Recuperadores de calor

Uno de los retos de un sistema de ventilación es su sostenibilidad a largo tiempo, tanto en disponibilidad como en consumo energético. En refrigeración y calefacción de interiores, los gastos energéticos representan el 50%, o más, del consumo energético de una empresa y por lo general representa el tercer gasto más importante, después de la nómina y la renta (Nieto, 2016) . Es por ello que se ha trabajado en la mejora eficiente de estos sistemas a través de la implementación de recuperadores de energía, elementos encargados de disminuir las cargas térmicas que debe afrontar el sistema a través de un sistema de intercambio y que representa una disminución en el consumo energético del sistema.

CONTENIDO

Los recuperadores de calor son elementos cuya finalidad es “recuperar” energía del aire climatizado por un sistema de ventilación, con el objetivo de mejorar la eficiencia energética de esta, esto lo logran mediante un intercambiador de energía que se encarga de poner en contacto (sin mezclarse) el aire de suministro y el aire de retorno. Aprovechando las propiedades psicométricas (Temperatura y/o Humedad) entre estos dos aires genera que se transfiera calor sensible o latente hacia alguno de los aires, dependiendo de la estación en que se este, generando así que la carga térmica aportada por el sistema de ventilación sea menor debido al intercambio de energía y por consiguiente se genera un ahorro energético.

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE FLUJO

Según la trayectoria que sigue el flujo de aire dentro de un recuperador este se divide en 3:

  • Flujo cruzado: Los flujos de aire atraviesan el intercambiador de calor en direcciones perpendiculares, se pueden alcanzar eficiencias del 50-80 %.
  • Flujo paralelo: los flujos de aire recorren en su interior caminos paralelos y opuestos, la eficiencia de estos recuperadores puede ser de hasta el 90%.
  • Flujo rotativo: El flujo de aire se divide en dos, uno circula por el semicírculo interior y el otro por el semicírculo exterior, mientras la rueda gira lentamente, transfiriendo energía de un sentido a otro.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA ENERGIA INTERCAMBIADA

Según el tipo de energía intercambiada, los recuperadores se clasifican en:

  • Recuperadores de calor (sensible)

Estos tipos de recuperadores son los mas comunes de encontrar, debido a la facilidad y bajo costo de implementación que representan. Solo recuperan calor sensible, netamente energía térmica, sin transferir humedad de un flujo de aire al otro. Estos recuperadores dependen de la diferencia de temperaturas entre los aires para un óptimo funcionamiento.

Figura 1. Recuperador contraflujo de calor sensible (HOLTOP, n.d.-a).
Figura 1. Recuperador contraflujo de calor sensible (HOLTOP, n.d.-a).

En invierno estos recuperadores funcionan al hacer pasar los flujos de aire cerca, pero sin mezclarse, la diferencia de temperatura entre ambos genera que el aire de entrada aumente su temperatura y así la carga térmica que debe asumir el sistema es menor, por otro lado, en verano se debe abrir el Bypass, que impide el intercambio de calor entre los aires, generando así una climatización del interior. Por lo general este tipo de recuperadores es muy usado en zonas geográficas de bajas temperaturas.

Por los general este tipo de recuperadores tienen mejores eficiencias respecto a los recuperadores de energía.

  • Recuperador de energía (calor sensible y latente)

Por otro lado, los recuperadores de calor sensible y latente aprovechan la diferencia de temperatura y la humedad relativa entre los flujos de aire de entrada y salida para recuperar energía. Esta humedad recuperada en netamente relacionada con la humedad existente en el recinto, por lo tanto, en lugares donde la humedad interna sea baja se podrían generar ambientes secos no deseados. Muy usados en climas cálidos.

Figura 2. Rueda entalpíca, Recuperador de Calor sensible y latente (HOLTOP, n.d).
Figura 2. Rueda entalpíca, Recuperador de Calor sensible y latente (HOLTOP, n.d).

Estas Ruedas entalpícas son de flujo rotativo y esta compuesta por una rueda porosa con una matriz metálica recubierta por un material desecante, es decir que retiene la humedad, que generalmente que un gel de sílice (Shiminski, 2012), y que gira lentamente entre el aire fresco de suministro y el aire de retorno, a medida que el aire circula a través de la rueda el calor y la humedad son entregadas a ella y posteriormente mediante su movimiento rotativo estas son entregadas al aire que circula en la otra dirección. En condiciones de verano el aire de entrada cálido y húmedo es enfriado y deshumidificado antes de entrar al recinto, por otro lado, en invierno el aire frio y seco es calentado y humedecido antes de entrar al recinto. La virtud de intercambiar la humedad del recinto es que se genera un entorno mas confortable dentro del recinto y mejores sensaciones térmicas de los usuarios. Este tipo de recuperadores son más rentables y energéticamente eficientes.

Sea cual sea el caso, los recuperadores suelen estar acompañados de un filtro que remueva olores y contaminantes antes de entrar al recinto.

Estos equipos permiten recuperar hasta un 60-90% del calor que se perdería con un sistema de ventilación mecánica convencional y permitiendo un ahorro de hasta el 40% del consumo en equipos de climatización (OVACEN, n.d.). También se debe tener en cuenta que la eficiencia de los recuperadores va a depender de el caudal requerido, y las diferencias en propiedades psicrométricas entre el aire de suministro y el aire de retorno. Estos equipos presentan una alternativa sostenible a largo plazo minimizando los costos energéticos de una empresa y garantizando una ventilación eficiente respetando el medio ambiente.

 

BIBLIOGRAFÍA

HOLTOP. (n.d.-a). Cross Counterflow Heat Exchangers. 1–2.

HOLTOP. (n.d.-b). Enthalpy Wheels. 3–5.

Nieto, A. (2016). Eficiencia en refrigeración comercial. https://www.mundohvacr.com.mx/2013/03/eficiencia-en-refrigeracion-comercial/

OVACEN. (n.d.). Qué son los recuperadores de calor. https://ovacen.com/recuperadores-de-calor-conceptos-basicos-y-definicion/

Shiminski, J. (2012). Energy Recovery Wheels. Dynamic Air Corporation. https://www.dac-hvac.com/energy-recovery-wheels-what-is-an-enthalpy-wheel/

 

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