Bioclimatización

Construcción sostenible y "bioclimatización": unión en sintonía con sólido futuro Vivimos actualmente un período de creciente preocupación respecto al uso de la energía, que afecta a todos los actores implicados en el sector de la construcción. La administración legisla obligando a que los nuevos proyectos utilicen la energía de una forma más eficiente, los fabricantes desarrollan productos, equipos y sistemas cada vez más eficientes y los proyectistas tratan de conjugar todos estos requerimientos de forma práctica y atractiva para el usuario final.

Esta nueva forma de proyectar y construir es la que se conoce como sostenible. La climatización en verano se ha convertido en los últimos tiempos en una necesidad, que ha hecho que las puntas de consumo energético se desplacen del invierno -como ocurría anteriormente- al verano, como consecuencia de la proliferación de equipos de aire acondicionado.

Estamos asistiendo año tras año a nuevos records de consumo energético y sufriendo en ocasiones sobrecargas en la red que implican cortes de suministro.

Por todo ello vemos que el diseño del sistema de climatización de una vivienda o local es absolutamente fundamental a la hora de planificar la eficiencia energética de dicha construcción, lo que lleva a que se estén empezando a utilizar sistemas alternativos al aire acondicionado convencional de compresor para conseguir el confort en verano.

Unos de estos sistemas emergentes es el conocido como "bioclimatización", que consiste en la utilización de equipos que generan aire fresco a partir de la evaporación del agua, sin recurrir a ningún tipo de compresor.

Estos sistemas se complementan perfectamente con las construcciones denominadas bioclimáticas, en las que se trata de conseguir la mayor eficiencia energética e integración en el entorno, tanto desde el punto de vista arquitectónico como constructivo. Así, se utilizan materiales sostenibles y se diseña teniendo en cuenta orientaciones, insolaciones en verano e invierno, ventilaciones cruzadas, etc.

En el área del caribe tenemos un clima privilegiado, pero gran parte del año se nos castiga con elevadas temperaturas, y es en ese momento cuando las estrategias y soluciones arquitectónicas resultan insuficientes para obtener el confort. Necesitamos entonces equipos que nos ayuden a rebajar la temperatura hasta alcanzar el denominado "grado de confort".

En este punto es cuando el mercado demanda soluciones energéticamente eficientes, ecológicas y saludables. Todos y cada uno de estos requisitos son compatibles con el sistema de enfriamiento por evaporación de agua.

Hasta ahora este sistema se utilizaba en aplicaciones industriales, granjas, invernaderos, etc.

En este momento ya hay en el mercado equipos desarrollados exclusivamente para su aplicación residencial, con mayores requerimientos de rendimiento, control o ausencia de mantenimiento.

Entre estos sistemas de última generación destaca la Serie ICON de BREEZAIR del fabricante Australiano Seeley International.

El principio de funcionamiento de estos equipos es el que utiliza la naturaleza para enfriar el aire: la evaporación del agua. De la misma forma que se refresca la brisa marina, estos equipos transforman el calor sensible del aire, la temperatura, en calor latente, es decir, en humedad. No existiendo variación energética.

Los equipos se alimentan de agua directamente de la red. Se hace circular el agua por medio de una bomba hasta un distribuidor en la parte superior. Se crea una cortina de agua que empapa de manera uniforme unos filtros de celulosa con estructura de nido de abeja.

Un ventilador hace pasar el aire desde el exterior a través de estos filtros, consiguiendo un aire más fresco y más húmedo que el de entrada.

De la temperatura del aire de entrada y de la humedad relativa que contenga ese aire dependerá la temperatura de rendimiento del equipo.

En el caso de tener una temperatura exterior de 35ºC con humedad relativa del 20 %, un buen equipo bioclimatizador debe trabajar con un rendimiento de, al menos, un 80 %, con este rendimiento obtendríamos una temperatura de salida del aire en boca del equipo de 23º C.

