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Un dispositivo de recuperación de calor es un término utilizado para describir tecnologías diseñadas para recuperar y reutilizar energía térmica. Diferentes industrias utilizan diversos dispositivos de recuperación de calor, que se clasifican de la siguiente manera:
Intercambiadores de Calor
Estos dispositivos transfieren calor de un medio a otro sin que los dos medios se mezclen. Se utilizan para recuperar calor del aire de escape en sistemas de HVAC. Los tipos de intercambiadores de calor incluyen:
- Intercambiadores de calor de placas: Estos tienen una serie de placas delgadas y corrugadas que crean dos canales separados para el flujo de fluidos calientes y fríos. La proximidad de las placas permite la transferencia de calor. Son compactos y se utilizan principalmente en edificios.
- Intercambiadores de calor rotativos: Estos tienen una rueda grande y redonda que gira lentamente a través de las corrientes de aire que entran y salen. La rueda está hecha de material de transferencia de calor que absorbe calor del aire caliente y lo libera al aire frío. Se utilizan a menudo en sistemas de ventilación comerciales.
- Intercambiadores de calor de contraflujo y de flujo cruzado: Los intercambiadores de contraflujo tienen los flujos de aire moviéndose directamente el uno hacia el otro, lo que crea una mayor eficiencia en la transferencia de calor. Los intercambiadores de flujo cruzado están dispuestos en un patrón cruzado. Son menos eficientes que los de contraflujo, pero son más simples de fabricar.
Sistemas de Ventilación con Recuperación de Calor
Estos son dispositivos que recuperan calor del aire de escape en sistemas de ventilación. Se instalan en edificios para proporcionar aire fresco mientras conservan energía. Hay dos tipos principales:
- Ventiladores de Recuperación de Energía Térmica (ERVs): Estos dispositivos son ventiladores que transfieren calor y humedad entre las corrientes de aire entrantes y salientes. Son beneficiosos en climas donde el control de la humedad es importante. Los ERVs enfrían y deshumidifican el aire entrante en el verano y lo calientan y humectan en el invierno. Los ERVs mejoran la comodidad y reducen la energía necesaria para la climatización o calefacción.
- Ventiladores de Recuperación de Calor (HRVs): A diferencia de los ERVs, los HRVs solo transfieren calor, no humedad. Se utilizan en áreas donde la humedad no es una preocupación importante. Los HRVs funcionan extrayendo aire viciado del edificio y trayendo una cantidad igual de aire fresco. Filtran el aire para eliminar contaminantes y mejorar la calidad del aire interior. Los HRVs son simples de mantener y eficientes en cuanto a energía.
Recuperación de Calor de Gases de Escape
Estos dispositivos recuperan calor de los gases de escape de procesos industriales o motores de combustión. Normalmente utilizan intercambiadores de calor de gases de escape de gran diámetro. Los intercambiadores tienen bobinas insertadas en la chimenea de gases de escape. Los gases calientes fluyen a través de la chimenea, y su calor se transfiere al agua o aceite que circula por las bobinas. Esta agua u aceite se puede utilizar posteriormente para fines de calefacción. Estos dispositivos se utilizan comúnmente en aplicaciones comerciales.
Bombas de Calor de Fuente Terrestre
Los dispositivos de recuperación de calor de fuente terrestre capturan calor del suelo, especialmente durante los meses cálidos. Distribuyen este calor de vuelta al suelo para enfriar los edificios. En los meses fríos, extraen calor del suelo y lo utilizan para calentar los edificios. Estos dispositivos son eficientes y respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, requieren una inversión inicial sustancial y un área de terreno más extensa para su instalación.
Los HRVs y ERVs tienen diferentes características que proporcionan funciones esenciales para la calidad del aire interior y la eficiencia energética. Aquí hay algunas características clave y sus funciones:
Ventilación Balanceada
Tanto los HRV como los ERV proporcionan ventilación balanceada al suministrar y expulsar aire a una tasa igual. Este equilibrio previene la presión negativa que causa contaminantes y humedad en el aire interior. También reduce la entrada de contaminantes del aire exterior y mantiene un ambiente interior saludable.
Intercambio de Calor y Humedad
El núcleo es una característica clave de los dispositivos de recuperación de calor. Está diseñado para facilitar la transferencia de calor y humedad entre las corrientes de aire entrantes y salientes. Durante el invierno, el núcleo transfiere calor del aire viciado que sale al aire fresco que entra. Este proceso calienta el aire entrante, reduciendo la energía necesaria para calentarlo. El intercambio de humedad es beneficioso en verano. El núcleo transfiere el exceso de humedad del aire interior húmedo al aire exterior más seco. Esto reduce los niveles de humedad y Minimiza la necesidad de aire acondicionado. El diseño de contraflujo del núcleo maximiza la eficiencia de la transferencia de calor y humedad. Este proceso se mide mediante la Eficiencia de Intercambio del Dispositivo, que indica su efectividad en la reducción de costos energéticos y en la mejora del confort interior.
