Ventilar un edifici és imprescindible: la normativa ho exigeix, la salut dels ocupants ho requereix i la qualitat de l’aire interior ho imposa. Però ventilar té un cost energètic enorme que rarament es quantifica: cada metre cúbic d’aire nou que entra en l’edifici cal escalfar-lo a l’hivern i refredar-lo a l’estiu. En una nau industrial amb altes taxes de renovació d’aire, l’energia consumida a condicionar l’aire de ventilació pot representar entre el 30% i el 50% del consum total de climatització.
La recuperació de calor resol este problema d’arrel: aprofita l’energia de l’aire que s’extrau de l’edifici per a precondicionar l’aire nou que entra, reduint dràsticament el consum dels sistemes de calefacció i refrigeració. Este article explica com funciona, quins tipus de recuperadors existeixen i en quines situacions la inversió és clarament rendible.
Principi de funcionament
Un recuperador de calor és un intercanviador tèrmic que posa en contacte (sense mesclar) dos corrents d’aire:
- Aire d’extracció: l’aire viciat que s’expulsa de l’edifici. A l’hivern està calent (20-22 C); a l’estiu està fresc (24-26 C).
- Aire d’impulsió: l’aire nou que s’introdueix des de l’exterior. A l’hivern està fred (5-10 C a València); a l’estiu està calent (30-35 C o més).
L’intercanviador transfereix part de l’energia de l’aire d’extracció a l’aire d’impulsió. A l’hivern, l’aire exterior fred es preescalfa abans d’arribar a l’equip de calefacció. A l’estiu, l’aire exterior calent es prerefreda abans d’arribar a l’equip de refrigeració. El resultat és que l’equip de climatització ha d’aportar molta menys energia per a portar l’aire a la temperatura desitjada.
Tipus de recuperadors
Recuperador de plaques (flux creuat)
És el tipus més senzill i robust. Consisteix en un bloc de plaques metàl·liques o plàstiques per les quals circulen alternativament l’aire d’extracció i l’aire d’impulsió, sense que ambdós corrents es mesclen en cap moment.
- Eficiència típica: 50-75%.
- Avantatges: sense parts mòbils, sense possibilitat de contaminació creuada entre corrents, manteniment molt senzill (neteja periòdica de les plaques).
- Inconvenients: eficiència inferior a altres tipus, major grandària per a la mateixa capacitat.
- Aplicacions: instal·lacions on la separació total dels corrents és requisit (indústria farmacèutica, alimentària, hospitals).
Recuperador de fluxos contracorrent
Similar al de plaques, però amb un disseny que maximitza la superfície d’intercanvi en fer circular els corrents en sentits oposats. Aconsegueix eficiències significativament superiors.
- Eficiència típica: 75-90%.
- Avantatges: alta eficiència en una grandària compacta, sense parts mòbils.
- Inconvenients: major cost que el recuperador de flux creuat bàsic.
- Aplicacions: la majoria d’instal·lacions comercials i industrials.
Recuperador rotatiu (roda tèrmica)
Consisteix en una roda de gran diàmetre amb una matriu de material higroscòpic o metàl·lic que gira lentament entre els dos corrents d’aire. A mesura que gira, absorbeix la calor de l’aire d’extracció i la cedeix a l’aire d’impulsió.
- Eficiència típica: 75-85%, i fins al 80-90% quan inclou recuperació d’humitat (roda entalpia).
- Avantatges: alta eficiència, recupera tant calor sensible com latent (humitat), grandària compacta.
- Inconvenients: té parts mòbils (motor d’accionament de la roda), existeix un xicotet percentatge de contaminació creuada entre corrents (normalment inferior al 5%), requereix manteniment del motor i els rodaments.
- Aplicacions: edificis d’oficines, hotels, centres comercials, instal·lacions amb alts requisits de confort.
Recuperador de doble bateria (run-around coil)
Utilitza dos bateries d’intercanvi (una en l’extracció i una altra en la impulsió) connectades per un circuit tancat d’aigua glicolada. No requereix que els conductes d’impulsió i extracció estiguen contigus, la qual cosa el fa ideal per a instal·lacions existents on no és possible portar ambdós conductes al mateix punt.
- Eficiència típica: 45-65%.
- Avantatges: flexibilitat total en la ubicació de les unitats, zero contaminació creuada.
- Inconvenients: eficiència menor que els altres tipus, necessita bomba de circulació, major complexitat d’instal·lació.