Con este sistema de climatización se consiguen ahorros energéticos superiores al 80 % respecto a los equipos convencionales de aire acondicionado.

Así tomando como ejemplo los equipos BREEZAIR Serie ICON, podemos climatizar una vivienda entera de unos 200 m² con una potencia instalada de 1100 W, ó 100 m² con una potencia instalada de 500 W.

Por otra parte, al ser los motores de velocidad variable, a niveles bajos de ventilación se obtienen consumos energéticos de entre 70 y 150 W. Realmente el potencial de ahorro energético es muy destacable.

Las ventajas que aporta este tipo de climatización para su uso en viviendas son importantes en distintos aspectos.

Como hemos comentado, el ahorro energético permite climatizar íntegramente una vivienda 24 horas al día por un coste inferior a 50 $ mensuales, lo que lleva a que la inversión en climatización pueda ser amortizada en un breve plazo de tiempo únicamente con el ahorro energético generado.

Por otra parte, estaremos aportando al ambiente la humedad necesaria para la salud, al tiempo que generamos dentro de la vivienda una sobrepresión que impide la entrada de polvo, humos u olores mientras tenemos el espacio climatizado manteniendo abiertas puertas y ventanas.

La instalación de estos equipos se realiza habitualmente sobre la cubierta. El equipo monitoriza directamente el aire, que introduciremos dentro de la vivienda. La distribución del aire por las distintas dependencias se puede realizar de dos maneras: bien mediante una sencilla instalación de red de conductos que distribuya el aire a cada una de las estancias, bien utilizando la técnica de la "salida única" para toda la vivienda, aprovechando la sobrepresión generada, de forma que el aire se gestiona por la salida previamente designada para el mismo al exterior de la casa.

De éste modo, conseguimos climatizar toda la vivienda, pero sin necesidad de crear una red de conductos por toda la casa, con el consiguiente ahorro en instalación.

Es importante el hecho de que podemos climatizar la vivienda mientras mantenemos abiertas puertas o ventanas. Parece coherente que quien ha decidido vivir en una vivienda unifamiliar, quiera disfrutar de "toda" la vivienda, incluidas terrazas ó jardín.

Resulta muy gratificante disfrutar de una brisa de aire fresco mientras estamos en la terraza de nuestra vivienda, como si nos trasladáramos virtualmente a la orilla del mar.

La conclusión es que estos sistemas de bioclimatización tienen un sólido futuro y suficientes ventajas competitivas respecto a los equipos convencionales de aire acondicionado, como para imponerse en un mercado que cada día reclama soluciones más "eficientes" energéticamente, ecológicas y saludables.

Ventajas de la bioclimatización:

• Eficiencia energética. Con 500 W. instalados podemos climatizar una vivienda de 100 m²

• No utiliza gases refrigerantes. Climatiza como lo hace la naturaleza

• Las puertas y ventanas pueden permanecer abiertas

• Aportan la humedad necesaria para la salud de las personas, sin resecar el ambiente

• Ventilación constante: elimina humos, olores y aire viciado

• Aire 100 % nuevo, fresco y filtrado

Diferentes sistemas de aire acondicionado

Los más económicos son los elementos portátiles

El aire acondicionado suele ser un elemento indispensable en las viviendas de las poblaciones más calurosas, del mismo modo que la calefacción forma parte del confort de las casas en zonas frías.

Existen aparatos de aire acondicionado portátiles que permiten enfriar la estancia en la que en la que se encuentren colocados. Este tipo de aire acondicionado cuenta con la ventaja de tener un menor coste y no requerir de obras para su instalación, pero habrá que cambiarlos de lugar para enfriar distintas habitaciones. Además, normalmente, disponen de un sistema en el que es necesario sacar un tubo al exterior a través de una ventana, lo cual no siempre es muy estético.