Filtros
Los dispositivos de recuperación de calor tienen sistemas de filtración que aseguran aire interior limpio y saludable. Contienen un prefiltro y un filtro HEPA. El prefiltro atrapa partículas grandes como el polvo y el polen. El filtro HEPA captura partículas microscópicas como esporas de moho y bacterias, logrando un 99% de eliminación de patógenos.
Variador de By-Pass
Un variador de by-pass es una característica de los dispositivos de recuperación de calor que permite la ventilación por bypass durante el clima de transición. Regula la cantidad de energía recuperada del aire. El variador se abre cuando la temperatura interior está cerca de la temperatura exterior, minimizando la necesidad de calefacción o refrigeración. Esto ahorra energía y reduce las facturas de servicios públicos.
Ciclo de Deshielo
El ciclo de deshielo es una característica de los ERVs que opera en climas fríos. Previene la acumulación de hielo en el núcleo de intercambio durante el clima frío. El ciclo de deshielo invierte temporalmente el flujo de aire para transferir calor del aire que sale al núcleo. Esto asegura un intercambio eficiente de humedad y previene bloqueos.
Controles
Los dispositivos de recuperación de calor tienen diferentes opciones de control que proporcionan una operación conveniente. Los modelos básicos tienen un panel de control simple con botones para ajustar la velocidad de los ventiladores y los modos. Los modelos avanzados tienen pantallas táctiles LCD que muestran parámetros de calidad del aire interior en tiempo real. Los controles remotos permiten una operación conveniente desde la distancia. Las aplicaciones para teléfonos inteligentes permiten a los usuarios controlar y monitorear el dispositivo desde sus teléfonos. Esto es conveniente cuando los usuarios están fuera de casa. Pueden ajustar configuraciones y programar operaciones de forma remota.
Diseño Compacto
Los dispositivos de recuperación de calor tienen un diseño compacto que permite la instalación en espacios limitados. Pueden instalarse en áticos, sótanos o closets de utilidades. Un diseño compacto minimiza el impacto del dispositivo en la estética del hogar mientras maximiza su eficiencia. También asegura una fácil integración en nuevas construcciones y proyectos de reforma.
Los HRVs y ERVs son esenciales en una amplia gama de aplicaciones, desde residenciales hasta comerciales e industriales. Su función principal es mejorar la calidad del aire interior mientras recuperan energía, lo que los convierte en dispositivos valiosos en diversos escenarios.
Edificios Residenciales
Hogares: En hogares típicos, se instalan ventiladores de recuperación de calor en las cocinas y baños para proporcionar ventilación continua y balanceada. Esto elimina el aire viciado, la humedad y los olores mientras introduce aire fresco, mejorando la calidad del aire interior. La función de recuperación de energía es especialmente beneficiosa en climas con calor o frío extremos, reduciendo la carga en los sistemas de HVAC.
Casas Eficientes en Energía: Las casas construidas con estándares de eficiencia energética rigurosos, como las Casas Pasivas, dependen en gran medida de los HRVs. Estos ventiladores son esenciales para mantener la calidad del aire interior sin perder energía. Permiten que estas casas alcancen niveles notables de eficiencia energética al recuperar calor del aire saliente y usarlo para temperar el aire entrante.
Edificios Comerciales
Espacios de Oficina: En edificios de oficinas, los HRVs proporcionan un suministro constante de aire fresco para mejorar la comodidad y productividad de los empleados. El aire se circula constantemente, reduciendo la sensación de falta de aire que se encuentra a menudo en espacios sellados. El aspecto de recuperación de energía es vital para minimizar los costos energéticos asociados con la calefacción o refrigeración de grandes espacios comerciales.
Tiendas Minoristas: En entornos comerciales, especialmente en aquellos con productos perecederos como supermercados, una ventilación adecuada es crucial. Los dispositivos de recuperación de calor aseguran un flujo constante de aire fresco para mantener la calidad del aire y prevenir la acumulación de humedad y contaminantes. Esto es importante tanto para la comodidad del cliente como para la seguridad alimentaria.
Instalaciones Industriales
Plantas de Manufactura: En algunos procesos de fabricación, se genera una gran cantidad de calor. Los dispositivos de recuperación de calor capturan este calor y lo reutilizan para otras operaciones de la planta, como precalentar agua o acondicionamiento de espacios. Esto no solo ahorra energía, sino que también reduce la huella de carbono total de la planta.
Procesamiento de Alimentos: Instalaciones como panaderías y cervecerías son particularmente adecuadas para utilizar sistemas de recuperación de calor. Estos sistemas pueden capturar el exceso de calor de los procesos de producción o ventilar aire cálido y húmedo y reciclarlo. Esto no solo mejora la eficiencia energética, sino que también reduce la necesidad de fuentes de calefacción externas, especialmente en climas más fríos.
Al elegir un dispositivo de recuperación de calor, hay varios factores que deben considerarse. Estos factores asegurarán que el dispositivo sea adecuado para la aplicación prevista. Algunos de ellos incluyen:
Tipo de Dispositivo
Los HRVs y ERVs sirven para diferentes propósitos. El HRV es el más aplicable para climas frescos y secos. Por otro lado, el ERV es adecuado para áreas cálidas y húmedas. Por lo tanto, la elección debe depender del clima local para lograr la eficiencia energética y la calidad del aire interior deseadas. Además, los dispositivos se pueden combinar con otros sistemas de HVAC. Por ejemplo, conectar un sistema ERV con una unidad de aire acondicionado central puede optimizar el control de temperatura y la ventilación. De esta manera, se proporcionará un ambiente interior balanceado y cómodo.
