En la época actual, pasamos la mayor parte de nuestro tiempo en espacios interiores, lo que incluye nuestro tiempo en el trabajo, la escuela, tiendas, cafeterías, restaurantes, cines, teatros, clubes deportivos y, por supuesto, en nuestros hogares. Este hecho es especialmente significativo cuando consideramos que, en términos técnicos, la calidad del ambiente interior (IEQ) es de suma importancia.
La IEQ tiene un impacto directo en nuestra salud, bienestar y productividad, influyendo en el rendimiento laboral y en el aprendizaje de los niños, por ejemplo. Mantener una alta IEQ implica un consumo energético considerable, por lo que es esencial que las tecnologías encargadas de mantenerla sean altamente eficientes, respetuosas con el medio ambiente y de inversión razonable.
En el corazón de la IEQ se encuentran dos elementos principales: el confort térmico, que abarca la temperatura y humedad adecuadas, y la calidad del aire interior (CAI). Lograr una CAI óptima implica renovar el aire interior de manera efectiva y filtrar adecuadamente el aire. Al mismo tiempo, mantener un confort térmico adecuado implica proporcionar energía para la calefacción y refrigeración. Específicamente, esta energía es necesaria para:
- Acondicionar el aire exterior que entra en el edificio, lo cual incluye calefacción, refrigeración, y posiblemente, humidificación y deshumidificación.
- Compensar las ganancias y pérdidas de calor del edificio, que involucran la transferencia de energía a través de la envolvente del edificio debido a diferencias de temperatura, la carga térmica de los equipos eléctricos o la radiación solar.
Las unidades en azotea, conocidas como unidades rooftop (RTU), son dispositivos compactos e independientes que integran todos los componentes necesarios para la renovación eficiente del aire y el confort térmico interior, así como la generación de capacidad de refrigeración y calefacción. Para muchas tipologías de edificios y aplicaciones, las unidades rooftop se perfilan como la opción más idónea para una solución integral de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) en lugar de sistemas independientes de calefacción, refrigeración, ventilación y control. Esto se traduce en una alta eficiencia energética, confiabilidad de funcionamiento y bajos costos de inversión. Además, las unidades rooftop pueden estar equipadas con filtros de alta eficiencia que eliminan partículas dañinas del aire que se suministra al edificio y eliminan patógenos que pueden provocar enfermedades en el aire recirculado.
¿Qué son las Unidades Rooftop?
Para comprender plenamente el valor de las unidades en azotea, es importante explorar su historia. Estos sistemas surgieron en la década de 1980 y, en sus primeras versiones, eran considerados opciones de climatización básicas y económicas, con un funcionamiento rudimentario y componentes simples. No obstante, la tecnología ha avanzado considerablemente desde entonces.
Las unidades rooftop actuales son sistemas de climatización de última generación que destacan por su alta eficiencia energética y la flexibilidad en la adaptación a las condiciones de funcionamiento. Incorporan controles inteligentes que se integran con sistemas de gestión de edificios (BMS), lo que les permite configurarse y ajustar sus operaciones en función de las condiciones climáticas y del entorno en el que se encuentran.
Propósito de las Unidades Rooftop
La función principal de las unidades en azotea es proporcionar refrigeración y calefacción a demanda para garantizar el confort térmico en espacios interiores. Aquellas unidades que suministran aire exterior también contribuyen significativamente a mantener una CAI adecuada. Estos objetivos pueden lograrse a través de sistemas independientes que combinan diversas tecnologías, pero esta aproximación suele ser más complicada y costosa. Las unidades rooftop, por otro lado, simplifican el diseño y la instalación del sistema de climatización gracias a su diseño compacto y requisitos de espacio reducidos.
El Núcleo de las Unidades Rooftop
Las unidades rooftop se componen de varios elementos clave:
- Circuito de refrigeración: Este es el componente más crítico de la unidad en azotea y a menudo puede operar tanto en refrigeración como en calefacción. El circuito de refrigeración incluye componentes esenciales como el compresor, el evaporador, el condensador, la válvula de expansión y, por supuesto, el refrigerante.
- Ventiladores y economizador: La sección compuesta por ventiladores y un economizador se encarga de suministrar aire exterior y térmica al espacio. Los ventiladores generan el flujo de aire para distribuir el calor del ciclo de refrigeración y suministrar aire exterior, mientras que el economizador permite el enfriamiento gratuito, lo que reduce el consumo de energía. Esta sección también incorpora filtros de aire para purificar el aire suministrado al edificio.
Tipos de Unidades Rooftop
Las unidades en azotea desempeñan un papel esencial en la circulación y acondicionamiento del aire en edificios. Pueden extraer aire del interior, mezclarlo con aire exterior para ventilación, filtrarlo y ajustar su temperatura antes de distribuirlo mediante conductos a las áreas específicas del edificio a través de ventiladores. Existen varios tipos de unidades en azotea:
- Unidades de recirculación completa: Estas unidades no suministran aire exterior y solo acondicionan el aire interior, lo que es adecuado cuando la ventilación está asegurada por otros medios.
- Unidades con ventilador de impulsión y recirculación: Estas unidades suministran aire exterior pero no expulsan aire, lo que puede generar sobrepresión en el edificio. Esta opción es apropiada en edificios con baja estanqueidad al aire y puertas frecuentemente abiertas.