El aire acondicionado "de ventana" es un sistema sencillo de instalar pero actualmente no es muy empleado. Como su propio nombre indica, el aparato va instalado en una ventana, de forma que queda la mitad del refrigerador colgando en el exterior y la otra mitad en el interior de la estancia.

Este tipo de aire acondicionado es también bastante económico, aunque no tanto como el anterior. Ambos coinciden también en ser únicamente capaces de enfriar la estancia en la que se encuentran colocados.

Este sistema cuenta entre sus desventajas el que no puede ser utilizado en estancias interiores. Por este motivo, y por la ausencia de obras, es mucho más recomendable utilizar un sistema móvil que uno de ventana.

El sistema de conductos se emplea en edificios que desde su construcción tenían previsto incorporar aire climatizado, porque requiere realizar una obra muy importante. Este sistema está compuesto por una unidad exterior y una interior, colocada en un falso techo.

A través de un sistema de tubos el aire se dirigen a cada una de las habitaciones para acabar en una rejilla a través de la cual sale frío o caliente. Según la temperatura seleccionada se emplea de sistema de calefacción o de refrigeración.

Por último, el sistema split, que instala una unidad exterior que se comunica a una o varias unidades interiores a través de unos conductos de recomunicación.

Cada una de las unidades interiores puede ser regulada de manera independiente para elegir la temperatura deseada y adecuarla al tamaño de cada estancia. Estas unidades pueden acoplarse a la pared, techo, suelo, dependiendo de su diseño.

También existe una variante de este tipo de refrigeración denominada "de casete". En este caso la unidad o unidades interiores van empotradas en un falso techo. Este tipo de sistemas es muy utilizado en oficinas porque ocupa menos espacio y resulta más estético, aunque su instalación es más sencilla que en los splits o multisplits.

La sustitución progresiva del R22

Antecedentes

Entre los años 1990 y 1995, dentro del sector de la refrigeración, una experiencia muy interesante en el cambio de los refrigerantes CFC"s, principales causantes del adelgazamiento de la Capa de Ozono.

Algunos países tomaron como base la eliminación total del cloro como elemento nocivo, y resolvieron el problema con el paso directo al uso de los HFC"s.

Esta operación obligó a los profesionales a limpiar correctamente los residuos de aceite mineral(MO) para colocar allí aceites POE y el refrigerante equivalente del tipo HFC. En ello estaban implicados países como Suecia, y otros que siguieron esas directrices.

En otros países se tomó la oferta recomendada por los productores de refrigerantes y se usaron en la sustitución una serie de productos, mezclas de HCFC"s, HFC"s y HC"s, que emulan las condiciones termodinámicas de las aplicaciones a sustituir, y dado que por su contenido en cloro eran capaces de hacer retornar el aceite al cárter del compresor.

En algunos casos, y por seguridad, existía la conveniencia de sustituir al menos el 50% de la cantidad de aceite mineral contenida por un aceite alquilbencénico (en la práctica lo que contenía el propio cárter del compresor), que con sus aditivos mejoraran y aseguraran ese retorno de aceite.

Esta solución simplificaba a los profesionales la práctica de la sustitución puesto que sólo tendrían que cambiar un refrigerante por otro para que se pudiera seguir con el funcionamiento de los equipos existentes . Sin embargo, toda ésta parafernalia se convirtió en un "MAREMAGNUM" de oferta, y así cada productor de refrigerantes, trató de hacer un buen negocio con la sustitución con precios mucho más altos que los productos que se habían sustituido, y para cada CFC se propusieron varios productos, que no eran intercambiables entre sí ni mezclabes, dada su composición química diferente.

Así por ejemplo, el R-12 tenía como posibilidad sustituirlo por R-401 A, R-401B, R-401C, R-409A, R-409B, R- 403C, DI-36, R-406A….etc.

