primario son: Ventilar el local Proporcionar la humedad relativa adecuada. La central frigorífica debe dimensionarse en base a la carga total de todo el edificio o local. 30

31 Cuando sean fan-coils de tres o cuatro tubos:
El aire primario debe ser el mínimo necesario para: 1.- Contrarrestar la carga latente del ambiente 2.- Ventilar el local. Los fan-coils contrarrestarán el resto, la carga sensible: 1.- Debida a la iluminación 2.- Radiación 3.- Transmisión 4.- Ocupación 5.- Etc. 31 31

32 Instalaciones con fan-coils sin aire primario
El agua fría que llega al aparato en verano, debe compensar la totalidad de la carga térmica de refrigeración. En invierno, el agua caliente debe hacerlo con la carga de calefacción Si tenemos varias zonas, debemos trabajar con el concepto de carga máxima contemporánea, para dimensionar la central refrigeradora. Para elegir un modelo de aparato, tenemos que conocer por lo tanto: Caudal de aire necesario Potencia frigorífica del mismo 32 32

33 Instalaciones con fan-coils sin aire primario
1.- Caudal de aire: Se calcula mediante la expresión ya conocida: La temperatura de rocío la podemos conocer por medio del denominado Diagrama psicrométrico, mediante el factor de calor sensible efectivo: 33 33

34 Instalaciones con fan-coils sin aire primario
2.- La potencia frigorífica del fan-coil, se emplea: Pot. Calorífica en W Entalpía del aire en el estado L (kj/kg) Entalpía del aire en el estado S (kj/kg) 34 34

35 Las entalpías se obtienen mediante:
El resultado vendrá expresado en kJ/kg O bien: El resultado vendrá expresado en kcal/kg Aunque se sigue empleando las Kcal, cada vez más se utiliza el Julio. 1 Kcal=4.187 J 35 35

36 CONCLUSIONES FINALES La instalación de fan-coils es apropiada para las zonas perimetrales de los edificios con un a fuerte variación de la carga térmica. No son apropiados para grandes aforos, debido a la dificultad de regular la humedad ambiente de una forma exacta. La fiabilidad del sistema depende en gran medida de si utilizamos conjuntamente con los fan-coils aire primario, tratado centralmente. De esta forma, podemos regular la humedad del local, debido a que el aire contrarresta la carga latente. La regulación es más efectiva con fan-coils de tres o cuatro tubos, pero más cara. 36 36

37 Profesor: Julián Domene García
INSTALACIONES-2 DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS Parámetros fundamentales Diagrama psicrométrico CURSO 4º C Profesor: Julián Domene García 37

38 Para ello es preciso someter al aire del local a unas operaciones de:
El aire acondicionado tiene por objeto mantener en un recinto unas condiciones de temperatura, humedad y calidad del aire que proporcionen una sensación de confort y bienestar a sus ocupantes. Para ello es preciso someter al aire del local a unas operaciones de: calentamiento enfriamiento humidificación deshumidificación según sea el estado del aire atmosférico exterior. 38

39 Éstas, conocidas como parámetros fundamentales, son: Humedad absoluta
El aire acondicionado trabaja pues sobre el aire interior y exterior del local, siendo muy importante conocer las propiedades y características del aire. Éstas, conocidas como parámetros fundamentales, son: Humedad absoluta Humedad relativa Entalpía del aire 39

40 Humedad absoluta Entalpía Humedad relativa
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41 Unidad: kilogramos de vapor por kilogramos de aire seco
HUMEDAD ABSOLUTA: Se define como el cociente entre la masa de vapor contenida en el aire y la masa de aire seco. Unidad: kilogramos de vapor por kilogramos de aire seco 41

42 HUMEDAD RELATIVA: Se define como el cociente entre la presión parcial del vapor de agua en el aire y la presión de saturación. Una humedad relativa del 65 % quiere decir que todavía falta un 35% para alcanzar el estado de saturación 42

43 ENTALPÍA DEL AIRE HÚMEDO:
Se define como la variable que se utiliza para establecer las variaciones energéticas que experimenta dicha sustancia al pasar de unas condiciones a otras: Cpa= calor específico del aire seco Lo= calor latente de vaporización del agua a 0ºC Cpw= calor específico del vapor de agua t= temperatura del aire W= humedad absoluta 43

44 Depende pues de la temperatura del aire y la humedad absoluta.
Sus unidades serán: KJ/Kga Kcal/Kga Dependiendo de los valores utilizados 44

45 Humedad relativa del 100%, indicativa del estado de saturación
El diagrama psicrometrico es la representación gráfica de las propiedades del aire humedo. La línea 8 es la Entalpía. Humedad relativa del 100%, indicativa del estado de saturación Las líneas 4,5,6 y 7, son humedades relativas. Estas líneas representan dos cosas: Indican la entalpía en el eje correspondiente Indican la temperatura húmeda PUNTO FOCAL 45

46 UTILIZACIÓN DIAGRAMA. SITUACIÓN DE UN PUNTO
Un estado de aire húmedo representa un punto en el diagrama Necesitamos conocer: La temperatura seca La humedad relativa T=34º Hr=45 % 46

47 th=24,5º Obtención de la temperatura húmeda y humedad absoluta
Humedad absoluta: W=15 gw/kga T=34º Hr=45 % th=24,5º 47

48 UTILIZACIÓN DIAGRAMA. OBTENCIÓN ENTALPÍA
h=73,5 kj/kga Comprobación: h=1,004xt+W(2500,6+1,86xt) h=1,004x34+0,015(2500,6+1,86x34)=72,97 kj/kg T=34º Hr=45 % 48

49 OBTENCIÓN DEL PUNTO DE ROCÍO
tR=20,1º T=34º Hr=45 % 49