- Unidades con ventilador de impulsión, recirculación y salida de aire: Estas unidades son utilizadas para equilibrar las presiones en el edificio y pueden estar equipadas con ventiladores de extracción para controlar el equilibrio de presión.
- Unidades con ventilador de impulsión, ventilador de extracción, recirculación y recuperación de energía: Estas unidades incorporan componentes para recuperar energía del aire de salida, mejorando la eficiencia energética, especialmente en aplicaciones con una alta proporción de aire exterior.
Apoyo a la Lucha Contra el Cambio Climático y los Desafíos Ambientales
Las unidades en azotea están alineadas con el “Pacto Verde” europeo, una estrategia que busca que la Unión Europea alcance la neutralidad climática para 2050. Tres elementos clave de esta estrategia son la promoción de la tecnología de bombas de calor, la reducción del impacto de los refrigerantes y la promoción de la economía circular.
Tecnología de bomba de calor: Las bombas de calor aire-aire, utilizadas en unidades rooftop, pueden desempeñar un papel fundamental en la reducción de la dependencia de combustibles fósiles como el gas natural. Estas bombas de calor son altamente eficientes y utilizan electricidad producida cada vez más a partir de fuentes renovables, lo que las convierte en una alternativa ecológica.
Reducción del impacto de los refrigerantes: Las unidades rooftop utilizan refrigerantes con bajo potencial de calentamiento global (GWP) para reducir las emisiones de gases fluorados y cumplir con los objetivos de reducción de emisiones de la UE.
Razones Para Utilizar Unidades Rooftop
- Ventajas principales: Las unidades en azotea ofrecen soluciones integrales que abarcan desde el confort térmico hasta la calidad del aire en edificios en un solo sistema monobloque. Gracias a su diseño y capacidad de configuración, pueden adaptarse a la demanda y configuración actual, pasando de ser sistemas de climatización básicos a sistemas integrales capaces de proporcionar refrigeración, calefacción, ventilación, filtración, purificación del aire, humidificación, deshumidificación y enfriamiento gratuito según las necesidades.
Este enfoque simplifica la gestión del sistema de climatización en comparación con alternativas que requieren sistemas separados. Las unidades en azotea integran todas las funciones y componentes en un solo dispositivo, lo que mejora la eficiencia energética al optimizar el control del flujo de aire y el uso de energía. Además, la instalación de unidades rooftop es más sencilla y requiere menos tiempo y costos gracias a su diseño plug & play. Además, la eliminación del fluido intermedio para la transferencia de energía contribuye a la eficiencia energética general de los edificios. - Renovación efectiva del aire para una CAI adecuada: Las unidades rooftop tienen la capacidad de proporcionar la cantidad necesaria de aire exterior a la temperatura y humedad correctas a los espacios, garantizando una alta calidad del aire interior y el confort térmico adecuado. Estas unidades eliminan contaminantes y regulan la temperatura del aire interior, lo que mejora significativamente la calidad del aire que respiramos en espacios interiores.
- Cantidad adecuada de aire exterior y recuperación de calor para optimizar la energía: Las unidades en azotea equilibran la cantidad de aire exterior con la recirculación del aire interior para garantizar una CAI adecuada y minimizar el consumo de energía asociado al tratamiento del aire exterior. Además, pueden aprovechar la energía del aire de salida para calentar el aire exterior, lo que reduce aún más el consumo de energía.
- Flujo de aire variable integrado en la CAI y control del confort térmico: Las unidades en azotea cuentan con variadores de velocidad en los motores que permiten un control eficaz del rendimiento de los ventiladores. Esto facilita la adaptación precisa de los volúmenes de aire a las necesidades reales del edificio. Además, sensores de CO2 y dispositivos de volumen de aire variable (VAV) en los conductos aseguran que se cumplan los requisitos de CAI y temperatura en zonas de control individuales.
- Impacto en la eficiencia energética global del edificio: Dado que las unidades rooftop incorporan circuitos de refrigeración, la energía generada se transfiere directamente al aire de impulsión, eliminando la necesidad de un fluido intermedio y minimizando las pérdidas de energía. Esto contribuye a mejorar la eficiencia energética del edificio. Además, la función de enfriamiento gratuito, característica de muchas unidades en azotea, permite elegir entre recircular el aire interior o introducir aire exterior según las condiciones climáticas, lo que también contribuye a la eficiencia energética.
- Facilidad de instalación: Las unidades rooftop se caracterizan por su sencillez de instalación, que implica conectar la unidad a los conductos preinstalados y a la red eléctrica. Esto simplifica el proceso de instalación, reduce el tiempo y los costos asociados, y facilita el manejo de los instaladores. En muchos casos, las unidades en azotea se entregan completamente cargadas de fábrica con refrigerante, y pueden instalarse en la cubierta del edificio o en el suelo, con conductos ubicados fuera del edificio para ahorrar espacio. Esto convierte a las unidades rooftop en soluciones plug & play que simplifican la instalación en gran medida.
Las unidades en azotea desempeñan un papel fundamental en la creación de entornos interiores cómodos y saludables, al tiempo que contribuyen a la eficiencia energética de los edificios. Su capacidad para combinar calefacción, refrigeración, ventilación y filtración en una sola unidad monobloque simplifica la gestión y la instalación, lo que las convierte en una opción valiosa en la búsqueda de ambientes interiores de alta calidad y eficiencia energética.
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