Techo refrigerante

Los techos fríos se instalan en el techo para refrigerar silenciosamente y sin corrientes el espacio inferior. Cada unidad consta de una tubería de agua refrigerada de pequeño diámetro en forma de S, fijada a la cara superior de un panel, normalmente metálico fino aunque también puede ser de placa de yeso. En algunos sistemas las tuberías están embebidas en el panel.

El panel se enfría en contacto con las tuberías y refrigera el espacio por convección y radiación (hasta 40% radiante). A menudo se coloca aislamiento sobre las tuberías y el panel para minimizar el enfriamiento no controlado del espacio superior. El usuario debe incluirlo en la definición del cerramiento.

Una ventaja es que pueden instalarse en una cámara de techo poco profunda, útil en edificios con poca altura libre. Sin embargo, su potencia limitada los hace inadecuados para zonas con ganancias medias o altas. La capacidad máxima es del orden de 70 W/m2.

Los sistemas de techo frío requieren ventilación independiente para aportar aire fresco.

Puede evitarse la condensación del aire en el techo frío deteniendo el caudal de agua según la temperatura de punto de rocío del recinto.

Consejo: Los techos refrigerantes pueden conectarse a circuitos de agua fría alimentados por enfriadoras o por GSHP .

Techos fríos y vigas frías

Las imágenes siguientes (reproducidas con permiso de CIBSE) ilustran la diferencia entre los techos refrigerantes descritos aquí y las vigas frías.

CIBSE KS03 Figure 12

CIBSE Guide H Fig 5.79

En HVAC de DesignBuilder hay dos tipos de techo refrigerante disponibles:

• Caudal constante y
• Caudal variable.

Nota una ventaja del techo refrigerante de EnergyPlus caudal variable frente al techo refrigerante de caudal constante es que se puede dimensionar automáticamente por completo.

Al utilizar la opción de actividad de HVAC Detallado, los techos refrigerantes se regulan únicamente mediante los controles del sistema radiante definidos para el componente y no mediante un termostato de zona como el utilizado en los sistemas de aire forzado. Si el sistema radiante presta servicio a una zona con equipos de aire forzado, seguirá el orden de prioridad establecido por el termostato de zona, pero basará su respuesta en los controles definidos por el usuario para el sistema radiante.

Al utilizar la opción de actividad de HVAC Simple, los techos refrigerantes se regulan mediante los controles habituales de temperatura de consigna de refrigeración de la zona HVAC.

Nota importante: Al menos una construcción de techo o cubierta de las zonas que contienen techos refrigerantes debe ser una construcción especial con fuente interna que incorpore los detalles del sistema de tuberías embebidas. Consulte Fuente interna en Construcciones para obtener más información.

Los componentes HVAC de techo refrigerante se colocan, editan y eliminan en el nivel de zona HVAC . Para editar los datos asociados a un techo refrigerante, primero selecciónelo situando el cursor sobre él y haciendo clic. Después puede acceder al cuadro de edición haciendo clic con el botón derecho y seleccionando la opción Editar componente seleccionado o seleccionando la herramienta Editar componente seleccionado en la barra de herramientas.

Consejo: Puede encontrarse información útil sobre techos y vigas frías en https://www.feta.co.uk/uploaded_images/files/CBCA/Chilled%20Beams%20Brochure_Final%207%20%28web%29.pdf

Pestaña Destino

Al editar los atributos de un techo refrigerante, se pueden aplicar los mismos cambios a unidades de otras zonas del mismo grupo de zonas HVAC. Para ello, seleccione los componentes necesarios en la pestaña Destino del cuadro de edición.

Resolución de problemas de techos refrigerantes

El modelo de techo de DesignBuilder EnergyPlus puede representar su funcionamiento real e investigar problemas como intermitencia, masa térmica, control, aislamiento y materiales superficiales. Sin embargo, su configuración y el buen control de temperatura requieren cuidado. Con DesignBuilder, si tiene problemas, consulte la lista siguiente.

