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May 26, 2023

Factores clave para seleccionar un ERV

Los ventiladores de recuperación de energía (ERV) están diseñados para mejorar el sistema HVAC

Los ventiladores de recuperación de energía (ERV) están diseñados para mejorar el rendimiento del sistema HVAC tomando la energía del aire del edificio y usándola para preacondicionar el aire de ventilación exterior entrante. Este preacondicionamiento reduce la demanda de carga en la unidad HVAC al tiempo que reduce significativamente los costos de energía. Al especificar un ERV, existen varios factores que pueden ayudar a determinar la unidad óptima para la aplicación. Las características funcionales y de rendimiento son importantes, pero no deben pasarse por alto las consideraciones de instalación, mantenimiento e incluso la durabilidad a largo plazo.

Una razón principal para instalar un ERV es recuperar energía cuando hay un requisito de aire fresco para un edificio. A medida que se introduce aire fresco en un edificio, el aire acondicionado se expulsa hacia el exterior para igualar la presión del aire del edificio. El aire que sale de un edificio contiene energía: energía cálida en invierno y energía fría en verano. Un ERV puede capturar el 70 por ciento o más de la energía del aire que sale del edificio y transferirla al aire fresco que ingresa al edificio. Esta captura de energía significa que una unidad HVAC en la azotea no tiene que trabajar tanto, lo que puede resultar en facturas de servicios públicos más bajas. La unidad de techo también puede tener un tamaño más pequeño ya que el ERV comparte la carga de trabajo.

Además del ahorro de energía, los ERV ayudan a reducir el CO2 y mejoran la calidad del aire interior (IAQ) al reemplazar el aire viciado con aire fresco, lo que ayuda a mantener a los ocupantes alertas y saludables. Los entornos de oficina y escuela suelen tener tasas de ocupación más altas y requieren mucho aire fresco, lo que los hace ideales para la instalación de ERV. Los ERV también ayudan a disipar los olores y pueden ayudar a controlar los niveles de humedad al mantener el aire húmedo adentro durante el invierno y afuera durante el verano.

Los parámetros para las reglamentaciones gubernamentales y los requisitos de construcción ayudan a determinar el tamaño y la especificación inicial del ERV para garantizar que la unidad sea lo suficientemente grande como para satisfacer los estándares de eficiencia energética y movimiento del aire. Por ejemplo, el estándar ASHRAE 62.1 "Ventilación para una calidad aceptable del aire interior" describe los estándares mínimos para la cantidad de aire fresco que se debe llevar a un edificio, mientras que el estándar ASHRAE 90.1 "Estándar de energía para edificios excepto edificios residenciales de baja altura" exige cómo cuanta energía puede consumir un edificio. Los ERV del tamaño adecuado pueden ayudar a cumplir con los requisitos de eficiencia y movimiento del aire.

Los factores clave a considerar durante la especificación inicial son la disposición de los conductos y la compatibilidad de otros equipos, como la unidad HVAC y las unidades de tratamiento de aire, que trabajan en conjunto con el ERV. Las herramientas de cálculo de ERV en línea están disponibles para ayudar a los ingenieros especificadores a determinar el tamaño y la configuración de ERV adecuados. Después de que se hayan determinado, hay varias otras áreas de consideración para ayudar a seleccionar el sistema ERV óptimo.

Al observar el diseño y el rendimiento funcional de ERV, las principales consideraciones son los controles y los componentes internos. En el interior, el componente principal de muchos ERV es la rueda de recuperación de energía. Esta rueda gira entre las corrientes de aire de escape y exterior y recoge el calor y la humedad de una corriente y los transfiere a la otra. Algunos ERV contienen ruedas con una función de parada, arranque y avance que permite que la unidad se apague automáticamente para el modo de economización cuando las condiciones exteriores son óptimas. Además, algunas ruedas están diseñadas para girar fuera de la corriente de aire, eliminando la caída de presión y colocando el ERV en modo economizador. La rueda detecta automáticamente la temperatura exterior frente a la interior y se ajusta en consecuencia.

