Torres de enfriamiento para proyectos de construcción sustentable

Debido a que la mayoría de los edificios construidos hoy emplean algún método para enfriar el aire interior, los ingenieros y arquitectos pueden buscar el método más eficiente y ambientalmente sustentable posible. Los sistemas de calificación de sostenibilidad premian las prácticas ambientalmente sostenibles que conservan los recursos energéticos, materiales y hídricos. A continuación se muestran ejemplos que utilizan el sistema LEED:

Un sistema de torre de enfriamiento por evaporación capaz de lograr estos objetivos tiene el potencial de ganar puntos para el crédito de optimización de energía LEED, incluidos hasta 20 en edificios existentes y hasta 18 en edificios nuevos. Un equipo de diseño de edificios que busque optimizar el rendimiento energético puede llegar a la mitad del camino hacia la certificación implementando estrategias relacionadas con HVAC y opciones de equipos que contribuyan a una mayor eficiencia. Un edificio obtiene la certificación LEED con un mínimo de 40 puntos.

Primero, para ganar puntos para la certificación, los edificios deben cumplir algunos requisitos previos. Para edificios nuevos, los equipos de diseño pueden demostrar la contribución de la torre de enfriamiento a la reducción de agua en interiores con medidores de agua de reposición, controladores de conductividad y alarmas de desbordamiento, y eliminadores de deriva. Los edificios nuevos también pueden precalificar para la certificación si los propietarios se comprometen con la medición del agua y la puesta en marcha y verificación fundamentales.

La puesta en servicio y la verificación fundamentales incluyen la implementación de un “plan de operaciones y requisitos de las instalaciones”, que puede abordar los cronogramas de funcionamiento de los equipos y los puntos de ajuste de HVAC que optimizan el uso de energía.

Las torres de enfriamiento evaporan el agua recirculada de un sistema HVAC para eliminar el calor. Sólo es necesario recircular pequeñas cantidades de agua a través del sistema. El agua en la torre de enfriamiento evaporativo se mezcla con el flujo de aire, generalmente producido por un ventilador (a menudo usando un variador de frecuencia para ahorrar energía); Se produce la evaporación del agua caliente, creando una acción refrescante.

El funcionamiento de la torre de enfriamiento se puede optimizar de varias maneras para contribuir directamente a la certificación LEED:

• Operar una torre de enfriamiento en condiciones de flujo variable en horas de menor actividad puede lograr una mayor eficiencia al reducir el caudal y la energía del ventilador, siempre que se logre una distribución adecuada del agua. Ejemplos:
  • Hacer funcionar la mitad de los ventiladores a máxima velocidad para lograr un 50 por ciento de enfriamiento con la mitad del uso de energía.
  • Hacer funcionar todos los ventiladores a la mitad de velocidad para lograr un enfriamiento del 50 por ciento con un octavo del uso de energía.

• Monitorear el consumo de agua para identificar formas de minimizar su uso. Como se mencionó anteriormente, la medición del agua puede ayudar potencialmente a que un edificio existente gane hasta dos puntos y un edificio nuevo hasta un punto. El Calculadora de uso de agua de Marley ayuda a los planificadores de edificios a determinar cuánta agua pueden ahorrar utilizando el enfriamiento por evaporación en sus aplicaciones específicas.

• Incorporar la gestión de la calidad del agua, el control de contaminantes y los ciclos de concentración como parte de la conservación del agua del sistema. Lograr la conservación del agua tiene el potencial de otorgarle a un edificio existente hasta tres puntos y a un edificio nuevo hasta dos puntos.

Maximizar los “ciclos de concentración” es una práctica recomendada para la conservación del agua. Los ciclos de concentración se definen como la proporción resultante de sólidos disueltos concentrados en el agua de "purga" circulante en comparación con la del agua fresca de reposición. Los ciclos crecientes de concentración pueden reducir en gran medida la purga y el agua de reposición simultáneamente, creando un equilibrio químico del agua que la conserva y elimina los minerales que se disolvieron durante el proceso de enfriamiento por evaporación.

Al mismo tiempo, se debe controlar cuidadosamente la cantidad de sólidos disueltos. La implementación de un programa eficaz de tratamiento de agua con herramientas para monitorear la calidad del agua permite a los operadores de torres de enfriamiento abordar de manera proactiva los problemas relacionados con los microorganismos, la corrosión, las incrustaciones y la conservación del agua.

La eficiencia de las torres de enfriamiento depende en gran medida de los estándares de operación y mantenimiento, pero el clima también influye. Cuando la humedad relativa es baja, como ocurre en regiones cálidas y secas como Oriente Medio, el enfriamiento por evaporación es más beneficioso para los propietarios de edificios.

La humedad relativa mide la diferencia entre la humedad real en el aire y la cantidad de humedad que el aire podría contener. Esa es la diferencia entre la temperatura de bulbo húmedo, o la cantidad de humedad en el aire, y la temperatura de bulbo seco, la temperatura exterior. Con una humedad relativa del 100 por ciento, las temperaturas de bulbo húmedo y seco son las mismas. En los sistemas de enfriamiento evaporativo, el calor se transfiere según el bulbo húmedo, mientras que los sistemas secos dependen del bulbo seco. Los sistemas evaporativos son capaces de producir temperaturas de agua fría cercanas a los niveles de bulbo húmedo que a menudo caen por debajo de las temperaturas de bulbo seco exteriores, lo que resulta en ahorros de energía en áreas áridas. Los sistemas secos, por otro lado, tienen que funcionar contra las altas temperaturas de bulbo seco durante todo el año en áreas como Medio Oriente.

