¿Cómo ahorro energía en el aire acondicionado de la oficina?

energía en el aire acondicionado de la oficina

Aire acondicionado (falco, pixabay.com)

Seguro que os resultará familiar esta situación:

Hace unos meses entré en una empresa cuya zona de oficinas estaba situada en una planta alta pero que lindaba con el hall de entrada, sin separación: si entraba alguna visita, parte del calor (o del frío) escapaba. Habría unos 10 puestos de trabajo, rodeados por despachos. En más de la mitad de los puestos exteriores había un pequeño radiador de calor (una estufa eléctrica)

 

El sistema de aire acondicionado era centralizado y distribuido por tubos: en unos puntos hacía calor (los despachos que rodeaban a la zona diáfana) y en la zona diáfana hacía frío. La máquina tenía muchos años y daba continuamente problemas.

La ineficiencia del sistema de aire acondicionado provocaba un auténtico despilfarro de energía. Para que os hagáis una idea, eran tres máquinas con un consumo conjunto de unos 24 kW eléctricos (nominales). Si encienden por ejemplo 5 calefactores, podemos estar hablando de un incremento de 7,5 kW en el consumo.

La dirección muchas veces no presta excesiva atención a que el personal ponga radiadores puesto que sabe que tiene la obligación de proporcionar el adecuado confort a los empleados. Pero desde otro punto de vista, la dirección debería siempre hacer lo posible para que se trabaje con el máximo confort y la máxima eficiencia, al menor coste posible.

También es habitual en las oficinas que mientras unos trabajadores se quejan de calor otros se tengan que poner el abrigo por encontrarse cerca de rejillas mal ubicadas o simplemente porque el sistema global no se diseñó bien.

La mayor parte de los aparatos de aire acondicionado de nuestras casas (también en muchas oficinas) son bombas de calor, en muchos casos reversibles: tenemos frío en verano y calor en invierno.

¿Cuándo es interesante sustituir el equipo de aire acondicionado?

La sustitución de un equipo de aire acondicionado es rentable cuando los equipos tienen más de 12-15 años, puesto que presentan los siguientes inconvenientes:

  • Utilizan con toda probabilidad el gas refrigerante R22, un HCFC (cloro-flúor-carbono) que es muy perjudicial para la capa de ozono, prohibido desde el año 2015.
  • Funcionan todo/nada, es decir no regulan en función de las necesidades reales del local, no se ajustan a la demanda térmica
  • Dan muchos problemas de mantenimiento (elevado coste de reparaciones, prácticamente cada comienzo de temporada frío/calor)
  • Si han sustituido el gas refrigerante por otro para cumplir la normativa, lo hacen a costa de una pérdida de eficiencia que puede alcanzar el 30%.

Además, los avances tecnológicos hacen que en los aparatos actuales se obtenga más calor o frío para una misma cantidad de energía eléctrica, es decir son más eficientes.

¿Cómo podemos estimar el ahorro de energía en el aire acondicionado de la oficina cuando instalamos un equipo más eficiente?

Para saberlo, es preciso conocer qué es lo que consume una bomba de calor y cuánto calor o frío produce.

Observemos una placa de características de un aparato de aire acondicionado:

ahorro de energía en el aire acondicionado de la oficina

Placa de características bomba de calor

potencia de frío (cooling capacity): 5.200 W, es la cantidad de frío máximo que nos proporciona la máquina, para lo cual consume 2.100 W de energía eléctrica (cooling input)

potencia de calor (heating capacity): 5.280 W, es la cantidad de calor máximo que nos proporciona la máquina para lo cual consume 2.050 W de energía eléctrica (heating input)

Por lo tanto ya sabemos el calor o frío que vamos a obtener y lo que nos va a suponer en consumo eléctrico (el que va a aparecer en la factura).

De esta forma podemos interpretar mejor por qué se llaman bombas de calor a estos aparatos. Consumimos 2.100 W (2,1 kW) de electricidad de la red y obtenemos 5.200 W (5,2 kW) de calor. ¿Gasto 2 y saco 5? ¿Estamos creando energía?. Realmente obtenemos las 3 unidades “extra” del medio ambiente: estamos bombeando calor desde el exterior hasta nuestro edificio.