Otro factor de rendimiento a considerar es si el ERV está equipado con una unidad de frecuencia variable (VFD) o, a veces, con varias unidades. El VFD controla el motor eléctrico dentro del ERV (típicamente para un soplador), ajustando la velocidad del motor y reduciendo la cantidad de amperios que se utilizan, ahorrando así energía. Además, el VFD proporciona un mejor control del motor del ventilador, lo que permite un control más preciso del flujo de aire entrante. Como beneficio adicional, seleccionar un ERV que use ventiladores silenciosos puede reducir el ruido ambiental y perturbar menos el ambiente interior.

Igualmente importantes son los controles de comunicación que conectan el ERV con el resto del sistema del edificio. La mayoría de los ERV actuales están equipados para comunicarse con el sistema de gestión de edificios (BMS). Un protocolo de código abierto, como BACnet™, facilita la integración del ERV con el BMS y permite una mayor funcionalidad a medida que los fabricantes de equipos desarrollan nuevas funciones basadas en la electrónica.

Para una funcionalidad mejorada, los ERV pueden equiparse con una variedad de sensores electrónicos que monitorean la presión, la temperatura, la humedad, el aire fresco, el escape, el flujo de aire y el uso del filtro. Algunos fabricantes como Ruskin también ofrecen sensores que pueden detectar el nivel de CO2 en un espacio y ajustar el ERV en consecuencia, reduciendo aún más los costos de energía y optimizando el entorno del edificio para sus ocupantes. Además, seleccionar un ERV que pueda comunicarse de manera efectiva con un amortiguador de entrada motorizado instalado por separado ofrece otro nivel de control sobre el flujo de aire para una mayor eficiencia.

Los climas severos también pueden afectar la especificación ERV. En ambientes fríos, se puede usar un sistema de precalentamiento o un kit para temperatura ambiente baja para evitar la acumulación de escarcha y hielo en el módulo de recuperación. Cuando se utiliza un sistema de precalentamiento, es importante que la unidad tenga un espacio adecuado entre el sistema de precalentamiento y la rueda para permitir que el aire circule y se enfríe antes de que toque la rueda.

Algunas especificaciones de diseño pueden requerir unidades mini ERV para interiores más pequeñas, que son ideales para reducir la humedad o abordar los niveles de CO2 en un aula o sala de reuniones. Estas unidades son diferentes de los modelos para exteriores, ya que a veces contienen placas de núcleo estáticas con menos partes móviles. Con estas unidades centrales estáticas, en lugar de una rueda que se mueve entre las corrientes de aire para transferir energía, las corrientes de aire pasan entre sí a través de una serie de canales o placas centrales. Estas placas o canales calientan o enfrían el aire entre ellos y transfieren energía. Las placas de núcleo estático pueden ser de metal, plástico o incluso papel. La desventaja de los núcleos de papel es que pueden deteriorarse con el tiempo y comprometer la IAQ de un edificio. Busque placas de núcleo estático que usen una construcción 100 por ciento de polímero para una mayor durabilidad. En general, las ruedas ERV también están disponibles para estas aplicaciones y tienden a recuperar más energía, pero también contienen más piezas móviles con el potencial de mantenimiento adicional.

Los ERV pueden instalarse durante una nueva construcción o adaptarse a un sistema HVAC existente. El nivel de dificultad de la instalación depende del tipo de ERV, así como de la ubicación de los conductos y la configuración del edificio. Al interactuar con los controles de comunicación del ERV, los instaladores pueden realizar pruebas de diagnóstico de inmediato para garantizar que la unidad esté instalada y calibrada correctamente.

