Comparación de sistemas de aire acondicionado por convección y radiantes en la oficina

¡Imagina un entorno donde la eficiencia y la innovación en climatización se entrelazan para crear una experiencia única de confort!

Sistema de Aire Acondicionado Radiante de Rango Dinámico

Con el sistema radiante de aire acondicionado, se incorporaron cuatro nuevas tecnologías para mejorar la respuesta del control (que había sido un problema con el sistema convencional) y maximizar el beneficio de las torres de enfriamiento.

Torre de enfriamiento pre-enfriada: Para prolongar el período durante el cual el enfriamiento del aire exterior es viable, se ideó un sistema de pre-enfriado mediante el cual el agua de retorno más cálida se pre-enfría mediante un intercambio de calor con el agua circulante de las torres de enfriamiento abiertas, y se aplica enfriamiento adicional en la enfriadora hasta la temperatura deseada.
Control de cascada de temperatura de agua de retorno: En cuanto al control de la radiación térmica del sistema de paneles radiantes, hay muchos casos en los que se controla la tasa de flujo de agua caliente o fría en proporción a la temperatura ambiente. Sin embargo, tiende a causar inestabilidad en el control al sobrepasar repetidamente debido al retraso entre el cambio en la tasa de flujo y la respuesta de la temperatura ambiente. El equipo del proyecto se centró en la correlación entre la radiación térmica de los paneles y la temperatura del agua de retorno del agua caliente o fría. Desarrollaron un método mediante el cual el control de la temperatura ambiente se logra regulando constantemente el volumen de agua que está vinculado a la configuración de la temperatura del agua de retorno que corresponde a la capacidad de enfriamiento requerida y variando la misma configuración, de manera cascada, según los cambios en la temperatura ambiente.
Control VWV-VT: La configuración de la temperatura del agua de retorno determinada por el control en cascada mencionado en el párrafo anterior se acerca a la temperatura ambiente con la disminución de la carga. Estos datos de configuración de la temperatura del agua de retorno se pueden utilizar para dar prioridad a la reducción del uso de energía de distribución de agua mediante el control de volumen variable (VWV) en momentos de alta carga de enfriamiento (una configuración baja para la temperatura del agua de retorno) aumentar la temperatura de distribución a través del control de temperatura variable (VT) cuando la carga está en un nivel medio o inferior (una configuración alta para la temperatura del agua de retorno), lo que, a su vez, aumenta el efecto de ahorro de energía mediante un mejor rendimiento del coeficiente de rendimiento (COP) del enfriador y una movilización ampliada de las torres de enfriamiento. Esto llevó al desarrollo de un sistema combinado, control VWV-VT.
Sistema anticorrosión de inyección no química: Para los paneles radiantes de agua de este edificio, se adoptó un producto con tubos de resina de pequeño diámetro y alta conductividad térmica. Sin embargo, debido a que el oxígeno en la atmósfera permea un tubo de resina y aumenta la concentración de oxígeno disuelto en el agua circulante, es práctica común separar los tubos de resina del sistema de fuente de calor mediante un intercambiador de calor con el fin de prevenir la corrosión del metal, que provoca una diferencia de temperatura entre la temperatura generada y la temperatura secundaria. Esto es un ejemplo de pérdida de energía entre algunas otras.

Esto condujo a un exitoso sistema de tuberías sin intercambiador de calor que circula agua tratada a través de una resina de intercambio de aniones, la cual reemplaza iones corrosivos en el agua del grifo con iones inhibidores de la corrosión y elimina el oxígeno disuelto que ha penetrado en las tuberías mediante la instalación de un desaereador. El rendimiento energético se demostró siguiendo el enfoque de Simulación Energética de Edificios Completo, según lo prescrito por el Método de Calificación del Rendimiento del Edificio, que se encuentra en la Norma ASHRAE/IESNA 90.1-2007 Apéndice G. Se desarrolló un modelo de simulación horaria de edificios utilizando el software eQUEST (DOE2.2). El modelo de edificio base se construye con la misma arquitectura y zonificación del diseño real, pero utiliza un envolvente, iluminación y sistemas mecánicos mínimamente conformes según el Apéndice G. Las medidas reales del consumo de energía primaria se tomaron durante todo el año entre octubre de 2020 y septiembre de 2021. El consumo real resultó ser de 221,729 kWh/año (48.0 kWh/m2/año), lo que significó una reducción de energía del 50% en comparación con el modelo base y un 22% frente al modelo propuesto.

