Limitación del caudal de aire de las unidades interiores VRF: un paso más para garantizar el rendimiento

Como parte del desarrollo en curso del programa de certificación de flujo de refrigerante variable (VRF), una revisión de las unidades VRF probadas para la campaña de certificación de 2019 mostró que muchas unidades tenían un flujo de aire muy alto. A pesar de las firmes normas de certificación y control del programa, esto demostró que algunas unidades estaban potencialmente utilizando un flujo de aire inflado para aumentar el rendimiento. Para evitar este tipo de elusión de las normas de certificación, el comité de certificación decidió aplicar un límite de 275 m3/h/kW al caudal de aire de cada unidad interior. Esta decisión se basa en estudios científicos sobre el rendimiento necesario de los sistemas de climatización para garantizar los requisitos de deshumidificación y confort.

Revisión de la literatura

Las normas internacionales del sector de la climatización cambian constantemente y añaden nuevas medidas para mejorar las condiciones de confort en los edificios climatizados. Esto da lugar a una serie de límites para los parámetros de diseño de un sistema VRF, como la relación de calor sensible (SHR), el factor de derivación (BF), el caudal de aire (AF), etc.

Las condiciones de confort de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) están ampliamente estudiadas en la literatura, en particular las condiciones de humedad. Un reciente proyecto de investigación de la ASHRAE estudió el nivel de deshumidificación de varios edificios comerciales (entre ellos, oficinas, escuelas, restaurantes y tiendas). Los coeficientes de calor sensible se calcularon para cualquier momento del año en que el sistema de aire acondicionado estuviera encendido y la ocupación del edificio fuera superior a cero. Los resultados del estudio se obtuvieron fijando el límite de SHR en SHR<0,82 al 100% de la carga y SHR<0,85 al 75%.

El factor de derivación de la bobina también fue calculado por ASHRAE [1] en condiciones del Instituto de Aire Acondicionado y Refrigeración (ARI) y se fijó en un rango aproximado de 0,049 ≤BF≤0,080.

Aunque normalmente se establece un conjunto de parámetros, incluido el caudal de aire de la unidad, para determinar la temperatura de suministro de diseño de la unidad, algunos estudios han demostrado que el caudal de aire también debe controlarse, ya que tiene un efecto directo en la deshumidificación y, por lo tanto, el confort térmico no puede alcanzarse ni siquiera con una temperatura de suministro de diseño ideal de la unidad. Murphy [2] probó el nivel de deshumidificación en un aula bajo diferentes escenarios climáticos. La base del estudio es establecer el caudal de aire de la unidad de refrigeración y calcular la temperatura de suministro. Los resultados muestran que con un caudal de aire tan alto como 400 m3/h/kW, la humedad relativa en el aula será superior al 67%, tanto en condiciones de punto de rocío máximo como en días frescos y lluviosos, lo que significa que no se puede alcanzar el confort en el aula, incluso con una temperatura establecida de 23,3 °C. De hecho, en contra de la creencia popular, el nivel de deshumidificación de un aula es menor que el de una clase. De hecho, en contra de la creencia popular, los altos niveles de humedad en interiores pueden ser un problema en casi cualquier zona geográfica, no sólo en las áreas con condiciones de calor y humedad. Cuando existen niveles elevados de humedad relativa en una superficie fría y porosa, o cerca de ella, aumenta la adsorción de humedad y es probable que se produzcan problemas relacionados con la misma (como un mayor riesgo para la salud por la aparición de moho y la sustitución prematura de equipos y muebles). Por último, hay formas de mejorar el rendimiento de la deshumidificación, por ejemplo, reduciendo el caudal de aire, lo que disminuye la temperatura del aire de suministro para una condición de carga determinada y, por tanto, elimina más humedad del aire.

Mustafa [3] estudió específicamente el efecto de la tasa de flujo de aire en los parámetros de humidificación. Los resultados muestran que, por encima de un caudal de aire definido, el nivel de humedad aumenta con el incremento del caudal de aire.

Por último, un estudio sobre diferentes escenarios de flujo de aire para mantener las condiciones de prueba interiores de 27 °C DB y 19 °C WB mostró que la tasa de flujo de aire no debe superar los 247 m3/h/kW en condiciones ideales de intercambiador de calor (BF=0) [4]. Esta tasa de flujo de aire es adecuada para considerar el confort térmico con el método de ensayo actual.

Sin embargo, dado que el BF realista de los intercambiadores de calor actuales está más cerca de 0,1 que de 0, un caudal de aire de 275 m3/h/kW es más representativo de la condición de deshumidificación.

Decisión del Comité de Certificación de Eurovent

Como resultado de los estudios científicos y después de muchas reuniones del comité del programa, se ha decidido que la tasa de flujo de aire a la condición de aire estándar definida en la norma EN 14511-3:2018 no debe superar los 275 m3/h/kw para casetes y unidades interiores VRF canalizadas. El límite se aplica en el modo de refrigeración y calefacción y sólo para las unidades de más de 12 kW. Esta nueva norma es efectiva desde marzo de 2021 y ha tenido un gran impacto en las gamas de unidades de los catálogos de 2021 de varios fabricantes. Para algunos fabricantes, está representado por la aparición de nuevas gamas de productos y el cese de la producción de versiones anteriores de unidades interiores. Para otros, el rendimiento de la misma unidad en el catálogo de 2021 es inferior al de 2020. En cualquier caso, 2021 marcó una nueva era de rendimiento certificado garantizado.

Referencias

[1] ANSI/ASHRAE, "Standard Method of Test for the Evaluation of Building Energy Analysis Computer Programs" en ANSI/ASHRAE Standard 140-2001, 2004.

[2] J. Murphy, "Dehumidification Performance of HVAC Systems" ASHRAE Journal, pp. 23-29, 2002.

[3] A. T. Mustafa, "ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LOS EFECTOS DEL CAUDAL DE AIRE SOBRE LOS PARÁMETROS DE HUMIDIFICACIÓN CON EL CAMBIO DEL PROCESO DE PRECALENTAMIENTO Y DESHUMIDIFICACIÓN" ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, Vol. 6, No. %19, 2011.

[5] Daikin, Consideration of thermal comfort for the review of Lot 10 - Cooling mode testing, 2020.

Dr. A. NOUR EDDINE