En verano enfriamos nuestra oficina a costa de calentar el exterior y viceversa, en invierno calentamos la oficina a base de enfriar (todavía más) el medio ambiente exterior.

Todos los equipos de aire acondicionado tienen esa información en las placas. El caso de este ejemplo es de un equipo de muchos años que como podemos ver utiliza R22 como refrigerante.

Con estos datos vamos a calcular dos coeficientes que definen a todas las bombas de calor (prescindimos de la estacionalidad de la que habla la nueva normativa por simplicidad):

EER: producción de frío/consumo de energía = 5.200/2.100 = 2,48, (coeficiente de operación en modo frío)

COP: producción de calor/consumo de energía = 5.280/2.050 = 2,58 (coeficiente de operación en modo calor)

Cuanto más altos sean EER y COP menos electricidad necesitaremos para generar el mismo frío/calor.

Establezcamos algunas hipótesis:

  • El equipo está consumiendo una potencia eléctrica que es la nominal (es decir, no lo ha aumentado por problemas en compresores, lo que es una hipótesis conservadora)
  • Suponemos que los datos de la placa de características son correctos: proporcionan el calor (o frío) que indican. También es una hipótesis conservadora: no se entra a valorar posibles obstrucciones, fugas de aire en conductos, longitudes de tubos muy largas y mal aisladas.
  • El diseño de la instalación es adecuado (es decir, no hay errores de bulto).

Con estos datos, ya sabemos la potencia calorífica que requiere el edificio/oficina/nave/sala para su correcta climatización, en nuestro ejemplo (será para una habitación algo grande), necesitamos 5,2 kW de calor. Seleccionemos un equipo que produzca ese calor pero con un coeficiente EER=4, mucho más eficiente.

El consumo de potencia eléctrica será: 5.200 / 4 = 1.300 W, en lugar de los 2,1 kW del equipo original. El ahorro por lo tanto es de 800 W.

Si imaginamos que se usa el aire acondicionado 6 meses a régimen nominal durante 8 horas al día:

Ahorro = 800 W x 6 meses x 30 días/mes x 8 h/día = 1.152 kWh. El equipo considerado es de baja potencia, para una habitación de unos 40 m2. Se comprende el considerable ahorro que se producirá para oficinas de muchos metros cuadrados. En el caso del ejemplo inicial el ahorro, considerando todos los factores, es muy elevado.

Un truco para hacer una estimación de las necesidades de frío/calor de una oficina es tomar 100 frigorías/h por cada m2.

Para el cálculo de los ahorros derivados de una sustitución de equipos, lo ideal sería:

  • conocer el perfil de demanda térmica del espacio a climatizar en función de los meses del año, este dato suele ser difícil de obtener
  • saber el consumo de energía eléctrica actual de los equipos, lo que solo es posible instalando analizadores de redes en días significativos
  • revisar el diseño y la situación actual de la instalación

Nota sobre las unidades

La enorme cantidad de unidades y sus prefijos (kilo-, mega-, giga-, etc.) sumada a que los medios de comunicación no suelen poner mucho cuidado (por ejemplo, hablan de 7 billones de seres humanos), hace muchas veces complicado distinguir de lo que nos están hablando.

Las unidades que se usan cuando se habla de climatización son kWh (preferiblemente) y kcal o su equivalente en frío, la frigoría.

  • 1 kWh = 860 kcal (unidad de energía)
  • 1 kW= 860 kcal/h (unidad de potencia)
  • Una frigoría = kilocaloría de frío (energía).
  • Una frigoría/h = kilocaloría/h de frío (potencia).

Una frigoría es una kilocaloría que estoy retirando de algún lugar para bajar su temperatura, en cierta forma es otra forma de llamar a la kilocaloría.

Es muy habitual la omisión de unidades y así se habla de aparatos de 10.000 frigorías cuando en realidad nos referimos a 10.000 frigorías/h (similar a cuando se habla de kilogramos de presión y se omite “por cm2“). Los aparatos siempre se seleccionan por potencia (kcal/h, frig/h o kW).

En el ejemplo de esta entrada, la máquina es de 5.220 W de frío (a 240V), o lo que es lo mismo:

5.220 W = 5,22 kW = 5,22 x 860 frigorías/h = 4.489 frig/h

Podéis ampliar información técnica acerca de las bombas de calor en este interesante artículo.

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