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SISTEMAS VAV Y FANCOILS Julián Domene García.

19 - Sistema VAV y Fan-coils

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Apuntes de 19 - Sistema VAV y Fan-coils de la asignatura de Instalaciones II, ETSAG.

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  • SISTEMASVAVYFANCOILS

    JulinDomeneGarca.

  • [email protected]

  • 3Es un sistema de climatizacin todo aireque pretende regular las condicionestrmicas de los locales modificando ovariando el caudal de aire introducido, sinmodificar la temperatura del mismo.

    [email protected]

  • 4Por ejemplo, si la carga trmica disminuye en ellocal:

    w deber entrar aire igual de fro pero en menorcantidad

    w o bien la misma cantidad de aire a menortemperatura.

    [email protected]

  • 5El VAV utiliza el primer caso:

    menos aire a la misma temperatura.

    Para conseguirlo se emplean unas vlvulas que seregulan automticamente en funcin de latemperatura del local controlada por un termostato.

    [email protected]

  • [email protected]

  • [email protected]

  • 8DESCRIPCIN DEL SISTEMA VAV

    Local 1

    Local 2

    [email protected]

    ELEMENTOS A CONSIDERAR

  • 10

    DESCRIPCIN DEL SISTEMA VAV

    Local 1

    Si la carga trmica disminuye, la temperatura tambin. Con el

    mismo caudal.

    Cerrando la compuerta la temperatura volver a subir

    [email protected]

  • 11

    Si la disminucin de caudal ocurrierasimultneamente en todos los ramales, seproducira una variacin de presin esttica quepodra producir un aumento de caudal de aire enlos ramales en los que no ha habido regulacin.

    Para evitar esto, un presostato colocado en laimpulsin regula una compuerta motorizadasituada en la aspiracin para tener siempre lamisma diferencia de presin en el ventilador.

    [email protected]

  • 12

    Local 1

    Local 2

    [email protected]

  • [email protected]

  • 14

    Calcular el caudal total necesario que debe utilizarse enuna instalacin VAV de aire acondicionado para treszonas A, B y C, cuyas cargas se indican en el cuadrosiguiente.Las condiciones interiores de cada zona sern de 26C yun 60% de humedad relativa.El factor de calor sensible efectivo ser de 0,65 y el factorde by-pass de la batera de 0,20.

    [email protected]

    lese

    se

    QQQFCSE +=

  • 15

    9 Suponemos que conocemos la carga trmica de cadauno de los locales que queremos climatizar.

    9 La carga trmica ser mxima a una hora determinadadel da, e incluso se puede producir a distinta hora encada local.

    9 Se define la carga mxima contempornea como elvalor mximo de la suma de cargas a una misma hora. (escon el que se calcula el caudal de aire que se debe tratarcon el sistema VAV).

    9 Se define la carga mxima no contempornea al valormximo de las sumas de cargas mximas de todos loslocales.

    [email protected]

    Notas a recordar:

  • [email protected]

    Hora del da

    ZONASA B C A+B+C

    Mximo contemporneo10 4 3,5 7,3 14,811 4,5 4 10,9 19,412 6 6,5 12,4 24,913 8 8 8,9 24,914 15,5 11,3 7,5 34,315 13,2 14,2 7 34,416 9,5 17,8 6,4 33,717 8 15,4 5,9 29,318 7,5 13 5 25,6

    Cargas trmicas a distintas horas del da y en las diferentes zonas, en KW.

  • 17

    DIMENSIONADO DEL SISTEMA VAV :

    9 El caudal mximo de aire que debe tratar elacondicionador en un sistema VAV, se calcula apartir del mximo contemporneo:

    ( )( )RLse

    aire ttfQQ = 134,0

    ( )

    ::::

    /: 3

    R

    L

    se

    aire

    ttfQ

    hmCaudalQCarga sensible efectiva (W)

    Factor de by-pass batera

    Temperatura local

    Temperatura roco [email protected]

    34,4 kw26C

    0,2

  • 18

    Una vez obtenido el caudal

    [email protected]

    Se aumenta un 5% para prevenir posiblesirregularidades en el funcionamiento de lostermostatos

    Al elegir el ventilador, ste debe ser capaz desuministrar un caudal superior al 20% del valoranterior, para prevenir sobrecargas en el arranque.

  • 19

    Calculo temperatura de roco

    [email protected]

    0,65

    26C

    60%

    Punto de roco

    14CTemperatura de roco

  • 20

    Sustituyendo valores:

    ( )( ) )1426)(2,01(34,034400

    134,0 == RLse

    aire ttfQQ

    [email protected]

    hmQaire /417.103=

  • [email protected]

    hmQaire /417.103=

    + 5%

    hmQaire /938.103=

    + 20% para ventilador

    hmQaire /126.133=

  • 22

    DESVENTAJAS DEL SISTEMA VAV

    Se puede observar que es aconsejable tanto:

    Punto de vista de prestaciones Punto de vista econmico

    Puesto que se produce el fro necesario paracontrarrestar la carga trmica en cada momento.

