Recordemos primero que existen tres modos posibles para la regulación de los ventiladores de techo:
- Manual
- Gestión automática con termostato
- Gestión totalmente automática
Estos tres modos afectan al cálculo de los grados-hora (GH), así como a los valores de Cep y Cepn,r.
¿Cuál es el beneficio de estos modos de regulación en el marco del cálculo RE2020? Esto es lo que explicaremos a continuación en este artículo.
Aclarar la teoría y presentar cálculos
Esta publicación presenta primero el marco teórico de los cálculos, con el objetivo de clarificarlo.
Se complementa al final con un conjunto de simulaciones particularmente útiles para los despachos de ingeniería. Para la parte dedicada a los cálculos, nos basamos en los trabajos de Maxime Jaymond, director de los despachos de ingeniería New Energie Concept & Carbone.
Las simulaciones permiten medir el impacto de la justificación y de los modos de regulación en los cálculos regulatorios para un edificio tipo de la zona mediterránea.
Tres modos, tres prestaciones
En el modo manual, es el usuario quien activa el ventilador de techo y ajusta la velocidad según su percepción. El cálculo térmico se basará entonces en valores convencionales.
En el modo gestión automática con termostato, el termostato activa primero el ventilador a caudal intermedio (el motor de cálculo toma como base el 60 % del valor del caudal máximo).
En el modo gestión totalmente automática, el usuario no tiene control sobre la activación ni sobre la velocidad máxima del ventilador. No obstante, en ciertas configuraciones, la ganancia respecto al modo manual puede ser muy significativa.
Para recordar, en RE2020, el caudal de aire se utiliza para determinar el valor de la velocidad del aire mediante la fórmula: [Velocidad del aire] = 0,0032 × [Caudal de aire en m3/h ÷ Volumen del espacio ventilado en m3].
¿Qué es la histéresis?
La histéresis es un fenómeno físico en el que un sistema no vuelve inmediatamente a su estado inicial después de un cambio, incluso si la causa de dicho cambio ha desaparecido.
Se manifiesta como un retraso, una inercia o una diferencia entre el cambio realizado y la reacción del sistema. Es como si el sistema tuviera una “memoria” de lo que sucedió previamente.
Por ejemplo, tomemos un imán y un clip. Cuando acercamos el imán al clip, este es atraído por el imán. Sin embargo, incluso después de alejar el imán, el clip permanece magnetizado durante un tiempo antes de volver a su estado no magnetizado.
En el caso de las regulaciones de calefacción con termostato, se introduce deliberadamente histéresis en el control para que la temperatura de arranque sea diferente de la de apagado. Esto evita activaciones y desactivaciones frecuentes del sistema de calefacción. Por ejemplo, la calefacción puede activarse cuando la temperatura baja de 19,0 °C y desactivarse cuando supera los 20 °C, creando así una histéresis de 1 °C. La temperatura se considera regulada a 19,5 °C (con un margen de ±0,5 °C).
En el contexto de los ventiladores de aire, la histéresis refleja la diferencia entre la temperatura medida y la activación de una reacción del usuario (como una acción manual) o de un proceso automático (como un termostato o un modo totalmente automático), en relación con el confort térmico.
¡No teman a los parámetros básicos de la histéresis!
La tabla que se muestra a continuación, que explica el cálculo del impacto de los ventiladores de aire en RE2020, puede parecer intimidante a primera vista, pero sigue siendo accesible con algunas explicaciones sencillas.
Aquí están los conceptos principales útiles para comprender esta tabla:
- QVair: caudal de aire. max corresponde al valor máximo; int corresponde al valor intermedio (60% del máximo).
- θop: temperatura operativa. Se basa por un lado en la temperatura interior y por otro en la temperatura radiante (radiación de las superficies).
- θop_arr: temperatura operativa de parada.
- θadap: temperatura adaptativa (para tener en cuenta el confort adaptativo[i]).
- θv1: temperatura operativa de activación en caudal intermedio.
- θv2: temperatura operativa de activación en caudal máximo.
- Δθop1: diferencia entre la temperatura de parada y la temperatura de activación del caudal intermedio, sin considerar el confort adaptativo.
- Δθop2: diferencia entre la temperatura de activación del caudal intermedio y la temperatura de activación del caudal máximo, sin considerar el confort adaptativo.
- Δθop3: diferencia entre la temperatura de parada y la temperatura de activación del caudal intermedio, considerando el confort adaptativo.
Los parámetros básicos de la histéresis son los tres últimos valores mencionados arriba: expresan los valores que permiten activar el ventilador de techo en caudal intermedio y caudal máximo a partir de la temperatura de consigna (y, para el tercero, ajustando la temperatura de consigna para considerar el confort adaptativo). Cabe destacar que el termostato no se basa en la temperatura operativa, sino únicamente en la temperatura del aire ambiente (no integra la temperatura radiante). Los valores a introducir son los proporcionados por el fabricante, que tienen en cuenta las características del sensor del termostato que equipa el ventilador de techo. Para dar una idea de los valores esperados, en el cálculo del modo manual, estos tres parámetros básicos toman, respectivamente, los valores de 2°C, 4°C y 1°C.
¿Qué valores introducir para el Samarat en versión con termostato?
Los tres valores a introducir en el cálculo son los siguientes:
- Δθop1: 0 °C
- Δθop2: 2 °C
- Δθop3: 0 °C
Las ganancias variarán de un proyecto a otro, pero la gestión automática con termostato generalmente ofrece mejores resultados en GH que la gestión manual.