En climas áridos con recursos hídricos limitados o nulos, las torres de enfriamiento híbridas pueden ayudar a limitar el consumo de agua. La combinación híbrida de componentes húmedos y secos maximiza la eficiencia de enfriamiento en condiciones de alta carga de calor y, al mismo tiempo, logra ahorros de agua con una carga reducida. Productos híbridos innovadores que utilizan tecnologías húmedas y secas, como el Torre de enfriamiento Marley NCWD – primero enfriar agua a través de una sección seca en la parte superior de la torre, lo que ofrece ahorros de agua adicionales y otra forma de ganar potencialmente puntos para el crédito de innovación. La torre NCWD puede reducir el consumo anual de agua hasta en un 20 por ciento, según el clima y el perfil de carga de calor de la instalación.

Sí, y la explicación simple es que los sistemas HVAC enfriados por aire que requieren mayor potencia de ventilador para reducir las temperaturas son menos eficientes energéticamente. Los equipos enfriados por aire utilizan ventiladores para enfriar un fluido que se mueve a través de un serpentín soplando aire a través de la superficie del serpentín, y la electricidad alimenta esos ventiladores. Dependiendo del clima de la ubicación, los ahorros de energía obtenidos con los sistemas refrigerados por agua son significativos. De acuerdo con la Alianza de la industria hidrónica, un edificio puede ahorrar entre cinco y 30 por ciento o más en el consumo de energía de HVAC cuando utiliza un sistema enfriado por agua en comparación con sistemas enfriados por aire o de flujo de refrigerante variable (VRF). Obtenga más información descargando nuestro documento técnico "Una revisión de la eficiencia y el valor ambiental del enfriamiento evaporativo“.

Se recomienda el uso de variadores de frecuencia (VFD) con ventiladores. Con motores de ventilador de dos velocidades, cada vez que necesite más del 50 por ciento de capacidad de enfriamiento, la potencia del ventilador debe aumentarse al 100 por ciento para alcanzarla. Los sistemas VFD están diseñados para combinar un control absoluto de la temperatura con una gestión energética ideal. El usuario de la torre de enfriamiento selecciona una temperatura de agua fría y el sistema de accionamiento variará la velocidad del ventilador para mantener esa temperatura. El uso de VFD puede reducir significativamente el consumo anual de energía en la mayoría de los climas, lo que los hace esenciales para proyectos centrados en la eficiencia energética y la sostenibilidad.

Cuando se utiliza con un VFD, el uso de un motor de imán permanente puede ser tan eficiente energéticamente como una transmisión por engranajes, pero el costo inicial puede ser significativamente mayor. Además de estos dos factores, los administradores de edificios deben considerar la facilidad de mantenimiento, la confiabilidad y la vida útil, en comparación con los costos de instalación, la complejidad operativa y el impacto ambiental.

Las torres de enfriamiento físicamente más grandes son más eficientes porque generalmente tienen más volumen de medio de transferencia de calor (relleno), lo que les permite usar menos flujo de aire y menor potencia del ventilador para aumentar el ahorro de energía. Numerosas combinaciones de tamaño físico de la torre y potencia del ventilador pueden cumplir ciertos requisitos de temperatura para un flujo de agua específico. Debido a que maximizar el ahorro de energía generalmente requiere el uso de una torre de enfriamiento más grande y potencialmente más costosa, los diseñadores de sistemas deben consultar con los fabricantes de torres de enfriamiento para que les ayuden a sopesar los costos en comparación con los beneficios del consumo de energía para encontrar una solución que mejor satisfaga sus requisitos.

LEED establece la eficiencia ASHRAE 90.1 como el umbral de cumplimiento antes de ser considerado para créditos LEED. Los créditos se otorgan en función de mejoras en la eficiencia energética general del edificio que sean mejores que ASHRAE 90.1.

Las torres seleccionadas de mayor tamaño físico con eficiencia energética en galones por minuto por caballo de fuerza por encima de ASHRAE 90.1 pueden ayudar a adquirir créditos LEED. El uso de variadores de frecuencia (VFD) también puede permitir importantes ahorros de energía anuales en la mayoría de los climas, lo que también puede ayudar a habilitar créditos LEED.

Nuestro Dimensionamiento y selección de torres El software puede ayudarle proporcionándole el cálculo de eficiencia de ASHRAE en el resultado de cada selección.

ASHRAE, fundada en 1894, es una sociedad global que promueve el bienestar humano a través de tecnología sostenible para el entorno construido. La Sociedad y sus miembros se centran en sistemas de construcción, eficiencia energética, calidad del aire interior, refrigeración y sostenibilidad dentro de la industria. La Norma ASHRAE 90.1 ha sido un punto de referencia para los códigos energéticos de edificios comerciales en los Estados Unidos y una base clave para códigos y estándares en todo el mundo durante más de 35 años. Esta norma proporciona los requisitos mínimos para el diseño energéticamente eficiente de la mayoría de los edificios, excepto los edificios residenciales de poca altura.

La certificación LEED establece la eficiencia ASHRAE 90.1 como el umbral de cumplimiento antes de ser considerado para créditos LEED. Los créditos se otorgan en función de mejoras en la eficiencia energética general del edificio que sean mejores que ASHRAE 90.1.