Los ingenieros mecánicos explican por qué muchos sistemas HVAC usan agua para mover el calor

Las instalaciones HVAC se caracterizan por la gran variedad de configuraciones de sistemas disponibles. Es posible que haya notado que muchos sistemas HVAC no calientan ni enfrían el aire interior directamente, sino que utilizan agua como medio de intercambio de calor. El término “hidrónico” se utiliza para describir instalaciones que mueven calor con agua u otro fluido.

Dado que el objetivo es controlar la temperatura del aire interior, ¿por qué se usa agua para calentar y enfriar? Los sistemas HVAC hidrónicos tienen muchas ventajas de rendimiento que se describirán en este artículo:

  • El agua tiene una mayor densidad y capacidad calorífica específica que el aire. Como resultado, las tuberías hidrónicas requieren menos espacio que los conductos de aire.

  • Soplar aire verticalmente a los pisos superiores es difícil, ineficiente y poco práctico. El bombeo de agua a través de tuberías hidrónicas es mucho más sencillo.

  • Los conductos de aire pueden propagar polvo, moho y otras sustancias nocivas. Por otro lado, los sistemas HVAC hidrónicos tienen un controlador de aire separado para cada área.


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La tubería hidrónica es más compacta que los conductos de aire

Para una carga de calefacción y refrigeración determinada, un sistema de distribución con tuberías hidrónicas utiliza menos espacio. Esto se puede explicar con las propiedades físicas del aire y el agua:

  • El agua tiene una capacidad calorífica específica de 4,187 kJ/kg-K y una densidad de 1000 kg/m3.

  • El aire tiene una capacidad calorífica específica de 0,718 kJ/kg-K a volumen constante, 1 kJ/kg-K a presión constante y una densidad de 1,225 kg/m3.

Un kilogramo de agua puede transportar casi seis veces más calor que un kilogramo de aire a volumen constante. Al mismo tiempo, un kg de agua necesita más de 800 veces menos espacio que un kg de aire.

Reducir el espacio utilizado por los equipos mecánicos es beneficioso para los desarrolladores de edificios. El espacio ahorrado se puede utilizar para otros sistemas de construcción o para aumentar el tamaño de los espacios de los inquilinos.

Bombear agua verticalmente es más simple que soplar aire

Los conductos verticales son comunes en casas con un horno en el sótano, pero el concepto funciona porque la distancia vertical recorrida es pequeña, normalmente uno o dos pisos. Sin embargo, los conductos de aire verticales no son factibles cuando aumenta el número de pisos.

Si usa conductos verticales en un edificio alto, el aire no se puede enviar de manera efectiva a los pisos superiores porque la presión estática es demasiado alta. En el mejor de los casos, puede esperar una distribución de aire efectiva en los pisos inferiores. Las tuberías hidrónicas con bombas de agua son mucho más efectivas cuando se necesita enfriar o calentar los pisos superiores.

La combinación de tuberías hidrónicas verticales y controladores de aire para cada piso es una de las opciones de HVAC más eficientes para edificios de gran altura. Con este tipo de sistema, existen dos configuraciones principales de tuberías:

  • A sistema de dos tubos solo tiene un circuito de agua, lo que significa que todos los controladores de aire deben estar en modo de calefacción o en modo de enfriamiento.

  • A sistema de cuatro tubos tiene dos circuitos de agua, lo que permite el funcionamiento independiente de los controladores de aire. Puede calentar algunas áreas del edificio mientras otras se enfrían.

Los sistemas de tuberías hidrónicas son mejores para la salud humana

Cuando un sistema de conductos de aire cubre todo un edificio, los contaminantes del aire y los olores desagradables pueden propagarse fácilmente a otras áreas. Por otro lado, un sistema HVAC hidrónico separa el edificio en áreas con manejadoras de aire independientes. Esto es beneficioso para la salud de los ocupantes, ya que las sustancias nocivas como el polvo y el moho son más fáciles de aislar y controlar.

Los ingenieros mecánicos explican por qué muchos sistemas HVAC usan agua para mover el calor

Las instalaciones de HVAC hidrónicas se pueden diseñar para empotrar en paredes y techos, y en este caso se denominan sistemas radiantes. La calefacción y la refrigeración se suministran directamente a través de las paredes y los suelos, y no se necesita interacción con el sistema de ventilación. Los sistemas HVAC radiantes son silenciosos y su posibilidad de propagar contaminantes del aire es cero.

Recomendaciones finales

Los sistemas HVAC hidrónicos ofrecen muchas ventajas y son ideales para las necesidades de los edificios comerciales de gran altura. Sin embargo, la mejor recomendación es ponerse en contacto con una empresa de ingeniería MEP para especificar sus instalaciones de HVAC. Por ejemplo, los sistemas hidrónicos pueden ser costosos para un pequeño proyecto residencial, y HVAC de expansión directa probablemente sea una mejor opción.

Un diseño HVAC hidrónico centralizado también puede ser inadecuado cuando las áreas de construcción tienen horarios independientes, ya que puede terminar con un sistema que funciona a una fracción de su capacidad nominal la mayor parte del tiempo. En este caso, una instalación separada para cada área del edificio puede ser una mejor opción; los edificios residenciales multifamiliares son un ejemplo, ya que los inquilinos tienen diferentes horarios y hábitos de uso de HVAC.