Simulaciones de cálculo para un edificio de viviendas colectivas en la zona H3
Para las simulaciones, hemos mantenido las mismas hipótesis que en nuestro artículo « Viviendas colectivas en la zona mediterránea: cómo cumplir con las restricciones RE2020».
El edificio de referencia tiene una superficie de 2.233 m², cuenta con 36 viviendas en R+2 y 2 niveles de sótano. Además, dispone de un local comercial.
Dado que nuestras acciones no tienen impacto sobre el Bbio, nos centramos en los siguientes indicadores: GH (en zonas cruzadas y no cruzadas), Cep y Cepn,r.
Se debe destacar que no se observó una diferencia significativa entre los resultados de Cep y Cepn,r. Por ello, agrupamos ambos resultados en una sola columna.
El escenario inicial se basa en una zona ruidosa (BR2/3) sin climatización.
1) Impacto de la justificación de los valores frente a una simple declaración
Recordemos que, para poder introducir un valor justificado, es necesario presentar una medición obtenida mediante un ensayo en un laboratorio independiente y acreditado según la norma NF EN ISO/CEI 17025 por COFRAC o equivalente. La norma utilizada para el ensayo es la NF EN IEC 60879 (medición del caudal de aire y de la potencia).
Este ensayo de laboratorio se ha realizado para el Samarat y está a disposición de los despachos de ingeniería.
| Configuración | Cep (máx. 71,7) & Cepn,r (máx. 71,6) |
GH zona cruzada (máx. 1250) |
GH zona no cruzada (máx. 1250) |
| Inicial: Base con complemento de ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) + todas las salas de estar (día) e aislamiento reforzado (muros R=4,1; techo R=7,3; planta baja R=4,65 y cajas Uc=0,8) Ventiladores con caudal declarado 11.882 m³/h y potencia declarada 42,4 W |
58,3 | 669,6 | 1130,3 |
| Inicial con ventiladores de caudal 11.882 m³/h justificado y potencia 42,4 W declarada[ii] |
57 |
616,7 |
1005,7 |
| Inicial con ventiladores de caudal 11.882 m³/h declarado y potencia 42,4 W justificada |
58,1 |
666,6 |
1119,4 |
| Inicial con ventiladores de caudal 11.882 m³/h justificado y potencia 42,4 W justificada |
56,7 |
613,9 |
995,5 |
Los resultados muestran varios puntos muy importantes:
- la justificación tiene un impacto considerable en los GH, especialmente en las zonas no cruzadas,
- el hecho de justificar la potencia tiene poca repercusión en el valor Cep. De hecho, los ventiladores de techo son muy eficientes energéticamente y su influencia sobre los indicadores de consumo energético sigue siendo marginal.
2) Impacto del modo de regulación de los ventiladores de techo
Las simulaciones se basan en los valores de histéresis mencionados más arriba (Δθop1: 0°C; Δθop2: 2°C y Δθop3: 0°C) para los modos de regulación: gestión automática con termostato por un lado, y gestión totalmente automática por otro.
Para el modo de gestión totalmente automática, la temperatura de referencia es de 26°C.
Los valores corresponden siempre al Samarat.
| Configuración | Cep (máx 71,7) & Cepn,r (máx 71,6) |
GH zona atravesante (máx 1250) |
GH zona no atravesante (máx 1250) |
| Inicial: Base con complemento ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) + todos los salones (día) e aislamiento reforzado (muros R=4,1; techo R=7,3; planta baja R=4,65 y cajones Uc=0,8) Ventiladores con caudal 11882 m³/h declarado, y potencia 42,4W declarada |
58,3 | 669,6 | 1130,3 |
| Inicial con gestión automática con termostato | 57,3 (-2%) |
584,6 (-13%) |
1006,6 (-11%) |
| Inicial con gestión totalmente automática | 57,3 (-2%) |
584,6 (-13%) |
1006,6 (-11%) |
| Inicial con gestión automática con termostato + caudal y potencia justificados | 55,8 (-4%) |
533,2 (-20%) |
886,5 (-22%) |
| Inicial con gestión totalmente automática + caudal y potencia justificados | 55,8 (-4%) |
533,2 (-20%) |
886,5 (-22%) |
Se observa una vez más que los ventiladores de techo, siempre que se les permita beneficiarse de un modo de gestión mejorado, permiten una reducción muy significativa de los GH.
También hay que señalar que, tan pronto como se combinan rendimientos justificados con un modo de gestión avanzado, las ganancias son considerables, incluso en términos de mejora de Cep y Cepn,r.
Finalmente, podemos notar que con una configuración equivalente de histéresis y con una temperatura de 26°C, ambos modos conducen a los mismos valores.
Así, en el proyecto que presentamos en un artículo anterior, la ganancia supera el 20% en los GH y el 4% en los coeficientes de energía primaria.
Los técnicos en climatización suelen rivalizar en ingenio para obtener décimas de puntos en Cep. Con este tipo de configuración, ahora disponen de una nueva herramienta en su repertorio.
[i] Véase nuestro artículo sobre el tema: « Confort térmico estival y ventiladores de techo: ¿se puede cuantificar nuestra sensación térmica? »: https://www.brasseurs-air-re2020.com/es/confort-termico-estival-y-ventiladores-de-techo-se-puede-cuantificar-nuestra-sensacion-termica/
[ii] En la tabla, mostramos configuraciones en las que el caudal de aire está justificado y la potencia simplemente declarada. El interés de este enfoque se centra en el cálculo, para poder medir el impacto de cada una de estas dos magnitudes. En la práctica, el ensayo de laboratorio según la norma NF EN IEC 60879 permite obtener ambos valores. Así, siempre que se realiza el ensayo, los valores de caudal y potencia están ambos justificados.