- Aplicacions: reformes d’edificis existents, instal·lacions on els punts d’extracció i impulsió estan separats.
Normativa: què exigeix el RITE
El Reglament d’Instal·lacions Tèrmiques en els Edificis (RITE), en la seua Instrucció Tècnica IT 1.2.4.5.2, estableix l’obligació d’instal·lar un sistema de recuperació de calor en determinades condicions:
- Cabal d’aire d’extracció superior a 0,5 m3/s (1.800 m3/h) i un funcionament de més de 1.000 hores anuals.
- L’eficiència mínima del recuperador depén del cabal i de les hores de funcionament, oscil·lant entre el 44% i el 70%.
En la pràctica, això significa que la gran majoria de les instal·lacions de ventilació en edificis comercials i industrials amb ventilació mecànica controlada estan obligades a incorporar recuperació de calor.
Estalvi energètic: quant es pot estalviar
L’estalvi que proporciona un recuperador depén de tres factors principals:
- Eficiència del recuperador: a major eficiència, major estalvi.
- Diferència de temperatura entre interior i exterior: com més gran és la diferència, més energia es recupera.
- Hores de funcionament: com més hores funciona la ventilació, més hores està treballant el recuperador.
En el clima de València, amb estius calorosos i llargs, el recuperador treballa de forma significativa tant a l’hivern (preescalfant l’aire exterior) com a l’estiu (prerefredant l’aire exterior). Per a una instal·lació industrial amb ventilació de 5.000 m3/h funcionant 10 hores al dia, un recuperador amb eficiència del 75% pot suposar un estalvi anual d’entre 3.000 i 6.000 euros en climatització, depenent de la font d’energia.
Consideracions de disseny
Pèrdua de càrrega
Tot recuperador introdueix una resistència addicional al pas de l’aire (pèrdua de càrrega) que ha de ser compensada pels ventiladors. Esta pèrdua de càrrega suposa un consum elèctric addicional dels ventiladors que s’ha de tindre en compte en el càlcul de l’estalvi net. Un recuperador ben dimensionat té una pèrdua de càrrega de 150 a 300 Pa; recuperadors amb pèrdues superiors poden anul·lar part de l’estalvi energètic.
Sistema de bypass
El recuperador ha de disposar d’un bypass que permeta desactivar la recuperació quan no és necessària o quan és contraproduent. Per exemple, en nits d’estiu en les quals la temperatura exterior és inferior a la interior (free-cooling nocturn), és preferible introduir l’aire exterior directament sense passar pel recuperador.
Protecció contra gelades
En climes amb temperatures exteriors molt baixes, existeix risc de formació de gel en l’intercanviador del recuperador quan la humitat de l’aire d’extracció es condensa i congela en entrar en contacte amb les superfícies fredes. A València, este risc és marginal, però els sistemes han d’estar preparats per a gestionar-lo els pocs dies de l’any en què la temperatura nocturna baixa de 0 C.
Filtració
L’aire que passa pel recuperador ha d’estar prèviament filtrat per a evitar l’acumulació de brutícia en l’intercanviador, que redueix l’eficiència i augmenta la pèrdua de càrrega. Els filtres han de revisar-se i substituir-se amb la periodicitat adequada.
Manteniment del recuperador
El manteniment d’un recuperador de calor és senzill però imprescindible:
- Neteja de l’intercanviador: almenys una vegada a l’any, o amb major freqüència en entorns amb alta càrrega de pols.
- Substitució de filtres: segons el calendari del fabricant o quan la pèrdua de càrrega supere el valor màxim recomanat.
- Verificació de l’eficiència real: mesurar les temperatures d’entrada i eixida d’ambdós corrents per a calcular l’eficiència real i comparar-la amb la nominal.
- Inspecció del bypass i els seus actuadors.
- Revisió del motor i rodaments en recuperadors rotatius.
Un recuperador brut o amb filtres saturats no sols perd eficiència: obliga els ventiladors a treballar més, augmentant el consum elèctric i reduint la vida útil dels motors.
En Acoval Instal·lacions Tècniques dissenyem i instal·lem sistemes de ventilació i climatització amb recuperació de calor per a edificis comercials i industrials a València. Si vols avaluar si la teua instal·lació actual pot beneficiar-se d’un sistema de recuperació de calor, o si estàs planificant una nova instal·lació, contacta amb nosaltres a través de la nostra pàgina de contacte. Analitzem el teu cas i et presentem una proposta amb l’estalvi estimat.