Para adaptar un sistema HVAC existente, los ERV unificados son una buena opción, ya que se pueden configurar para utilizar los conductos existentes. Los ERV unificados suelen ser los productos más rentables para la recuperación de energía. Se montan directamente en la sección de entrada de aire de una unidad de techo empaquetada (RTU) para evitar el uso de bordillos de techo y penetraciones adicionales en el techo. Los ERV unificados tienen patas ajustables para facilitar una instalación rápida y sencilla. Además, estos ERV unificados a menudo vienen equipados con controles de comunicación de edificios integrados para permitir la instalación plug-and-play con los sistemas HVAC existentes.

El mantenimiento de un ERV a menudo puede ser administrado por personal no técnico. Sin embargo, existen algunos factores clave de diseño que pueden facilitar el mantenimiento. Los paneles con bisagras o removibles brindan fácil acceso a la rueda y los filtros de la unidad. Las ruedas de recuperación de energía que están segmentadas en piezas separadas se pueden quitar individualmente y hacer que la unidad sea más fácil de limpiar. Las ruedas que requieren quitar todo el chasis para limpiarlas pueden aumentar el tiempo de mantenimiento y pueden requerir un técnico profesional. En los modelos más avanzados, características como la función de parada, arranque y avance rápido permiten al personal de mantenimiento eliminar la condensación y limpiar la rueda de forma remota. Para mayor durabilidad, las ruedas fabricadas con un material sin celulosa con una resina hidrofóbica pueden durar casi indefinidamente, ahorrando tiempo y costos de reemplazo.

En unidades más avanzadas, los sensores integrados también pueden desempeñar un papel importante en la supervisión del rendimiento de ERV para el mantenimiento predictivo. Por ejemplo, los sensores de rotación de las ruedas proporcionan un método remoto para verificar que la rueda de recuperación de energía continúa girando entre las corrientes de aire. Los sensores de filtro sucio proporcionan alarmas para cuando es necesario limpiar o cambiar los filtros. Los sensores de temperatura y presión ubicados en puntos estratégicos de las corrientes de aire se pueden utilizar como base para una variedad de funciones de mantenimiento predictivo.

La mayoría de los ERV están diseñados para durar 20 años o más. Sin embargo, hay algunas características de construcción que pueden ayudar a la unidad a superar ese hito. Los ERV con construcción de doble pared ofrecen durabilidad y protección térmica mejorada, por lo que se pierde menos energía durante el funcionamiento. Además de la durabilidad, estas características de diseño también contribuyen a que la unidad sea más silenciosa. Se han realizado muchos avances en los sistemas ERV a lo largo del tiempo que hacen que las versiones modernas sean extremadamente confiables con muy poco mantenimiento continuo.

Para aplicaciones al aire libre en áreas de mucho viento, considere instalar un ERV con bordillos de techo a prueba de huracanes para mayor protección. Asegúrese de que los componentes eléctricos de la unidad estén protegidos de las chispas que pueden ocurrir cuando se combina con un HVAC de gas natural.

Los ERV son una buena inversión que puede reducir en gran medida los costos de calefacción y refrigeración al mismo tiempo que crea un ambiente interior más saludable para los ocupantes de un edificio. La selección de ERV debe ser una decisión calculada que incluya la consideración del rendimiento de la unidad, los requisitos de mantenimiento, la durabilidad y la longevidad. Además del tamaño y la configuración adecuados, los ingenieros especificadores deben evaluar los criterios anteriores para determinar qué sistema ERV proporcionará el mejor retorno de la inversión y el costo total de propiedad durante la vida útil de la unidad.

Fecha de publicación: 20/8/2018

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Tony Moffett es vicepresidente ejecutivo y gerente general de Ruskin® Rooftop Systems. Se unió a Ruskin en 2008 y está a cargo de acelerar el desarrollo y la producción de productos eficientes en energía y basados ​​en valor para la industria HVAC. Su experiencia profesional anterior incluye una permanencia de 16 años en Lau Industries, donde ocupó cargos que van desde gerente de calidad de planta hasta director de ventas y marketing. Tony tiene una licenciatura de la Universidad de Indiana en Bloomington y una maestría en administración de empresas de la Universidad Estatal de Wright.