Free Cooling Definición, equipo necesario y ejemplo de ahorro Ing. Jesus Antonio Ramos Velázquez El Free-Cooling es la técnica por la cual se permite el ingreso de aire exterior dentro de un edificio por medios mecánicos y controlados. En realidad se trata de una ventilación mecánica controlada y que aprovecha muchas ventajas de la ventilación natural y elimina gran parte de sus inconvenientes. . Los sistemas de Free-Cooling funcionan mediante la inclusión de una sección de “Free-Cooling” dentro de la Unidad de Tratamiento de Aire del edificio, se aprovecha la baja entalpía del aire exterior para refrigerar de forma gratuita espacios del edificio con cargas positivas. Aplicaciones Zonas internas de edificios de oficinas Locales de alta ocupación (cines, teatros, auditorios, etc.) Salas de ordenadores, centro de proceso de datos En general zonas de alta densidad de carga interna durante todo el año. Hogares Objetivos del Free Cooling La ventilación natural permite controlar contaminantes, olores y asegurar la correcta renovación de aire. Sin embargo un sistema de Free-Cooling introduce más aire exterior del mínimo exigido para combatir de forma efectiva las ganancias térmicas internas y realizar una refrigeración efectiva. La refrigeración nocturna (Night Purge o Night Cooling) emplea los sistemas de Free-Cooling para remover el calor remanente en el interior del edificio y captado por paredes, mobiliario en forma de radiación Ventajas y desventajas Ventajas: El aire exterior puede ser filtrado y, eventualmente, acondicionado. Permite un mejor control de funcionamiento y por lo tanto una ventilación más efectiva. Permite una distribución correcta de aire por el interior del edificio Desventajas No es totalmente “gratis” ya que consume energía eléctrica y necesita equipo especializado Tipos de Free-cooling Directo Indirecto Directo Para decirlo en pocas palabras, esto podría ser descrito como sigue: una ventana abierta, un golpe de aire frío del exterior pasa a través de la habitación, recoge el aire caliente y lo transporta hacia el exterior, voilà! Y físicamente hablando, eso es exactamente lo que sucede. Sólo que el proceso de "mover el aire" requiere energía. Indirecto A diferencia del Free-cooling directo en este la compuerta de entrada permanece cerrada y abriéndose solamente cuando es necesario, este sistema utiliza aire recirculado del edificio acondicionándolo de manera “Gratuita” aunque son menos eficientes que los sistemas directos. Existen dos tipos del sistema indirecto: de un paso y de dos. Sistema a una etapa Este sistema también se le conoce como enfriador aire/aire, ya que contiene un intercambiador de calor aire/aire, este sistema acondiciona el aire recirculado del edificio mezclándolo con aire del exterior para que regane humedad y pierda calor obtenido. En caso que el aire exterior sea muy caliente este sistema cuenta con un enfriador mecánico Sistema a dos etapas Este sistema debe su nombre a que posee dos intercambiadores de calor, uno absorbe el calor de la habitación a través de un liquido transportado en mangueras muy delgadas, las cuales viajan al segundo intercambiador posicionado en el exterior el cual enfría el liquido de las mangueras utilizando el aire frio del ambiente, Cabe mencionar que este sistema es menos efectivo que el sistema de una etapa Equipo necesario para el free-cooling Equipo mecánico Equipo de control Equipo mecánico Ventiladores y extractores Persianas o compuertas Ductos de transporte Actuadores Chiller o torre enfriadora (situacional) Calentador (situacional) Equipo de control Medidor de temperatura y humedad Pastilla de control maestro Conectores Interface de usuario Ejemplo Para entender mejor cuánto, en términos de dólares, el enfriamiento gratuito puede ahorrar a largo plazo a través de la conservación de energía, el ejemplo siguiente muestra el período de amortización que utiliza enfriamiento libre en lugar de un sistema estándar. Condiciones de Diseño 1.Carga del condensador de verano: 1155 gpm refrigerado a 95/85/77 ° EWB. 2.Carga de la torre de refrigeración de invierno: 1155 gpm 44.4 / 42/28 ° F EWB. 3.Carga de enfriamiento durante el invierno: 927 gpm 49,7 a 47,2 ° F 4.Ambiental Punto de conmutación de la bombilla húmeda más de 28 ° F, Horas de funcionamiento anual en o por debajo del punto de conmutación = 2097 5.Costo de energía = 0,12 $ / kWh. Factor de potencia del motor = 0,90 Eficiencia del motor = 0,95 Calculo de costos Costo inicial de equipo= $41,800 Ahorros anuales de operacion= (Operating HP at Std – Operating HP at Free Cooling) (KW/HP)* (PF * Eff) * Energy Cost * Horas de operacion= (215-60) *0.746 * (0.90*0.95) * 0.12 * 2097 = $24,878 Ahorros anuales de operacion Regreso de la inversion inicial 𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖𝑜𝑛 𝐴ℎ𝑜𝑟𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = $41,800 $24,878 = 1.68 años Es dicir en un poco mas de un año y medio regresaria nuestra inversion inicial Conclusión Más allá de las valoraciones personales, el free-cooling o enfriamiento gratuito es visto como una alternativa eficiente y eficaz. Es un sistema muy útil para ahorrar en muchas aplicaciones y que puede ayudar a la ventilación de locales en los que este aspecto es fundamental.
