Criterios Básicos para Tratamiento Climático de Edificios Plurifamiliares: Plantas Centrales para Generación Comunitaria de Agua Caliente y Agua Fría Destinada a los Servicios de Calefacción, ACS y Refrigeración

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Contenido

Calderas

Las calderas, presentes en la mayoría de los esquemas que siguen, pueden ser de los modelos convencionales a gas natural (monobloc, modulares, con mecheros atmosféricos, con quemador presurizado, etc). Pueden adoptarse también calderas de biomasa, solución ésta que, al utilizar como combustible este material renovable, permite prescindir del apoyo de los preceptivos paneles solares térmicos para ACS.

Grupos de cogeneración

Dichos grupos ofrecen la generación simultánea de energía eléctrica y de agua caliente, bien mediante microturbina, bien mediante motor térmico de ciclo Otto, en ambos casos utilizando gas natural como combustible.

Además de generar agua caliente para los servicios de calefacción y ACS, - y eventualmente vapor, en el caso de la microturbina-, dichos fluidos pueden alimentar además una planta Frigorífica|planta frigorífica de absorción]], para producción de agua fría destinada a climatización ambiental, con lo que el conjunto se convierte en un sistema de trigeneración.

Es de observar que las plantas de absorción de media y alta capacidad condensan con agua, lo que requiere añadir a las mismas una torre de refrigeración, salvo que se disponga para tal función de agua de otros orígenes.

La adopción de dicho modelo de plantas ofrece la oportunidad de conseguir sinergias con plantas industriales vecinas, en las que, como resultado de los procesos desarrollados en las mismas, se registren superávits de agua caliente a alta temperatura, o de vapor. Estos fluidos residuales pueden alimentar entonces las plantas de absorción en condiciones económicamente ventajosas.

El empleo de los grupos de cogeneración, - así como de aquellos equipos alimentados con energías renovables -, permite prescindir de paneles solares térmicos para el servicio de ACS, de acuerdo con la normativa vigente al respecto.

Plantas frigoríficas

Como alternativa a las plantas frigoríficas de absorción mencionadas en el apartado anterior, la producción centralizada de agua fría destinada a refrigeración de las viviendas cabe obtenerla mediante plantas frigoríficas eléctricas convencionales, generalmente con condensación por aire, alimentadas con la misma energía eléctrica generada por los grupos cogeneradores, bien en forma exclusiva, bien alternando con la conexión a la red exterior.

El mercado ofrece las siguientes opciones para dichas plantas :

- a).- plantas generadoras sólo de agua fría (a + 7ºC, como valor standard del agua de salida).
- b).-plantas como a), incorporando recuperador de calor, para producción de agua caliente (hasta ~ 50ºC) simultánea con el proceso de refrigeración.
- c).- plantas como a) y/o b), para funcionamiento alternativo como bomba de calor, suministrando agua caliente también a ~ 50ºC en este régimen.
- d).- plantas para producción simultánea de agua fría y de agua caliente a 4 tubos, con temperaturas de uno y otro fluido moduladas en función de los consumos efectivos de refrigeración y calefacción del sistema, en cada momento. El régimen de refrigeración incluye el suministro de agua caliente mediante recuperación de calor del circuito frigorífico, en forma similar a b).
- e).- plantas como a), b) y c) equipadas con:
- ventiladores centrífugos de alta presión, para facilitar el alojamiento de la planta en recinto cerrado que implique el empleo de conductos para descarga de aire al exterior.
-ventiladores axiales especiales para reducidos niveles de potencia acústica.
- f).- plantas condensadas por aire exterior enfriado adiabáticamente, para optimización de la eficiencia energética de las mismas, al condensar con aire a menor temperatura de la que registra el aire ambiente exterior.
- g).-plantas frigoríficas / bomba de calor reversibles, agua/agua, para condensación por torrre de refrigeración, o de diseño especial para circuitos diseños geotérmicos, aguas freáticas, etc.

Unidades climatizadoras terminales

Cualquiera que sea el diseño que se adopte para los servicios de calefacción, ACS y refrigeración de cada vivienda mediante los referidos fluidos, es preceptiva la facturación de los gastos de explotación del sistema en función del consumo energético real de cada vivienda, y que los respectivos usuarios de éstas dispongan de la posibilidad de regular dicho consumo, de acuerdo con sus necesidades específicas a lo largo del año.

