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Free cooling: qué es, cómo funciona y dónde se utiliza

El Free cooling es un sistema capaz de aprovechar la diferencia de temperatura con el entorno exterior para enfriar los espacios interiores sin necesidad de utilizar sistemas de refrigeración

Con la llegada de la temporada de verano y el aumento de las temperaturas, cada vez se recurre más al aire acondicionado. A veces se utiliza el aire acondicionado de manera excesiva, llegando a convertirse en un riesgo para la salud y un problema en términos de consumo energético.

Para reducir el uso excesivo de los sistemas de enfriamiento y contener los gastos, existen soluciones que aprovechan al máximo las condiciones climáticas externas, especialmente cuando son más confortables que el ambiente interior.

Una de ellas es la tecnología Free cooling, un sistema de climatización natural que se puede lograr incluso a través de un simple sistema de ventilación mecánica.

La ventilación mecánica es un recurso importante para abordar de manera efectiva el problema de la contaminación en interiores. Además, se usa para prevenir posibles riesgos para la salud de los ocupantes de los edificios.

Por otro lado, los mejores sistemas de ventilación mecánica controlada están equipados con free cooling. Es fundamental conocer también las herramientas adecuadas para poder diseñar de manera óptima este tipo de instalaciones. De hecho, solo con un software BIM de instalaciones MEP puedes modelar de la mejor manera todas las fases del proyecto, desde la concepción hasta la realización.

VMC - Edificius-MEP software

Ventilación Mecánica Controlada – Edificius MEP software

¿Qué es el Free cooling?

El Free cooling permite enfriar los espacios interiores aprovechando solo el aire exterior de renovación, en momentos en los que este es más confortable que el interior. Aprovecha la diferencia de temperatura con el entorno exterior para enfriar los espacios interiores, sin la necesidad de utilizar el sistema de refrigeración y por lo tanto consumiendo menos energía.

Se trata de una tecnología muy utilizada en el ámbito industrial, en los centros comerciales y en las instalaciones deportivas. Sin embargo, también se está extendiendo en el ámbito doméstico.

De hecho, en el ámbito doméstico este mecanismo puede ser útil especialmente en verano. Por ejemplo, cuando por la noche la temperatura exterior es más fresca que la interior. De todos modos, también es posible utilizarlo durante las estaciones intermedias.

Tipos de enfriamiento natural

Existen 2 tipos de enfriamiento natural:

  1. Free cooling directo: Se produce cuando se introduce aire exterior directamente en un ambiente interior que tiene una temperatura más alta que la exterior. Por ejemplo, mediante el uso de un sistema de ventilación mecánica.
  2. Free cooling indirecto: Se produce cuando la temperatura a la que se encuentra la fuente fría se transfiere al circuito de distribución interno a través de un intercambiador de calor. Por ejemplo, en los sistemas geotérmicos se puede decidir aislar la bomba de calor y hacer interactuar, a través de un intercambiador, el circuito de distribución interno con la mezcla proveniente de la sonda a la temperatura del suelo. La bomba de calor no consumirá energía eléctrica. El enfriamiento libre de los espacios se realiza sin aporte de electricidad.

1. Free cooling directo

Este tipo de sistema se puede implementar tanto con sistemas de aire de volumen variable como constante. Es particularmente adecuado para las regiones mediterráneas, donde la humedad rara vez supera el 70% durante la mayor parte del año.

El free cooling directo es el más elegido por los grandes locales comerciales que necesitan mantenerse frescos incluso cuando están muy concurridos. Se hace que el aire exterior, generalmente más frío que el interior, circule en los espacios, contribuyendo a oxigenar y refrescar la estancia de los visitantes. Por su naturaleza, el free cooling directo también es adecuado para las estaciones intermedias.

2. Free cooling indirecto

En este tipo de sistema, el agua del circuito de distribución se enfría utilizando dos fuentes: un sistema geotérmico con una bomba de calor o aire exterior.

