Hispanopedia WikiEl enfriamiento gratuito es un método económico que aprovecha las bajas temperaturas del aire exterior para enfriar agua, la cual puede utilizarse en procesos industriales o sistemas de aire acondicionado . El agua enfriada puede utilizarse de inmediato o almacenarse a corto o largo plazo. Cuando la temperatura exterior es inferior a la interior, este sistema utiliza el aire exterior frío como fuente de enfriamiento gratuito. De esta manera, el sistema reemplaza al enfriador de los sistemas de aire acondicionado tradicionales, logrando el mismo resultado de enfriamiento. Estos sistemas pueden diseñarse para edificios individuales o redes de enfriamiento urbanas .
Operación
Para una versión impulsada por energía humana, consulte yakhchal .
Cuando la temperatura ambiente desciende a una temperatura determinada, una válvula moduladora permite que toda o parte del agua enfriada evite un enfriador existente y circule por el sistema de enfriamiento gratuito, que consume menos energía y utiliza la menor temperatura ambiente para enfriar el agua del sistema. [ 1 ]
Esto se puede lograr instalando un enfriador de aire forzado junto con cualquier enfriadora existente o de forma independiente. Durante bajas temperaturas ambiente, una instalación puede prescindir de una enfriadora existente, lo que proporciona ahorros de energía de hasta un 75 %, sin comprometer los requisitos de refrigeración. [ 2 ]
En los meses de invierno, en los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado ( HVAC ), los espacios interiores de los grandes edificios comerciales pueden necesitar refrigeración, incluso mientras que los espacios perimetrales pueden necesitar calefacción. [ 3 ] La refrigeración gratuita es la producción de agua fría sin el uso de un enfriador , y puede utilizarse generalmente a finales de otoño, invierno y principios de primavera, en zonas templadas . [ 4 ] La refrigeración gratuita no es completamente gratuita ya que el enfriador sigue en funcionamiento.
Métodos
Suponiendo que el sistema pueda utilizar refrigeración gratuita, existen tres formas de hacerlo:
Ciclo del filtro
El agua de la torre de refrigeración puede conectarse directamente al flujo del circuito de agua fría . Si la torre de refrigeración es abierta, se requiere un filtro para eliminar cualquier residuo que pueda acumularse en su interior. El ahorro de costes se debe al menor consumo de energía del enfriador de agua . Sin embargo, este método conlleva un mayor riesgo de corrosión.
Intercambiador de calor de placas y bastidores
Un intercambiador de calor transfiere el calor directamente del circuito de agua fría al circuito de la torre de refrigeración. El intercambiador mantiene el agua de la torre de refrigeración separada del refrigerante que circula por las serpentinas. De esta forma, el agua de la enfriadora se preenfría y el edificio se refrigera con líquido refrigerante . El ahorro energético se debe a la menor carga de la enfriadora y, por consiguiente, a la reducción del consumo energético. Sin embargo, el coste aumenta debido a que la bomba debe compensar las diferencias de presión.
Migración por refrigeración
Un sistema de válvulas dentro del enfriador de agua abre un paso directo entre el condensador y el evaporador . El fluido relativamente caliente en el circuito del enfriador vaporiza el refrigerante, y la energía se transporta directamente al condensador, donde se enfría y condensa mediante el agua de la torre de enfriamiento. [ 3 ] Este método se basa en la idea de que el refrigerante tiende a moverse hacia el punto más frío en un circuito de refrigeración. El ahorro de costos asociado con este método se debe a la inactividad del compresor, ya que el soplador, los ventiladores y las bombas están en funcionamiento.
Estaciones
Alta temperatura ambiente
Cuando la temperatura del agua de retorno del proceso es igual o inferior a la temperatura ambiente, el enfriamiento gratuito no es adecuado. La válvula de tres vías del sistema desviará el intercambiador de calor de enfriamiento gratuito y dirigirá el flujo de fluido a través de los enfriadores para enfriarlo hasta la temperatura de consigna requerida.
