Sistema de aire acondicionado para hoteles: ¿cómo elegir el más adecuado?

• Criterios de selección del sistema de aire acondicionado para hoteles
• Tipos de equipos (bombas de calor con recuperación o VRV/VRF)
• Instalación y mantenimiento
• Condiciones de funcionamiento

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Criterios a tener en cuenta

Los principales criterios a tener en cuenta según el RITE son la seguridad de personas y bienes, así como la conservación del medio ambiente. Por ello, el consumo de energía y la eficiencia energética de los equipos a instalar son esenciales, por lo que será necesario realizar un estudio técnico que corrobore todo ello teniendo en cuenta los siguientes aspectos:

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• Zona climática atendiendo a temperaturas y porcentajes de humedad relativa máximos, medios y mínimos.
• Temporadas de ocupación máxima y niveles energéticos del aire exterior durante dicha ocupación.
• Estructura del hotel en cuanto a altura del edificio, orientación de las fachadas, distribución de las habitaciones, aislamiento térmico, posible ubicación de las salas de máquinas.
• Posibilidades de realizar pozos para aprovechar las características geotérmicas de la zona.
• Aprovechamiento de energías residuales.

Sobre los equipos, se debe tener en cuenta lo siguiente:

• Potencia térmica necesaria
• Estudio de impacto energético
• Tipos de energía disponibles (teniendo en cuenta al máximo a las renovables)
• Posibilidad de aprovechamiento adaptado a las energías residuales existentes

Hoy en día es posible construir edificios de muy baja huella medioambiental, con altos grados de aislamiento y aprovechamiento del calor residual, para bajar al máximo la factura energética. Siendo recomendable hacer un minucioso análisis para saber por qué lugares se producen pérdidas o ganancias de energía no deseables.

El ACS está cada vez más ligado a la climatización, debido las exigencias del nuevo CTE en su documento HE4 Contribución mínima de energía renovable (que ha sustituido a “Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria”) para cubrir la demanda de ACS.

Cuando la demanda de ACS sea igual o superior a 5000 l/d, la contribución mínima de energía procedente de fuentes renovables cubrirá al menos el 70% de la demanda energética anual para ACS y para climatización de piscina.

Para poder considerar su contribución renovable a efectos de esta sección, los equipos deberán disponer de un valor de rendimiento medio estacional en ACS (SCOPdhw) superior a 2,5 cuando sean accionadas eléctricamente y superior a 1,15 cuando sean accionadas mediante energía térmica. El valor de SCOPdhw se determinará para la temperatura de preparación del ACS, que no será inferior a 45 ºC.

Por todo lo anterior y debido al importante costo energético, en grandes hoteles o en asociaciones de estos debería tenerse en consideración realizar un estudio de viabilidad para adoptar un sistema de trigeneración. Es decir, producir energía eléctrica y aprovechar la energía residual de estos sistemas, para abastecer de refrigeración, calefacción y ACS. Al mismo tiempo, el excedente de producción de energía eléctrica se podría comercializar en el mercado energético.

Es importante, en caso de adoptar este tipo de sistemas, publicitarlos aportando datos de la huella energética por habitación/día. Hoy en día hay ya clientes muy sensibilizados con temas medioambientales, y estos conceptos medioambientales están siendo entre dicho público un importante criterio de elección.

Si por el contrario, no se trata de la construcción de un nuevo hotel, pero es necesario sustituir los equipos de climatización, tenemos a disposición distintos sistemas.

Tipos de equipos

En las últimas décadas, los sistemas inverter (compresores y ventiladores con variadores de frecuencia) han evolucionado con pequeñas modificaciones y han conseguido importantes reducciones de consumo, llegando a recuperar del ambiente hasta cuatro veces la energía consumida.