Una comparación detallada con el modelo base fue la siguiente; la iluminación y el agua caliente sanitaria (DHW) se redujeron aproximadamente a la mitad. El HVAC logró un gran nivel de reducción incluso en comparación con el modelo de simulación, gracias a la aplicación de enfriamiento del aire exterior como ventilación natural, enfriamiento del aire exterior y enfriamiento gratuito, así como los efectos evidentes de tecnologías recién desarrolladas, como el control VWV-VT, que mejoró el rendimiento del sistema COP. El período de medición ocurrió en medio de la pandemia de COVID-19. Sin embargo, todos los inquilinos permanecieron en el edificio y continuaron utilizando sus espacios, y no hubo ningún caso de un inquilino interrumpiendo el uso de este edificio. Por el contrario, hubo casos de patrones de trabajo escalonados con el propósito de reducir la densidad de trabajadores en las oficinas, lo que resultó en el uso de los espacios de oficina durante más horas, desde la mañana hasta la noche.

Innovación

Estamos orgullosos del desarrollo de nuestros dos sistemas de aire acondicionado sin conductos, una innovación asociada a este proyecto digna de reconocimiento. A continuación, se presentará la secuencia de eventos que rodean este esfuerzo de desarrollo y se compartirán las observaciones comparativas de los dos sistemas, a saber, convectivo y radiante.

Desarrollo de Dos Sistemas

Se llevaron a cabo estudios en un modelo a escala real. Para el sistema de aire acondicionado VAV Coanda, se estudiaron numerosos aspectos. Se dedicaron varios años de trabajo para abordar cuestiones como la mejora del mecanismo y rendimiento mediante estudios detallados de Coanda, la ubicación y el número de subdivisiones del difusor para inducir el efecto Coanda de manera apropiada, las ubicaciones óptimas de los retornos tanto para la refrigeración como para la calefacción, las operaciones y otros. Para verificar el confort térmico, incluyendo corrientes de aire desagradables, se realizaron experimentos con sujetos humanos y maniquíes térmicos. Para el sistema de aire acondicionado radiante de rango dinámico, se concibió un método de control basado en la temperatura del agua de retorno para mejorar la respuesta del control; su efectividad en la mejora de la respuesta del control se verificó en el laboratorio. Se llevó a cabo una simulación a lo largo del año para evaluar su rendimiento de ahorro de energía, lo que resultó en una previsión de la reducción del consumo de energía.

Comparación de los Dos Sistemas de Aire Acondicionado

Comparación del Consumo de Energía Primaria. En términos de consumo de energía primaria durante todo el año para el aire acondicionado, los pisos del sistema radiante consumieron un 7% más en comparación con los pisos del sistema convectivo. El uso de energía para la conducción del aire fue de aproximadamente un 40% o menos en ambos sistemas. El suelo radiante utilizó menos energía para la fuente de calor de agua más cálida, pero más energía para el acondicionador de aire exterior desecante. Comparación del Ambiente Térmico Interior. Tanto en los pisos del sistema convectivo como en los radiantes, las temperaturas oscilaron alrededor de los 25°C (77°F), más o menos 0.5°C (0.9°F). En cuanto a la humedad relativa, debido a que los suelos radiantes ven el cambio de la temperatura de punto de rocío objetivo a medida que cambia la temperatura del agua en circulación, no siempre son bajos en humedad, contribuyendo así al ahorro de energía. Los pisos del sistema convectivo tampoco se vuelven excesivamente húmedos porque la tasa de utilización de agua enfriada más fría aumenta cuando la temperatura de punto de rocío interior sube.

Comparación del Confort Térmico

Se proporciona un sistema en el que cada usuario tiene botones de «más cálido» y «más fresco» en su monitor, lo que provoca ajustes de dos pasos en ambas direcciones. Para todos los rangos de temperatura exterior, el sistema radiante recibió menos solicitudes de ajuste que el sistema convectivo, lo que indica que el primero proporcionó un entorno térmico más estable.

Conclusión: Donde la Innovación Encuentra tu Bienestar

En el edificio Shinryo Shinjo, la innovación en climatización va más allá de las expectativas. Es un abrazo de eficiencia, tecnología y comodidad. Imagina un mundo donde el confort climático es una experiencia emocional.

Comparación de sistemas de aire acondicionado por convección y radiantes en la oficina

Eficiencia Energética: Más Allá de los Números

Descripción del Sistema VAV Coanda:

Sistema de Aire Acondicionado Radiante de Rango Dinámico

Conclusión: Donde la Innovación Encuentra tu Bienestar

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