Como consecuencia de todo ello, se creó una gran confusión en el mercado, un gran problema logístico para las atenciones de mantenimiento, y una dependencia casi absoluta de los productores elegidos en cada caso.Con algunos productos, una vez sustituidos los equipos del CFC a esas mezclas, el productor del mismo, no quiso continuar su oferta al mercado, ya que las cantidades demandadas para el mantenimiento de esos equipos sustituidos, ya eran demasiado pequeñas para continuar con la logística y dejaron de producirlos simplemente.

Normativa vigente para la disponibilidad del R-22

De acuerdo con la disposición en Europa para el suministro del producto R-22, hay la posibilidad de entrega de parte de los productores de refrigerantes de producto "virgen", hasta el 1 de Enero de 2010. Esta opción no supone un gran problema para los productores, ya que el R-22 se emplea como materia prima de muchos subproductos para la formación de elastómeros y compuestos de fibras, teflón, etc, que sin salir de la planta de producción sirven para esas aplicaciones, y por tanto es fácil mantener las demandas que se precisen hasta su total prohibición. Durante el tiempo que va desde 1 de enero de 2010 hasta 1 de enero de 2014, será permitido el uso del R-22 como producto reciclado, es decir, es una oportunidad de usarlo en una transición posiblemente ordenada, para ir adaptando los equipos a nuevas oportunidades para su mantenimiento.

Opciones para la sustitución del R-22Hablaremos de dos partes diferenciadas:        A) Nuevos equipos.        B) Equipos existentes.A) Nuevos equipos.

Básicamente en los nuevos equipos ya ha sido sustituido, ya que las normativas Europeas, han ido adaptándose, prohibiendo los productos con cloro, como el R-22 progresivamente:

• En la Refrigeración no se puede desde hace tiempo colocar en nuevos equipos otro producto que no sea R-404A ó en algunas aplicaciones el R-134a.

• En el A/A primero se utilizó el R-407C en tanto se desarrollaba el nuevo producto para esa aplicación que es el R-410A, y se puede decir que ya está casi totalmente desarrollado su aplicación en esos equipos nuevos.

B) Equipos Existentes.

Aquí existen dos tipos de soluciones, a saber:1) ADAPTARLOS a los refrigerantes de largo plazo ya COMUNES y fáciles de alcanzar en todos los puntos de la geografía mundial, como el R-404A en la refrigeración ó como el R-407C en el A/A equivalente al R-22 para esa aplicación. 2) Usar de nuevo una oferta muy amplia con nuevas alternativas que aparecen cada día, usando mezclas de HFC"s con HC"s (que efectivamente no tienen cloro) para realizar una sustitución de refrigerante sin cambiar el aceite, como sucedió en la sustitución del CFC. La resulta es otro MAREMAGNUM de ofertas, como es lógico por la libertad de cada productor en la defensa de sus intereses, que vuelve a complicar la logística, la confusión, la disponibilidad, etc de todo el compendio en esa sustitución.

La única diferencia que existe entre la sustitución de los CFC"s en los años 90/95 con la de ahora con el R-22 es que antes se empleaban refrigerantes todavía con algo de cloro, pero menos estables que los CFC"s y ahora ésta filosofía se ha cambiado con que la composición de las mezclas de HFC"s lleven consigo algo de productos del tipo HC"s, que sí son "miscibles" con los aceites del tipo mineral o Alquilbencénicos que existen en las instalaciones frigoríficas.El problema principal, es que vuelve a coexistir otra oferta amplia para la confusión de los propios profesionales, y así algún productor , propone tres productos, para la baja, la media y la alta temperatura de evaporación que son: R-422D, R-422A y R-417A respectivamente. Otros proponen el R-427A como producto único para todas las aplicaciones.

Otros el E-22(todavía sin clasificación de ASRHAE), y cuántos más pueden surgir a favor de los intereses comerciales de los productores? Todo ello es de nuevo otra oportunidad para desarrollar cuáles son los intereses del mercado en las dos vertientes: De un lado la facilidad para los profesionales en cuanto a su simpleza en la sustitución del producto casi tal cual, y de otro la cantidad económica a percibir por los intereses de los productores de los refrigerantes.Será por tanto la sabia decisión de los que tienen que elegir cuál es el mejor camino, pero para ayudar a su comprensión veamos en el siguiente punto, en el que abordaremos una comparación de fuerzas y debilidades de cada opción.

