Recuperador entálpico vs sensible ▷ claves de su funcionamiento

Para entender bien qué es un recuperador entálpico, en este artículo responderemos a las siguientes cuestiones:

• ¿Cómo funciona un recuperador entálpico?
• ¿Cuándo usar un recuperador entálpico?
• Rendimiento de recuperador entálpico vs sensible
• Gestión del free cooling  

¿Cómo funciona un recuperador entálpico?

El principio de funcionamiento del recuperador entálpico es el mismo que un recuperador de energía sensible. Se fundamenta en la recuperación de la energía usada en la climatización de un  local cuando hacemos la aportación de aire exterior. En este caso el recuperador entálpico no trata solo la temperatura si no que añade la humedad en la ecuación.

El recuperador va a permitir el intercambio de temperatura y humedad entre los caudales de ventilación. El resultado de este intercambio vendrá dado por la eficiencia del recuperador y las condiciones interiores/exteriores.

Este tratamiento entálpico se consigue con un intercambiador de calor fabricado con materiales que permiten el balance de la temperatura y humedad entre los caudales, sin permitir el paso de ningún tipo de partículas en el caso de los recuperadores de flujo y contraflujo, ya que se mantiene la separación de caudales, y permitiendo la mezcla entre caudales en los recuperadores rotativos. Este último punto es importante en la elección del tipo de recuperador cuando queremos mantener un control estricto interior, como por ejemplo en el sector hospitalario.

¿Cuándo usar un recuperador entálpico?

El principal motivo de la selección de un recuperador entálpico es poder tratar las diferencias de humedad entre exterior e interior. Si éstas son pequeñas, el uso del recuperador entálpico no es recomendable, como veremos al final del apartado.

Normalmente vamos a encontrar este diferencial en dos situaciones: según la actividad realizada en el interior y/o condiciones exteriores.

En el primer caso, actividad interior, estaríamos delante de soluciones terciarias e industriales con exceso de humedad, ejemplos:

• Terciarias: gimnasios, piscinas cubiertas, discotecas… instalaciones donde existe una gran humedad interior debido al número de personas, tipo de actividad que se desarrolla y posibles fuentes de aportación de humedad.
• Industriales: instalaciones que debido al proceso industrial aparece de manera directa/indirecta la humedad o bien es necesario un control estricto de humedad.

En el segundo caso, condiciones exteriores, aparecen los dos extremos: exceso y defecto de humedad. El caso del exceso lo solemos encontrar en las zonas costeras donde obtenemos ratios superiores al 75% de humedad relativa de manera habitual. En este caso no nos interesa introducir directamente el aire con mucha humedad, ya que aumentamos  su porcentaje interior.

En el caso de defecto lo encontramos en el interior de la península y/o en zonas frías, donde se tienen humedades absolutas muy bajas. En este caso si introducimos el aire directamente al interior, debido al diferencial de humedad, estamos deshumectando el aire interior, por lo que podríamos bajar a ratios inferiores al 40%, aparición de electricidad estática y demás fenómenos.

Ante estas situaciones, el equipo va a realizar el intercambio de humedad con el objetivo de rebajar su porcentaje, cuando tengamos exceso de humedad interior, o aumentar su porcentaje en el caso contrario. 

Rendimiento de recuperador entálpico vs sensible

Por norma general el porcentaje de recuperación de un recuperador sensible es superior al equipo latente, motivo por el que no se debe utilizar si no aparece el diferencial de humedad interior-exterior, ya que no estaríamos aprovechando el rendimiento que presentan estos equipos.

Gestión del free cooling

Aunque no sea motivo del artículo, siempre que puedo me gusta poner en valor este concepto. Conocer la gestión entálpica de un free cooling es interesante para su buen uso y aprovechamiento.

El free cooling es el enfriamiento gratuito que hacemos a través del aire exterior, cuando éste tiene las condiciones mínimas necesarias. Cuando se habilita el free cooling en un equipo con intercambiador de calor, debemos evitar el intercambio con el fin de no penalizar el aire exterior. Esto se consigue a través de un by-pass mecánico, que sorteará el paso del intercambiador de uno de los dos flujos.

En la actualidad, con la mejora constructiva de los edificios, nos encontramos cada vez más horas de sobrecalentamiento, por lo que el uso de esta solución en nuestro entorno, de continua eficiencia energética, se torna cada vez más importante.

Es una de las formas más eficientes de enfriamiento, donde sólo tenemos el consumo de los ventiladores y además mantenemos la filtración del aire exterior. Dicho lo cual, estaremos de acuerdo que hay que aprovecharlo al máximo ya que no siempre podemos disponer de él. En este punto quisiera subrayar la importancia de tener en cuenta el poder trabajar con un caudal adicional al caudal de diseño, con el fin de poder hacer un mejor aprovechamiento.  

Una vez ya conocemos las bondades del free cooling viene su regulación. Este punto es vital para hacer un buen uso y poder sacarle el mejor provecho. La gestión del free cooling puede ser térmica o entálpica, para que sea más visual vamos a usar un diagrama psicrométrico:

Puntos clave:

• P: condiciones aire interior
• BS: temperatura bulbo seco
• H: Entalpía

La forma más habitual de la gestión del free cooling es la térmica. El equipo compara constantemente la temperatura interior-exterior. Cuando externamente tengamos una temperatura inferior activaremos el free cooling (zona verde)

Este sistema tiene una zona de peligro, la de mayor entalpía (zona naranja). Aunque en esa zona la temperatura es menor que la de referencia, el aire contiene mayor humedad, por lo que una vez mezclado con el aire interior le dotará de mayor humedad con la resultante de mayor sensación térmica.

La gestión entálpica del free cooling va a tener como referencia la entalpía del aire interior. Cuando el aire exterior esté por debajo de esa entalpía permitirá la apertura del by-pass (zona verde).

Igual que el punto anterior, este sistema tiene una zona de peligro, la de  mayor temperatura respecto a la de referencia (zona naranja). En esta situación estaríamos introduciendo un aire a mayor temperatura en el interior, caso contrario al objetivo del free cooling.

El mejor sistema de gestión de free cooling es el térmico-entálpico, que va a permitir la apertura del by-pass siempre en la zona efectiva, evitando la zona peligrosa. El resultado es el siguiente (zona verde):

Este funcionamiento se consigue dotando al sistema con sondas de temperatura y humedad en el retorno del aire interior y en la aportación del aire exterior, de manera que estamos evaluando constantemente las dos condiciones de apertura: térmica y entálpica. Dando como resultado la zona de apertura anterior siempre y cuando se cumplan las dos condiciones.

Una vez que ya conocemos las bondades del recuperador entálpico, las diferencias con un sistema sensible y su importancia en la gestión del free Cooling,  solo me queda desearos una buena elección.