El agua ofrece una forma más energéticamente eficiente de distribuir energía en forma de calefacción y enfriamiento alrededor de un edificio que los sistemas de 'todos los aire' debido a su alta capacidad térmica específica y conductividad térmica.
Esta sección está destinada a dar una visión general de los siguientes sistemas a base de agua:
- Techos refrigerados (incluidos techos y balsas / velas).
- Vigas frías (incluidos activos y pasivos).
- Otros sistemas (incluidos los "MSCBS" de vigas frías de servicio múltiple y vigas refrigeradas del casete de descarga de cuatro vías).
Las vigas frías y los techos fríos requieren una temperatura de agua de enfriamiento relativamente modesta (14-17 ° C), que se puede obtener utilizando el almacenamiento natural de agua fría o el enfriamiento libre del aire exterior durante los períodos del año dependiendo del clima.
Además, cuando se usa el enfriamiento mecánico, se puede lograr un mejor rendimiento energético debido a la COP de enfriadores más alto (coeficiente de rendimiento). Cuando se usan vigas frías para calentar, la situación es similar en el sentido de que es posible usar fuentes de calor a baja temperatura o bombas de calor con temperaturas de flujo de agua de típicamente 30-45 ° C.
Techos radiantes fríos
Los techos fríos radiantes generalmente incorporan una bobina o elemento de agua fría en la parte trasera del material de acabado del techo. Típicamente, esto significa matriz de tubería de cobre en la parte trasera de los azulejos o paneles de techo de metal. El aislamiento generalmente se aplica en la superficie superior del techo frío, ya que el enfriamiento útil se requiere en el espacio debajo del techo.
A medida que el agua fría pasa a través de la bobina, ofrece una superficie de techo fría que proporciona enfriamiento de espacio tanto por radiación como por convección.
El 'enfriamiento radiante' implica la absorción directa de calor irradiada desde superficies cálidas dentro de la habitación, que ocurre cuando hay superficies más frías visibles para las superficies más cálidas. Este tipo de sistema da como resultado una baja velocidad del aire con una distribución de temperatura uniforme en la zona ocupada, lo que proporciona muy buenos niveles de comodidad.
Los techos fríos radiantes proporcionan una superficie arquitectónicamente aceptable, en la que se puede instalar una gama de servicios. También generalmente se pueden acomodar con vacíos de techo poco profundos, por lo que son adecuados cuando el espacio vertical está restringido. Se requiere un sistema de ventilación separado para suministrar aire fresco al espacio.
La figura a continuación muestra una perspectiva de la superficie más baja con un corte alejado que muestra los elementos de techo enfriados unidos a la superficie trasera del panel/mosaico.
La figura a continuación muestra cómo los elementos de agua refrigerados están interconectados y conectados al flujo de agua y el trabajo de la tubería de distribución de retorno. El mismo principio puede aplicarse tanto a los paneles/azulejos "unidos" y ".
Techos radiantes fríos (acabado de yeso)
En el diseño moderno de HVAC, el uso de bobinas capilares de plástico de diámetro pequeño se está volviendo cada vez más popular para integrar sistemas de calefacción y enfriamiento radiantes en estructuras de edificios. Estas bobinas están meticulosamente aseguradas al techo o la pared, lo que permite una distribución uniforme de la temperatura a través de la superficie. Para maximizar la eficiencia de estos sistemas, se aplica un yeso delgado especializado como acabado. Esto no solo mejora el atractivo estético, sino que también minimiza el impacto de la conductividad térmica inferior del yeso. Al seleccionar un yeso con propiedades óptimas, los diseñadores aseguran una transferencia de calor efectiva, promoviendo el control climático de eficiencia energética y contribuyendo a la comodidad general dentro del espacio.
Balsas / velas radiadas radiantes y convectivas
Las balsas o velas radiadas radiantes y convectivas incorporan una bobina o elemento de agua fría en la parte trasera de los paneles planos grandes que están suspendidos debajo del sofito o el techo. No hay aislamiento instalado en la parte posterior del panel, ya que el dispositivo de enfriamiento está dentro del espacio de la habitación y todo el enfriamiento (radiación y convección) es un enfriamiento útil (ver figura a continuación).
A medida que el agua fría fluye a través de la bobina, la superficie inferior de la balsa o la vela actúa precisamente de la misma manera que un techo radiante radiante con enfriamiento radiante y convectiva. El aire sobre la balsa o la vela también se enfría y esto proporciona una salida convectiva adicional a medida que fluye sobre los bordes de las balsas o las velas.
La forma y el tamaño de las balsas o las velas se pueden variar para cumplir con los requisitos y servicios de arquitectura se pueden integrar fácilmente. Como el espacio requerido sobre la balsa o las velas es pequeña, son adecuados donde el espacio vertical está restringido. Las velas también se pueden usar para calentamiento radiante eficiente.