    Pero no puede utilizarse en todos los casos:

    [email protected]

  • 23

    Si la carga trmica disminuye mucho, la reduccin delcaudal sera muy acusada y el sistema de conduccin deaire se desequilibrara, trabajando fuera de lascondiciones de diseo.

    El sistema VAV slo puede aplicarse cuando loscaudales deban bajar hasta un 70 % de los mximos.

    En la prctica se consideran tolerancias ms amplias.

    Esta reduccin del caudal es equivalente a laexperimentada por la carga a lo largo del perodo defuncionamiento.

    [email protected]

  • 24

    Comprobar si es aceptable un sistema VAV, si:

    La carga sensible efectiva mxima de diseo es: 23.400 w

    La carga sensible efectiva mnima a ser contrarrestada es: 11.500 w.

    Variacin: 11500 x 100 / 23400 = 49,1 %

    Luego no sera correcto aplicar el sistema VAV, ya que la reduccin delcaudal tendra que llegar a un 49,1 %.

    [email protected]

  • [email protected]

  • 26

    UNIDADES TERMINALES

    [email protected]

  • 27

    w A estos se hace llegar agua fra mediante una red de tuberas.w El agua se enfra mediante una central enfriadoraw El agua que llega al radiador del fan-coil enfra el aire del local aspiradomediante un ventilador.

    w En invierno la batera puede ser alimentada con agua caliente procedentede una caldera.

    Es uno de los sistemas ms populares que existen.

    Est basado en instalar unos aparatos, serpentn yventilador (llamados fan-coils) en las habitaciones o localesque deben refrigerarse.

    Son por lo tanto unidades terminales.

    [email protected]

  • 28

    UNIDADES TERMINALES

    [email protected]

  • 29

    ESQUEMA BSICO DE UN FAN-COIL

    [email protected]

  • 30

    UNIDADES TERMINALES

    [email protected]

  • 31

    UNIDADES TERMINALES

    [email protected]

  • 32

    UNIDADES TERMINALES

    [email protected]

  • 33

    a) Que tenga o no toma de aire de ventilacin

    b) Segn la disposicin y nmero de tubos deagua que acceden y salen del fan-coil

    CLASIFICACIN

    [email protected]

  • 34

    1)El sistema puede disearse de forma que elventilador del fan-coil aspire airenicamente del recinto.

    2)El fan-coil est previsto de una toma deaire exterior y el ventilador lo aspira. Paraevitar el efecto chimenea esta solucindebe limitarse a edificios bajos yprotegidos del viento.

    a) Aire de ventilacin

    [email protected]

  • 35

    1) De dos tubos

    2) De tres tubos

    3) De cuatro tubos

    b) Nmero de tubos

    La finalidad de estas disposiciones es controlareficazmente la temperatura del agua que llega a labatera del fan-coil y en consecuencia la temperatura:

    w del aire enfriado en veranow del aire calentado en invierno

    [email protected]

  • 36

    Dos tubos1 2

    Tres tubos

    Cuatro tubos

    1

    1

    2

    2

    3

    3 4

    [email protected]

  • 38

    SISTEMA DE DOS TUBOS

    BATERA DE CALEFACCIN

    CENTRAL ENFRIADORA

  • 39

    w Se utiliza solamente en las zonas perimetrales de losedificios o locales comerciales.

    w El sistema puede incluir toma de aire independiente de losfan-coils

    w Es la versin ms econmica, sencilla y difundida de losfan-coils

    w Solo funciona con agua fra en verano y caliente eninvierno

    w Por esto se emplean los de tres o cuatro tubos

    SISTEMA DE DOS TUBOS

    [email protected]

  • SISTEMA DE TRES TUBOS

    Con este sistema la regulacin es perfecta, si en un recintonecesita fro, la vlvula deja pasar agua fra, si necesita calor,deja pasar agua caliente.

    40

    BATERA DE CALEFACCIN

    CENTRAL ENFRIADORA

    El gran inconveniente de estesistema es el retorno comn, porlo que resulta antieconmicapuesto que se mezcla el agua fracon la caliente

    [email protected]

  • SISTEMA DE CUATRO TUBOS

    w Con este sistema las bateras de refrigeracin y calefaccinpueden funcionar simultneamente.

    w La esencia de la instalacin est en el doble circuito deretorno.

    w Se consigue por lo tanto, que no se mezclen el agua fra y lacaliente cuando ocurra que unos fan-coils requieran agua fra yotros caliente en el mismo momento.

    41

    Esta vlvula detecta si senecesita fro o calor, pormedio del termostato,dejando pasar el aguacorrespondiente.

    Esta acta simultneamente conla anterior, desviando el aguacaliente al circuito de aguacaliente, y la fra al circuito defra

    Su misin es regular la cantidadde agua caliente o vapor, quellega a la batera de calefaccin

    [email protected]

  • [email protected]

  • 43

    Es muy importante distinguir si se trata de unainstalacin de fan-coils:

    w Con aire tratado centralmentew Sin aire centralizado.

    Este aire, cuando lo haya, recibe el nombrede aire primario.

    [email protected]

  • 44

    wInstalacin con dos tubos y al mismo tiempo unared de conductos que distribuye aire a losambientes, tratado centralmente.

    w La misma mquina enfriadora de agua se utilizapara enfriar el aire.