En los sistemas geotérmicos con distribución mediante paneles radiantes, se puede enfriar naturalmente los espacios haciendo circular en los paneles radiantes el agua de retorno de las sondas geotérmicas, aislando con un bypass la bomba de calor. La temperatura adquirida del suelo se transfiere al circuito de distribución gracias a un simple intercambiador de calor.

También se puede utilizar el aire exterior para enfriar el agua del sistema, pero en este caso deben existir condiciones climáticas favorables sin temperaturas exteriores demasiado altas.

Ventilación mecánica controlada con free cooling

La ventilación mecánica controlada (VMC) es un sistema diseñado para garantizar el intercambio de aire entre el interior y el exterior de los edificios. Durante este proceso, se gestionan y mantienen los principales parámetros que influyen en la calidad del aire, como la temperatura y la humedad.

¿Cómo funciona?

El funcionamiento de estos sistemas es sencillo: el aire interior se expulsa pasando primero por un intercambiador de calor que tiene precisamente la función de retener parte del calor.

El paso siguiente consiste en tomar el aire del exterior y hacerlo entrar. También el aire exterior pasa por el mismo intercambiador mencionado anteriormente, que le transmitirá el calor almacenado previamente.

Factores críticos

Durante los periodos estivales caracterizados por un intenso calor, la alta humedad se convierte en un factor crítico que acentúa la percepción del calor. La mayoría de los sistemas de ventilación mecánica controlada están equipados con dispositivos de deshumidificación que contribuyen a mitigar este efecto.

Además, los sistemas de ventilación mecánica con free cooling permiten un intercambio eficaz del aire caliente estival, especialmente durante las horas nocturnas, aprovechando el enfriamiento y la deshumidificación natural del aire exterior. Esta tecnología aprovecha la diferencia de temperatura entre los espacios interiores y exteriores para garantizar confort sin necesidad de utilizar el aire acondicionado.

¿Por qué es importante?

A través de la adopción de esta tecnología, el sistema regula automáticamente la actividad del intercambiador de calor en función de la temperatura del aire exterior. Esto reduce de manera significativa los consumos energéticos. Además, los sistemas de VMC no solo aseguran la calidad del aire en los espacios interiores, sino que también ofrecen una oportunidad concreta para reducir los consumos energéticos asociados al enfriamiento estival.

Por otro lado, los consumos energéticos de los sistemas de VMC con free cooling son considerablemente inferiores a los sistemas de climatización tradicionales, incluso aquellos con la mejor clasificación energética, lo que los convierte en una solución altamente eficiente desde el punto de vista energético.

Free cooling: ventajas y desventajas

El sistema de enfriamiento libre de los espacios aprovecha solo la diferencia de temperatura con el entorno exterior.

Por lo tanto, un sistema de free cooling:

  • no necesita un sistema de refrigeración especial, es decir, máquinas destinadas a favorecer el intercambio térmico. Por lo tanto, gracias a su funcionamiento con un consumo nulo de energía para la climatización del aire, también permite un ahorro significativo en las facturas.
  • es un sistema basado en una tecnología simple que requiere poco mantenimiento, principalmente relacionado con la limpieza periódica del radiador.

Entre las desventajas, sin embargo, se encuentran:

  • Una potencia disipada reducida en comparación con otros sistemas. Esto se traduce en una menor eficacia de disipación del calor y su dependencia de las condiciones ambientales.
  • Además, siempre es necesario prever la presencia de sistemas de climatización dedicados configurados adecuadamente para tener en cuenta también el sistema de free cooling.
  • Adoptar esta tecnología, donde el clima lo permita, presupone una inversión inicial más alta en comparación con la requerida por los sistemas de expansión directa o de agua refrigerada sin free cooling. Por lo tanto, a menudo se descarta debido a la miopía generalizada en la evaluación de los retornos económicos a largo plazo.
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