Comparación de Fuerzas y debilidades de las dos opciones en el mantenimiento de los equipos existentes, en función de la opción elegida OPCIÓN A : USO DE LOS REFRIGERANTES COMUNES HFC"sOPCIÓN B : ADAPTACIÓN A LA OFERTA VARIA DE HFC"s CON HC"s

Se podría concluir con que la Opción A es más profesional, simplifica la logística, no requiere estar pendiente de las decisiones de un productor, la disponibilidad de los productos comunes es fácil en toda la geografía mundial con solo 1 producto para la refrigeración (R-404A) y otro para el A/A (R-407C), a precios baratos con relación a los productos especiales y con esa oferta de confusión.Como negativo a esta recomendación, es la disponibilidad de los profesionales de algún sistema de limpieza de circuitos frigoríficos correcto. Pero esta herramienta que, representa "una nueva práctica en la refrigeración y el a/a", es completamente necesaria para el profesional, debido a la fácil descomposición de los aceites POE, y que de todas formas, puede representar para el profesional una oportunidad de una parte en actualizar la limpieza de todas las sustancias indeseables que puedan existir en las instalaciones frigoríficas y que con la limpieza para la adaptación a productos del tipo HFC se dispone tomando esa opción; y de otra es una oportunidad de ingresar alguna cantidad económica por el uso de la propia Opción A.Con la elección de la solución B, sólo se trata de colocar un producto por otro, y hay tiempo para resolverla hasta el año 2014, por lo que no hay que correr en la práctica de esta opción, hasta que el mercado haya elegido su camino.

Fiabilidad y prácticas actuales

Ya existen en este momento varios países europeos, entre los que se encuentra España, que están tomando acciones al respecto.

Por un lado, en aplicaciones como el A/A en los trenes de RENFE, AVE, y METRO se está llevando a cabo el paso de R-22 al R-407C. Algunos usuarios, con motivo de situaciones en las que hay que limpiar la instalación frigorífica, en A/A con el R-407C en aplicaciones de Chiller que evaporan a -10ºC con R- 404A y en refrigeración también con el R-404A, están limpiado instalaciones y adaptándolas a esos productos.La oferta amplia de HFC"s con HC"s , generalmente es una buena solución y fácil de aplicación. En teoría los productos son válidos, pero las pocas aplicaciones hasta ahora realizadas no son de la total satisfacción de los usuarios, bien porque no han elegido correctamente el producto, o bien porque las propias instalaciones disponen de algún problema arrastrado de corrosión interna, ó bien porque el retorno de aceite al cárter es un poco complejo y tienen problemas en esa miscibilidad/solubilidad necesaria que no es la misma que tenían con aceites de tipo Alquilbencénicos o minerales empleados en esas aplicaciones sustituidas.

Conclusión

Este artículo tiene el objeto de ayudar a la decisión del mercado, con una reflexión muy pequeña para la decisión.¿QUEREMOS LA OPCIÓN A? Que simplifica la oferta ,la logística y el precio.¿QUEREMOS LA OPCION B? Que complica la oferta, la logística y el precio, además de confusiones posibles y dependencia de productores concretos.El único inconveniente de la Opción A es la disponibilidad de un sistema de limpieza de circuitos frigoríficos, que de todas formas el profesional ha de optar por su utilización, debido a la descomposición de los aceites POE.El mercado evaluará las dos opciones y tomará la más oportuna, pero desde aquí recomendamos la reducción de productos varios para resolver el mismo problema.

Autor:

MSc. Javier Fernández Rey

Especialista del Departamento de Energía

Centro de Inmunología Molecular

Ciudad Habana, Cuba