    Fan-coils con aire primario

    El conjunto de fan-coils debe dimensionarse en base a la cargatrmica debida a la iluminacin, ocupacin y radiacin.

    [email protected]

  • 45

    El caudal de aire primario que debe introducirse enlos ambientes se determina a partir de la cargasensible de transmisin.

    Otras funciones del aire primario son:

    w Ventilar el local

    w Proporcionar la humedad relativa adecuada.

    La central frigorfica debe dimensionarse en base ala carga total de todo el edificio o local.

    [email protected]

  • 46

    Cuando sean fan-coils de tres o cuatro tubos:w El aire primario debe ser el mnimo necesario para:

    1.- Contrarrestar la carga latente del ambiente

    2.- Ventilar el local.

    wLos fan-coils contrarrestarn el resto, la carga sensibledebida:

    1.- A la iluminacin

    2.- Radiacin

    3.- Transmisin

    4.- Ocupacin

    5.- Etc.

    [email protected]

  • 47

    El agua fra que llega al aparato en verano, debe compensarla totalidad de la carga trmica de refrigeracin.

    En invierno, el agua caliente debe hacerlo con la carga decalefaccin

    Si tenemos varias zonas, debemos trabajar con el conceptode carga mxima contempornea, para dimensionar la centralrefrigeradora.

    Para elegir un modelo de aparato, tenemos que conocer por lotanto:

    w Caudal de aire necesario

    w Potencia frigorfica del [email protected]

  • 48

    1.- Caudal de aire:Se calcula mediante la expresin ya conocida:

    La temperatura de roco la podemos conocer por medio deldenominado Diagrama psicromtrico, mediante el factor decalor sensible efectivo:

    ( )( )RLse

    aire ttfQQ = 134,0

    lese

    se

    QQQFCSE +=

    [email protected]

  • 49

    2.- La potencia frigorfica del fan-coil, se emplea:

    ( )SLaireF hhQN = 33,0

    SestadoelenairedelEntalpahLestadoelenairedelEntalpah

    WencalorficaPotenciaN

    S

    L

    F

    ____________

    ___

    ===

    [email protected]

  • 50

    Las entalpas se obtienen mediante:

    El resultado vendr expresado en kJ/kg

    ( )tWth ++= 86,16,2500004,1

    O bien:

    El resultado vendr expresado en kcal/kg

    ( )tWth ++= 4,01,60024,0

    Aunque se sigue empleando las Kcal, cada vez msse utiliza el Julio.

    1 Kcal=4.187 [email protected]

  • 51

    w La instalacin de fan-coils es apropiada para las zonasperimetrales de los edificios con una fuerte variacin de lacarga trmica.

    w No son apropiados para grandes aforos, debido a ladificultad de regular la humedad ambiente de una formaexacta.

    w La fiabilidad del sistema depende en gran medida de siutilizamos conjuntamente con los fan-coils aire primario,tratado centralmente.

    w De esta forma, podemos regular la humedad del local,debido a que el aire contrarresta la carga latente.

    w La regulacin es ms efectiva con fan-coils de tres o cuatrotubos, pero ms cara.

    CONCLUSIONES FINALES

    [email protected]

  • 52

    w Finalmente, el tipo de instalacin ms utilizado es el de dostubos, sin aire primario y sin aire de ventilacin; es decir, unsistema que slo utiliza el agua como fluido fro en verano ycaliente en invierno.

    w A continuacin se expresa en una tabla todas lasposibilidades con comentarios relativos a la capacidad deregulacin y al costo.

    [email protected]

  • 53

    [email protected]

    Costo de la instalacin

    Regulacin de la temperatura

    ambiente

    Regulacin de la

    humedad ambiente

    Costo de ejercicio

    Dos tubos sin aire primario

    De los tres tipos es el de menor costo

    Regular Mala Bajo

    Con aire primario

    Medio Buena Buena Bajo

    Tres tubos sin aire primario

    Medio Buena Mala El ms alto

    Con aire primario

    Alto Excelente Buena El ms alto

    Cuatro tubos sin aire primario

    Alto Buena Mala El ms bajo

    Con aire primario

    El ms alto Excelente Buena El ms bajo

    SISTEMAS VAV Y FANCOILSNmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Nmero de diapositiva 4Nmero de diapositiva 5Nmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8Nmero de diapositiva 10Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16Nmero de diapositiva 17Nmero de diapositiva 18Nmero de diapositiva 19Nmero de diapositiva 20Nmero de diapositiva 21Nmero de diapositiva 22Nmero de diapositiva 23Nmero de diapositiva 24Nmero de diapositiva 25Nmero de diapositiva 26Nmero de diapositiva 27Nmero de diapositiva 28Nmero de diapositiva 29Nmero de diapositiva 30Nmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Nmero de diapositiva 36Nmero de diapositiva 38Nmero de diapositiva 39Nmero de diapositiva 40Nmero de diapositiva 41Nmero de diapositiva 42Nmero de diapositiva 43Nmero de diapositiva 44Nmero de diapositiva 45Nmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53