Los sistemas inverter con recuperación de calor realmente han revolucionado el aire acondicionado, ya que permiten ahorros de energía exponenciales en función de las diferencias entre el foco frio y el caliente. El descenso de consumo es tan importante que algunos fabricantes se están planteando utilizar la energía solar fotovoltaica como fuente única de energía para abastecer las necesidades eléctricas de los equipos

Sistema por bomba de calor con recuperación

Durante un tiempo los equipos punteros en climatización fueron los sistemas por compresión mecánica con recuperación de calor (aire – agua). Una de las principales ventajas radicaba en la centralización de los equipos en una o varias salas de máquinas, por lo que se facilitaban las operaciones de mantenimiento y reparación, su parcialización de potencia por etapas y, como mínimo, la existencia de dos circuitos frigoríficos independientes. Las distancias a cubrir eran prácticamente ilimitadas, y permitían circuitos a 4 tubos con control de humedad en salas de reuniones.

Es importante comentar que las instalaciones de este tipo están a punto de experimentar un nuevo empuje en su utilización debido a la irrupción en el sector de la industria japonesa. Como bien es sabido, esta industria tiene la acertada tendencia de implementar tecnologías Inverter que consiguen muy buenas eficiencias energéticas.

Consideraciones en bombas de calor con recuperación

Las consideraciones más habituales en instalaciones tipo bomba de calor con recuperación suelen estar localizadas en la instalación hidráulica, donde es necesario un buen equilibrio entre circuito primario y circuito secundario. Es imprescindible ajustar los caudales de agua en el circuito primario a las necesidades del equipo. Un exceso de caudal de agua producirá ruidos y consumos innecesarios, pero el peor problema lo produciría un defecto de caudal, debido a que la maquina no podrá entregar la potencia que necesaria al agua.

Si falta caudal en el circuito de agua fría, el evaporador no podrá extraer el calor suficiente del agua a enfriar y bajará la presión de baja, causando como consecuencia la posibilidad de parar por baja o por protección anti-hielo. Si faltara caudal en el agua del circuito de recuperación (caliente), la presión podría elevarse provocando un paro por alta presión.

Sistema de distribución del calor en este tipo de equipo

La utilización de fancoils por conductos (equipos muy sencillos con pocas averías) para climatizar habitaciones o climatizadores a cuatro tubos para grandes estancias permitió utilizar sistemas de Free Coolin. Este sistema consiste en recuperadores de calor con enfriamiento adiabático sobre el lado del aire expulsado cuando estos no son recuperadores entálpicos.

En los sistemas de climatización de los edificios en los que el caudal de aire expulsado al exterior por medios mecánicos sea superior a 0,5 m3/s (1.800 m3/h), se recuperará la energía del aire expulsado. En subsistemas de climatización del tipo todo aire cuya potencia útil nominal sea mayor que 70 kW, es obligatorio disponer de enfriamiento gratuito por aire exterior en régimen de refrigeración.

En función de parámetros como la concentración de CO2 del aire interior, es posible obtener importantes ahorros energéticos sin perder la temperatura de confort. Aunque es importante recordar que, en casos como la actual pandemia, se recomienda la máxima renovación de aire posible.

La recuperación de calor en el proceso de compresión mecánica se basa en el aprovechamiento de la energía en el punto más caliente del circuito, es decir, en la descarga del compresor para precalentar agua sanitaria (ACS) o incluso en determinadas circunstancias, aportando un importante ahorro energético a la refrigeración. Realmente calentamos el agua de piscinas y sanitaria con el calor excedente de las habitaciones.

Para aclarar definiremos algunos conceptos empleados:

• Free Cooling (enfriamiento libre o gratuito): es un sistema por el cual, en determinados momentos, puede darse el caso de que el aire exterior, esté en mejores condiciones que el aire interior (este sistema compara niveles energéticos del aire y regula trabajar con el más cerca favorable).
• Recuperadores de calor: debido a la necesidad de mantener el aire en condiciones óptimas, puede ser aconsejable, y en muchos casos obligatorio, favorecer la calidad del aire interior, asegurando renovaciones de aire en función de número personas (ocupación). Cuando el aire saliente está en mejores condiciones térmicas, se aconseja, como mínimo, utilizar un recuperador de calor.
• Recuperadores entálpicos: son recuperadores de calor sensibles que además recuperan calor latente. Es decir, además de intercambiar temperatura, también intercambian humedad.