Sistemas de techo refrigerados convectivos
Estos sistemas generalmente comprenden un marco de aletas en ángulo (generalmente aluminio) con una tubería de agua fría o una forma de agua (generalmente cobre) integrado en el centro de cada aleta angulada (ver figura a continuación).
Hay transferencia térmica del agua al cobre al aluminio, enfriando así las aletas. Como resultado de esto, se logra una mayor proporción de enfriamiento mediante la convección del aire a través de las aletas anguladas en lugar de por radiación directa. Este tipo de sistema puede dar niveles de enfriamiento más altos que un sistema radiante normal, pero menos que un haz refrigerado pasivo.
Rendimiento y características
Se puede encontrar un resumen de las características de los sistemas de techo refrigerados en la tabla a continuación. La tabla se basa en:
- A) BS.EN14240
- B) Sala de diferencia de temperatura para significar la temperatura del agua 8 ° K
- C) Diferencia de temperatura de retorno del flujo de agua 2 ° K
- D) Temperatura ambiente 24°C
- E) Temperatura media del agua 16°C
- F) Área de techo activa como porcentaje del área total del techo 80%, excepto balsas y velas, que son 67 por ciento
| Característica | Techo radiante Len-in / Bonded (Sección 3.1) | Acabado de yeso (sección 3.2) | Radiantes/balsas convectivas/velas (Sección 3.3) | Sistemas convectivos (Sección 3.4) |
|---|---|---|---|---|
| Capacidad de enfriamiento potencial * | ||||
| W/m² área activa | 60/90 | 55/65 | 80/120 | 110 |
| W/m² área de piso | 48/72 | 44/52 | 54/80 | 88 |
| Baldosas de techo | Alu/acero perforado | Yeso especial | Alu/acero perforado o liso | Alu/acero listones abiertos |
| Diseño | Para usar con laico convencional en azulejos | Yeso especial | Paneles planos grandes suspendidos del sofito o losa No hay aislamiento trasero de los paneles | No para su uso con techos suspendidos convencionales |
| Acústica | ||||
| Absorción acústica | Bueno | Pobre | Sistema separado | Sistema separado |
| Atenuación de habitación a habitación | Bueno | Bueno | Sistema separado | Sistema separado |
| Consideraciones importantes | ||||
| Rendimiento térmico | Calidad del agua: ver Sección 9.3.3 | Necesito yeso delgado especial | El espacio libre entre el sofito y la parte trasera del panel también el espacio libre entre los paneles adyacentes | Devolver el espacio de aire alrededor del perímetro del techo |
| Condiciones de comodidad | Excelente | Excelente | Bueno | Bueno |
| Costo relativo del sistema | Medio | Medio/alto | Medio | Alto |
Vigas frías
El componente básico de transferencia térmica para vigas frías es un intercambiador de calor de aleta y tubo, a menudo denominado bobinas. Las filas de tuberías de cobre interconectadas generalmente se unen a aletas de conducción térmica de aluminio. Esta disposición se monta en una carcasa de chapa, que puede ser:
- Suspendido libremente de un sofito, o
- Instalado sobre un techo de metal perforado (solo haz pasivo), o
- Flush integrado en un sistema de techo suspendido.
Las vigas refrigeradas funcionan usando convección en lugar de radiación. Debido a la superficie de la aleta más grande, se puede lograr un rendimiento térmico más alto con vigas frías en lugar de techos fríos. Sin embargo, se debe tener cuidado en el proceso de selección para garantizar que las altas velocidades del aire no se creen en la zona ocupada.
Resumen
Las vigas refrigeradas generalmente se forman como un banco de tubos de aletas, dispuestas en un perfil cuadrado o rectangular. El tubo transmite agua fría y cuando está encerrada y asegurada a la parte inferior de un piso estructural, la unidad se asemeja a una viga. Se puede usar una carcasa externa de chapa para encerrar las tuberías en espiral y esto puede perforarse para fomentar la convección a través del banco de tubos con aletas. Un efecto de enfriamiento pasivo es por convección natural, pero se puede lograr un enfriamiento activo utilizando un suministro de aire primario impulsado por el ventilador. Para ocultar la instalación, la parte inferior de la caja puede terminar al ras con un techo suspendido perforado.
Los techos refrigerados se idearon originalmente con tuberías de agua frías incrustadas dentro de la parte inferior de una losa de piso de concreto. El aumento nominal en la profundidad de la losa se justifica por no una intrusión visual de tuberías. Esta forma de enfriamiento radiante tiene la desventaja de crear una alta masa térmica en la losa de concreto, que es lenta para responder al control termostático. Estas instalaciones también pueden producir 'lluvia interior' o condensación en la parte inferior radiante de la losa. Para evitar que el techo se ejecute, se prefiere una variación suspendida, con la opción de un suministro de aire primario auxiliar o impulsado por el ventilador a través de perforaciones en el techo. Estas perforaciones también aumentarán el efecto convectivo.