1. Error de fuente interna ausente. Cada zona con techo frío en su zona HVAC debe incluir al menos una superficie o subsuperficie de techo con un cerramiento que tenga fuente interna. Si no se encuentra, DesignBuilder genera un error antes de intentar ejecutar la simulación.
2. Control lento. Los techos fríos reales suelen responder más lentamente que los sistemas de aire u otros radiantes, porque su masa térmica relativamente alta sigue absorbiendo calor de zona cuando el termostato deja de solicitar refrigeración y la bomba se detiene.
3. Intervalo de regulación. Otro factor menos importante que el punto 2 es que los techos fríos de caudal variable utilizan un intervalo de regulación para controlar el agua de las tuberías embebidas. Actúa como banda muerta y produce un intervalo de control de temperatura en lugar de una temperatura fija, incluso sin el retardo térmico.
4. La refrigeración insuficiente también puede ser habitual con techos fríos. Posibles causas:
5. Ganancias internas elevadas. Como regla orientativa, normalmente no es posible proporcionar mucho más de 70 W/m2 de refrigeración con techos refrigerantes. Las zonas con mayores ganancias necesitarán refrigeración adicional para lograr condiciones de confort. Esto es válido tanto para los sistemas reales como para los modelos de techo refrigerante de DesignBuilder EnergyPlus. La forma más sencilla de comprobar las ganancias internas frente a esta regla es utilizar la opción de visualización Normalizar , que muestra los resultados por superficie de suelo.
6. Refrigeración intermitente. El funcionamiento intermitente puede requerir un factor de dimensionamiento mayor para la zona HVAC, porque la masa térmica del techo retrasa la refrigeración del recinto respecto a las baterías. Por ejemplo, un edificio desocupado durante un fin de semana cálido debe enfriarse para el lunes. Con el factor predeterminado 1.15, el sistema se dimensiona para la consigna en condiciones estivales periódicas estacionarias más un margen del 15%. Ese 15% no bastará si se enciende a las 6am y debe alcanzar confort pocas horas después. Para funcionamiento intermitente se necesitan factores mucho mayores, p. ej. 2, o funcionamiento continuo, quizá reducido en ausencia. Si funciona continuamente, la envolvente debe estar muy bien aislada para evitar desperdicios.
7. Posición incorrecta de la fuente. Un error habitual es seleccionar una posición incorrecta para la fuente del techo frío. En un sistema bien diseñado las tuberías suelen estar justo debajo de la primera capa. Si se sitúan en el lado incorrecto, se refrigerará otra zona, el terreno o el exterior. En el cuadro Cerramientos hay una herramienta que facilita situar la fuente justo encima de la capa más interior.
8. Capa inferior conductora. El techo frío proporciona el control más eficiente y rápido cuando la capa superior es ligera y conductora. Sus paneles suelen tener una capa metálica fina entre fuente y recinto. Si la capa interior es aislante, por ejemplo una placa de techo, puede ser difícil proporcionar refrigeración suficiente.
9. Aislamiento. Sin buen aislamiento sobre la fuente del techo frío, gran parte de la refrigeración no llegará a la zona prevista: se perderá sin control hacia la zona superior, el exterior o el terreno. Quedará menos disponible y se producirá refrigeración insuficiente.
10. Cuando se utilizan junto con un suelo radiante en la zona superior, los techos fríos generan un error de EnergyPlus. EnergyPlus solo permite un objeto «fuente» por superficie y, por tanto, no puede situarse un techo frío y un suelo radiante en la misma superficie. Hay 2 soluciones posibles.
    1. Exporte el modelo DesignBuilder a EnergyPlus y combine ambos en un solo componente de fuente mediante IDF Editor.
    2. Inserte una «zona ficticia» muy fina entre el suelo radiante superior y el techo frío inferior. Incluya la mitad de la masa real en la superficie superior y la otra mitad en la inferior.

Consejo: Para diagnosticar algunos problemas puede ayudar ver temperaturas horarias interior y exterior y flujos térmicos seleccionando: Transferencia térmica superficial incluida la radiación solar (flujo térmico de suelos) o Temperatura superficial interior (para comprobar la temperatura superficial del techo frío).