Clasificaciones de Eficiencia
Se debe verificar la clasificación de eficiencia de los dispositivos de recuperación de calor. Esto se puede hacer observando la eficiencia del núcleo y la efectividad del intercambio. Una clasificación más alta implica una mayor recuperación de energía. Por lo tanto, esto conduce a costos reducidos de calefacción y refrigeración. Algunos dispositivos tienen características avanzadas que maximizan la eficiencia. Por ejemplo, ventiladores de velocidad variable y reguladores de bypass. Los reguladores de bypass permiten que el sistema desvíe aire exterior alrededor del intercambiador de calor durante temperaturas extremas. Por otro lado, los ventiladores de velocidad variable ajustan las tasas de flujo de aire. Esto se basa en la ocupación y las necesidades de ventilación.
Capacidad de Flujo de Aire
La capacidad de flujo de aire del dispositivo debe coincidir con el tamaño y las necesidades del espacio. Esto asegura una ventilación adecuada. Además, evita la sobreventilación o la subventilación. Algunos dispositivos tienen configuraciones de flujo de aire ajustables. Esto proporciona flexibilidad en diferentes habitaciones y funciones.
Sistema de Filtración
Se debe verificar el sistema de filtración del dispositivo. Esto es crucial para la calidad del aire interior. Elige dispositivos con filtros de partículas de alta eficiencia (HEPA). Estos son capaces de eliminar alérgenos, contaminantes y partículas del aire. Además, algunos dispositivos cuentan con luces UV o ionizadores para una purificación de aire avanzada.
Instalación y Mantenimiento
Se deben revisar los requisitos de instalación de los dispositivos de recuperación de calor. Algunos dispositivos son complicados y requieren instalación profesional. Por otro lado, otros son simples y pueden instalarse mediante bricolaje. Además, se deben considerar las necesidades de mantenimiento del dispositivo. Esto incluye el tipo de limpieza requerida y el reemplazo de los filtros.
Q: ¿Cuáles son los tipos de dispositivos de recuperación de calor?
A: Hay tres tipos principales de dispositivos de recuperación de calor. Estos son; ventiladores de recuperación de calor (HRVs), ventiladores de recuperación de energía (ERVs) y extractores. Los HRVs y ERVs son los principales tipos de dispositivos de recuperación de calor. Transfieren calor entre las corrientes de aire salientes y entrantes. Mientras que los HRVs solo transfieren calor, los ERVs también transfieren humedad. Los ventiladores traen aire fresco al interior mientras retienen el calor del aire existente. Por otro lado, los extractores simplemente expulsan aire viciado. No intercambian ni transfieren calor. Hay otros tipos de dispositivos de recuperación de calor, como las bombas de calor de agua y de fuente terrestre. Estos recuperan y reutilizan calor de fuentes de agua o tierra.
Q: ¿Qué industrias utilizan dispositivos de recuperación de calor?
A: Muchas industrias utilizan dispositivos de recuperación de calor. Estas incluyen la industria de alimentos y bebidas, farmacéutica, manufactura, centros de datos, hospitalidad y sectores residenciales. La mayoría de las industrias pierden mucha energía a través de calor residual. Por ejemplo, en la industria de alimentos y bebidas, los procesos de cocción generan mucho calor. Los dispositivos de recuperación de calor capturan y reutilizan este calor. También se utilizan comúnmente en grandes instalaciones comerciales e industriales. Estas incluyen fábricas, almacenes y operaciones agrícolas a gran escala. Prácticamente todas las industrias necesitan ventilación y regulación de temperatura. Por lo tanto, los dispositivos de recuperación de calor son aplicables en todas las industrias.
Q: ¿Cuáles son los beneficios de los dispositivos de recuperación de calor?
A: Los dispositivos de recuperación de calor tienen muchos beneficios. Mejoran la calidad del aire interior al circular constantemente aire fresco. Al mismo tiempo, regulan las temperaturas y reducen los costos energéticos hasta en un 30-50%. Esto lleva a mayores beneficios. Los dispositivos de recuperación de calor también promueven la sostenibilidad. Reducen las huellas de carbono y cumplen con las regulaciones de eficiencia energética. Los dispositivos de recuperación son una inversión única. Ofrecen ahorros y beneficios a largo plazo. Una instalación o hogar puede ahorrar una cantidad significativa de dinero en facturas de energía a lo largo del tiempo.
Q: ¿Son los dispositivos de recuperación de calor lo mismo que los intercambiadores de calor?
A: No, los dispositivos de recuperación de calor y los intercambiadores de calor no son lo mismo. Un dispositivo es un intercambiador, pero no todos los intercambiadores de calor son dispositivos. Los intercambiadores de calor transfieren calor de un medio a otro sin mezclar. Un dispositivo transfiere calor del aire de escape al aire fresco que entra.