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Viga fría

¿Qué es una viga fría?

Una viga fría es un tipo de sistema de convección de CVAA diseñado para calentar y enfriar ambientes, normalmente implementado en edificios de oficinas de planta abierta. Los tubos pasan a través de una "viga" (un intercambiador de calor), bien directamente integrada en el techo suspendido, o colgada bajo el techo suspendido de una sala.

Actualmente se utilizan dos tipos de vigas frías:

  • Una viga pasiva enfría el aire a su alrededor y forma una corriente de convección natural en la que el aire enfriado cae y el aire calentado se eleva para sustituirlo, enfriando así el ambiente.
  • Las vigas frías activas también se utilizan ampliamente y utilizan el aire de un climatizador para inducir un flujo de aire adicional sobre la viga.

El principal desafío de esta aplicación es el control de la temperatura del agua y el caudal, garantizando que la temperatura superficial de la viga no caiga por debajo del punto de rocío del ambiente.

Diagrama

La figura muestra el diagrama de una aplicación de viga fría con una Energy Valve. Esto proporciona la siguiente funcionalidad de control:

  • Medición precisa del caudal y la temperatura de alimentación y retorno
  • Monitorización y control de la potencia térmica de la unidad
  • Equilibrado hidrónico permanente del caudal de agua con cambios en la presión del sistema y con cualquier condición de carga
  • Integración opcional de un conmutador de sensor de punto de rocío
  • El delta T necesario en las vigas frías es muy bajo, lo que hace que resulte esencial su administración


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Energy Valve



Problemas comunes en aplicaciones de viga fría y por qué debería elegir la Belimo Energy Valve™

Las grandes enfriadoras de agua son dinámicas por naturaleza y sufren fluctuaciones de presión causadas por la velocidad de la bomba y los cambios de la posición de la válvula. Los sistemas con equilibrado estático, como el propio nombre sugiere, son incapaces de ocuparse de estos cambios dinámicos y, por tanto, los caudales a través de cada unidad fluctúan con los cambios de presión.
La función de equilibrado dinámico de la válvula independiente de la presión se ocupa de las fluctuaciones de presión en el sistema y garantiza que el caudal se mantenga en el punto de consigna definido.

Dynamic Balancing of a Chilled Beam


Las temperaturas bajas del agua y un control de la humedad insuficiente pueden provocar la formación de condensado en la viga fría y ocasionar posteriormente daños en el mobiliario de oficina, cuyo coste puede ser elevado. Sin embargo, las temperaturas del agua de alimentación prudentes pueden tener como resultado una capacidad de refrigeración insuficiente.



Condensation of humid air on the cold coil surface. The supplied cooling water needs to be above the indoor dew point to prevent condensation

Mediante el uso del caudalímetro de inmersión más preciso y sensible de la Belimo Energy Valve™, los sistemas DDC (Direct Digital Control) son capaces de detectar y cerrar caudales de agua antes de que se forme condensado en las vigas frías. Los datos fiables de las temperaturas del ambiente y del agua son la clave para maximizar el rendimiento de la viga fría, a la vez que se minimiza el riesgo de formación de condensado. Puede utilizarse un sensor de temperatura/humedad exterior, como el Belimo 22UTH-11, para medir las condiciones del aire exterior y adaptar el control del climatizador correspondientemente.

El aire suministrado al espacio ocupado y el aire distribuido por la sala pasan por las bobinas de la viga fría. El punto de rocío interior debe mantenerse por debajo de la temperatura superficial de la bobina de la viga fría para evitar que caiga del techo agua de condensación.

El sistema de aire primario en el climatizador se utiliza para compensar la carga latente del ambiente y suele mantener el punto de rocío interior a una temperatura de 13 °C [55 °F] o inferior para evitar la condensación. Asimismo, la temperatura del agua suministrada a las vigas frías suele mantenerse entre 14 °C [58 °F] y 16 °C [60 °F], suficientemente por encima del punto de rocío del ambiente.

Consejo profesional

Consulte los estándares locales relativos a las temperaturas de aire y valores de humedad ambiental recomendados (o los valores máximos), así como las temperaturas del agua de refrigeración recomendadas. Si las cargas de refrigeración en la sala o en grandes superficies de refrigeración son menores, las temperaturas del agua de refrigeración pueden aumentarse algunos grados (por ejemplo, hasta 18 °C). Debería seguir siendo posible mantener una refrigeración suficiente en la sala y, por lo tanto, puede realizarse la deshumidificación con un método que ahorre energía.

Ejemplo de aplicación

En la figura, la viga fría no está funcionando conforme a lo esperado. El caudal del agua de diseño debería ser de 0,12 l/s [1,9 GPM], con el delta T en 3 °C [1,5 °F], y una presión diferencial en el circuito de 1 bar [14,5 PSI]. No obstante, debido a los cambios de presión en el sistema, el delta P aumenta de 1 a 2 bar [14,5 a 29 PSI] y resultan necesarias cargas diferentes. La viga fría recibe un 25 % más de agua que con el caudal de diseño. Esto tiene como resultado un confort deficiente en el ambiente y reduce la eficiencia de la transferencia de calor.

Chilled beam with a pressure dependent valve
El uso de una válvula independiente de la presión mecánica, PIQCV, garantiza el caudal de diseño de 0,12 l/s [1,9 GPM], incluso si se producen fluctuaciones de presión en el sistema. Como resultado, el control y el confort mejoran.

Chilled beam using a mechanical PI valve

La Energy Valve mantiene el caudal en el valor de diseño, independientemente de las fluctuaciones de presión, en un valor de 0,12 l/s [1,9 GPM]. También gestiona el delta T en la bobina y proporciona todos los datos esenciales en relación con el caudal, las temperaturas y la energía al sistema de gestión del edificio. Mediante el uso de los datos disponibles de la EV, hay disponibles muchas otras características de valor añadido como la detección temprana de posibles problemas de condensado.



Chilled beam using an Energy Valve

Como se muestra en la parte inferior, la Energy Valve está en la misma red que el sensor y el ordenador de cabecera del sistema de gestión del edificio. El sistema de gestión del edificio observa la temperatura del caudal de agua y calcula el punto de rocío, utilizando los datos de humedad relativa y de temperatura de la unidad de ambiente. El sistema de gestión del edificio ha detectado que la temperatura del agua de entrada se encuentra en el punto de rocío y ha ordenado a la válvula que se cierre, a fin de evitar la formación de condensado en la unidad. El gestor del Delta-T mantiene sus vigas optimizadas cuando los caudales de aire en la bobina varían.



Chilled beam using an Energy Valve, with the BMS calculating the dew point with the input from a room sensor