Operación de mitad de temporada
Para el funcionamiento a mitad de temporada, el agua se enfría parcialmente mediante el compresor y parcialmente por la temperatura ambiente. El porcentaje de enfriamiento gratuito alcanzado a mitad de temporada depende de las temperaturas estacionales, aunque el enfriamiento gratuito parcial comienza cuando la temperatura ambiente es 1 °C inferior a la temperatura del agua de retorno del proceso. El agua se enfría parcialmente mediante el enfriador gratuito y luego fluye a través de los enfriadores para alcanzar la temperatura de consigna requerida.
Operación de invierno
En invierno, cuando las temperaturas exteriores son suficientemente bajas, el agua se enfría únicamente mediante la serpentina de enfriamiento libre. [ 5 ] Esto permite que los compresores de los enfriadores dejen de funcionar, ahorrando cantidades significativas de energía. La única energía eléctrica utilizada durante el funcionamiento en invierno es para el funcionamiento de los ventiladores. Esto se logra cuando la temperatura ambiente es de 3 °C a 5 °C inferior a la temperatura del agua de suministro del proceso.
Limitaciones
La congelación puede ocurrir cuando la temperatura ambiente desciende por debajo de 0 °C . Otra limitación es la diferencia de temperatura a través del intercambiador de calor. Un intercambiador de calor con una diferencia de temperatura muy baja puede resultar económicamente inviable. La rentabilidad del intercambiador de calor permite una temperatura mínima del agua de refrigeración libre de aproximadamente 5 °C . [ 4 ]
Centros de datos, salas de servidores y estaciones base GSM
eficiencia energética
Reino Unido : En 2013, el Ministro de Hacienda, George Osborne, acordó eximir a los centros de datos del Compromiso de Reducción de Carbono (CRC) y permitirles elaborar su propio Acuerdo sobre el Cambio Climático (CCA). Esto también fue reconocido por la nueva Comisión Europea, que se comprometió a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero de la UE en un 40 % para 2030. La refrigeración de centros de datos o salas de servidores requiere mucha energía; por lo tanto, la refrigeración gratuita puede ser una solución ideal para ahorrar energía. [ 6 ]
Tipos
Existen dos opciones de refrigeración gratuita para centros de datos, salas de servidores y estaciones base GSM: una serpentina de refrigeración integrada y una enfriadora que funciona junto con una unidad de refrigeración externa. Las enfriadoras integradas son ideales para instalaciones con espacio limitado y ofrecen una alta eficiencia energética . Estas unidades incorporan componentes de alta calidad, como compresores scroll y de tornillo, ventiladores axiales y válvulas moduladoras de tres vías.
La otra opción es un enfriador libre independiente que tiene mayor capacidad de intercambio de calor, ya que está dimensionado para maximizar la eficiencia, lo que permite una mayor superficie para la transferencia de energía térmica. Los enfriadores libres independientes han demostrado ahorros de energía de hasta un 70 %.
Véase también
Referencias
- ↑ "¿Qué es la refrigeración gratuita y cómo se consigue?" . www.lacltd.uk.com . Consultado el 14 de septiembre de 2025 .
- ↑ Posladek, Gina. "MSc Sistemas Energéticos y Medio Ambiente" (PDF) . Universidad de Strathclyde . Consultado el 5 de octubre de 2010 .
- 1 2 McQuiston, Faye C., Jerald D. Parker y Jeffrey D. Spitler. Calefacción, ventilación y aire acondicionado . Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2005.
- 1 2 Kelly, David W. "Consideraciones sobre refrigeración gratuita". Calefacción, tuberías, aire acondicionado (1996): 51-57.
- ↑ Comprensión del rendimiento de deshumidificación de los equipos de aire acondicionado en condiciones de carga parcial . Enero de 2006.
- ↑ Mortleman, Jim (6 de diciembre de 2013). "El ministro de Hacienda, George Osborne, anuncia una exención del impuesto al carbono para los centros de datos en su Declaración de Otoño" . www.computerweekly.com . Consultado el 24 de febrero de 2015 .
- Calefacción, ventilación y aire acondicionado