Sistemas VRV y VRF

El Volumen de Refrigerante Variable (VRV), también conocido como Flujo de Refrigerante Variable (VRF), cada vez está evolucionando mejor y con mejores eficiencias energéticas, por lo que ha sido un sistema muy utilizado en instalaciones modernas. Esta tecnología es muy indicada para hoteles por su bajo nivel sonoro, su elevada eficiencia, su facilidad de instalación y su adaptabilidad del consumo a la demanda.

Los VRV o VRF son sistemas en los que el transporte del calor se realiza directamente mediante el refrigerante (sistemas de expansión directa). Su principal característica es el elevado nivel de tecnología electrónica que protege al sistema frigorífico si la instalación está bien ejecutada. Esto hace que de muy pocos problemas, siendo uno de los más comunes la regulación electrónica.

Como principal inconveniente, sobre todo desde la aprobación RSIF (Real Decreto 552/2019), está el cálculo de carga máxima de refrigerante, que es más complejo.

La carga máxima ahora se determina por un menor valor admisible debido la toxicidad del refrigerante, por su inflamabilidad, en función del volumen del local ocupado más pequeño y de la ubicación del sistema de refrigeración.

Como solución alternativa a este problema, con el fin de adaptarse mejor a la normativa, algunas marcas integraron sistemas en los que conducen el refrigerante hasta la planta de utilización. Con ellos refrigeran o calientan utilizando intercambiadores refrigerante-agua con pequeños circuitos de agua, que mediante equipos Fan Coil transmiten el calor a las zonas ocupadas.

Instalación y Mantenimiento de la Instalación

En cuanto al mantenimiento de este tipo de equipos, es necesario que en la fase de diseño se planteen accesos correctos y fáciles a los mismos, ya que un mantenimiento eficiente puede reducir considerablemente los consumos energéticos, materiales y los costos del mismo. Esto también se hace para facilitar las limpiezas o sustituciones de filtros, los accesos para limpiezas de intercambiadores o la limpieza anual de conductos prevista por RITE.

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Condiciones de funcionamiento

La eficiencia de la instalación dependerá en gran medida de la diferencia entre el foco caliente y el foco frío, ya que la maquina térmica inversa realiza un trabajo que consiste en transportar energía de un nivel energético inferior a otro nivel superior. Por ejemplo, en verano transporta el calor del aire interior de un edificio (25 ºC) al aire exterior, cuya temperatura en muchas ocasiones superara los 35 ºC. En invierno, en cambio, transportará calor desde el exterior con temperaturas cercanas a los 0 ºC al interior (entre 18 ºC y 22 ºC), por lo que es muy conveniente buscar medios con niveles energéticos cercanos a las temperaturas a las que deseamos climatizar.

Como ejemplos podemos hablar de:

Las Torres de Refrigeración, que nos permiten enfriar agua adiabáticamente (es decir, aumentando su humedad relativa mediante la pulverización y posterior evaporación) y con un consumo muy reducido (tan solo el consumo de agua a poder ser descalcificada, la bomba de agua y un ventilador).

Esta agua es refrigerada por debajo de la temperatura ambiente, y posteriormente podemos utilizarla para condensar el refrigerante. La eficiencia del sistema es inversamente proporcional a la humedad relativa del aire, ya que ésta depende de la facilidad que tenga el agua para evaporarse.

El principal elemento a tener en cuenta de estos sistemas es el encarecimiento del mantenimiento y que hay que tener un control exhaustivo para que este mantenimiento sea correcto.

La Geotermia, por otro lado, consiste en utilizar la capacidad aislante del terreno que consigue mantener a cierta profundidad la temperatura media de la zona donde se haga la prospección.

En España, la temperatura media es de 15 ºC a 100 metros de profundidad durante todo el año, por lo que condensar en verano o evaporar en invierno a esas temperaturas, facilita mucho el rendimiento del equipo en cualquier época del año y consigue que éste sea excepcional.

El principal elemento a tener en cuenta de este tipo de instalaciones es que su coste puede ser alto, ya que en función de la potencia es necesario hacer varios pozos de hasta 100 metros de profundidad. Y solo está indicado en lugares donde estas prospecciones no estén contraindicadas.

Con este artículo espero ser de ayuda a proyectistas Junior y ayudar en puntos muy concretos a proyectistas Senior, así como satisfacer la curiosidad del público en general con inquietudes medioambientales

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