Los avances continuos de la instrumentación informática facilitan dicho control de consumos, tanto desde cada vivienda, como desde el centro de gestión energética del edificio plurifamiliar, gestión ésta que cada vez más frecuentemente corre a cargo de empresas especializadas.

Los colectores de agua caliente y fría que enlazan la planta generadora comunitaria con las viviendas mediante circuitos tendidos en los distintos patios de servicios del edificio, se ramifican en la entrada de cada vivienda a través de un panel de maniobra y control de los respectivos circuitos hidráulicos de la misma.

Los circuitos interiores de agua fría para refrigeración enlazan directamente, por lo general, con los correspondientes colectores comunitarios, en tanto para los circuitos de agua caliente cabe la opción simple de acometida también directa, o varias alternativas, más sofisticadas, de acometida a través de intercambiador (es) de calor, y por tanto, con circuitos hidráulicos interiores independizados de los colectores de agua caliente, según los elementos terminales de calefacción y ACS que se adopten.

Empresas especializadas en el diseño y montaje de dichos circuitos ofrecen módulos normalizados individuales, pre ensamblados en fábrica, alojando los instrumentos y demás componentes necesarios para asegurar las citadas funciones, de acuerdo con los requerimientos de cada caso específico.

El siguiente esquema ilustra la disposición de un módulo simple de acometida directa a colectores comunitarios de agua fría y de agua caliente, para una vivienda tipo de un edificio plurifamiliar, climatizada mediante una o varias unidades fancoil para ambos servicios de calefacción y de refrigeración. (Para mayor claridad del gráfico, se excluye el circuito adicional de paneles solares comunitarios, preceptivos en edificios de viviendas para aportación de ACS, salvo que el tratamiento climático centralizado de las mismas ser realice mediante equipos de cogeneración, o empleando energías alternativas).

Esquema de circuitos hidráulicos individualizados AC/AF para vivienda en edificio de tipo plurifamiliar, según diseño simple de acometida directa a colectores comunitarios.


En dicho esquema, la acometida hidráulica AF/AC a los fancoils es a 4 tubos (ida/retorno agua caliente; ida/retorno agua fría) hasta las dos válvulas diversoras motorizadas integrantes del módulo de instrumentos de la vivienda. La función de dichas válvulas es conmutar entre ambos circuitos, derivándolos a un único circuito interno a 2 tubos, por el que se suministra a los fancoils agua caliente o agua fría, alternativamente, en función del régimen preseleccionado de calefacción o refrigeración, conmutación que para los fancoils de una misma vivienda puede ser manual desde el panel de control de la misma, o automatizarse bajo control termostático.

El empleo de válvulas motorizadas de 2 vías en los citados fancoils permite la modulación del caudal de agua circulante por los mismos, - bajo control de los respectivos termostatos de ambiente - , lo que se traduce en caudales también variables en los colectores comunitarios, y en bombas de velocidad modulante para los colectores comunitarios, el consumo eléctrico de las cuales, por consiguiente, varía en función de las necesidades efectivas globales del edificio, en cada momento.

En diseños sofisticados, los circuitos internos de agua caliente de cada vivienda se independizan de los colectores comunitarios mediante intercambiador de calor del tipo de placas, a fin de que los primeros operen a caudal constante y a baja presión, con su propia bomba aceleradora, limitándose la modulación del caudal de agua caliente a los colectores comunitarios, los cuales cuentan ,en tal caso, con bombas de velocidad variable en función del consumo energético global de las viviendas por AC y ACS.

El circuito de agua fría de cada vivienda se plantea generalmente en acometida directa a los colectores comunitarios, y por consiguiente a caudal variable en ambos trazados, debido a que los condicionantes operativos de las plantas frigoríficas usuales limitan, en la práctica, la temperatura de generación del agua fría a 5-6ºC, para que llegue a los fancoils terminales a 7ºC, aprox., temperatura standard de funcionamiento de los mismos. Ello impide el empleo de intercambiadores de calor de tamaño reducido y eficiente, al ser mínimo el gradiente térmico que cabría admitir entre sus circuitos primario y secundario.

Dichas limitaciones son superables con el empleo de agua glicolada a temperaturas inferiores a las reseñadas. Este recurso, sin embargo, requiere un análisis previo, para asegurar su viabilidad, de las características y condicionantes técnicos y económicos de cada situación específica, antes de incorporarlo al diseño básico de generación centralizada de agua fría para refrigeración.

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