Una forma de minimizar los problemas de calidad del aire y de humedad en el hogar, sin necesidad de abrir una ventana, es instalar un sistema de ventilación mecánica, como un intercambiador de calor aire‑a‑aire. Un intercambiador de calor aire‑a‑aire pone en contacto térmico dos corrientes de aire a distintas temperaturas, transfiriendo calor del aire interior que se extrae al aire exterior que entra durante la temporada de calefacción.
En verano, el intercambiador puede enfriar y, en algunos casos, deshumidificar el aire caliente exterior que atraviesa el equipo y entra en la vivienda para su ventilación. El intercambiador de calor aire‑a‑aire elimina el exceso de humedad y expulsa olores y contaminantes generados en el interior.
Types
Por lo general, los intercambiadores de calor se clasifican según la forma en que circula el aire a través del dispositivo. En un intercambiador de flujo contrario, las corrientes de aire caliente y frío fluyen paralelamente en direcciones opuestas. En un equipo de flujo cruzado, las corrientes de aire se mueven perpendicularmente entre sí. Un equipo de flujo axial utiliza una gran rueda; el aire calienta un lado de la rueda, que transfiere el calor a la corriente de aire frío mientras gira lentamente. Un equipo de tubo de calor emplea refrigerante para transferir el calor. Existen otros tipos de equipos para aplicaciones especializadas. Las construcciones pequeñas, como las viviendas, suelen utilizar intercambiadores de flujo contrario o de flujo cruzado.
Ventilador de recuperación de calor o ventilador de recuperación de energía y clima
La mayoría de los intercambiadores de aire‑a‑aire instalados en climas del norte son ventiladores de recuperación de calor (HRV). Estos equipos recuperan el calor del aire extraído y lo devuelven al edificio.
Los avances tecnológicos recientes han incrementado también el uso de los ventiladores de recuperación de energía (ERV). Antes, los ERV se empleaban principalmente en climas con mayor humedad, donde la carga de refrigeración supera a la de calefacción. La principal diferencia entre ambos es que los HRV solo recuperan calor, mientras que un ERV recupera tanto calor como humedad. Los ERV han presentado problemas de menor eficiencia debido a la sobresaturación de las ruedas desecantes internas durante períodos prolongados de alta humedad; sin embargo, con una instalación y un mantenimiento adecuados, pueden proporcionar un ambiente más saludable y mayores ahorros energéticos. Además, la mayoría de los ERV comercializados hoy en día son de tipo de placa y no incorporan ruedas desecantes. Consulte con un contratista de calefacción y refrigeración para determinar si un HRV o un ERV resultaría más beneficioso en su situación particular.
Design
El diseño general de un intercambiador de calor aire‑aire utiliza una serie de placas, denominadas núcleo, apiladas vertical u horizontalmente. Una placa ideal presenta alta conductividad térmica, gran resistencia a la corrosión, capacidad para absorber ruidos, bajo costo y peso reducido. Los materiales de placa más comunes incluyen aluminio, diversos tipos de láminas plásticas y compuestos avanzados. Originalmente, los intercambiadores empleaban placas de aluminio. Sin embargo, surgieron problemas de corrosión en ambientes húmedos provocados por la condensación, así como deficientes características acústicas. Los plásticos resolvieron los problemas de corrosión y algunos inconvenientes sonoros, pero su conductividad no alcanzaba la del aluminio y su costo era superior. Los intercambiadores de calor de alta tecnología actuales utilizan materiales compuestos que cumplen con todos los criterios mencionados.
Además del núcleo, la unidad consta de un contenedor aislado, sistemas de descongelación para evitar la formación de hielo sobre el núcleo y ventiladores que impulsan el aire. Todos los intercambiadores de calor requieren aislamiento para aumentar la eficiencia y reducir la formación de condensación en la parte exterior de la unidad. Existen distintos tipos de mecanismos de descongelación, equipados con sensores internos, que permiten controlar el proceso de descongelación. Los ventiladores mueven el aire para proporcionar el caudal y la tasa de ventilación necesarios.
Los intercambiadores de calor de flujo contrario están compuestos por un núcleo de placas planas. El aire entra por cualquiera de los extremos del intercambiador. El calor se transfiere a través de las placas hacia el aire más frío. Cuanto mayor sea la longitud del recorrido del aire dentro de la unidad, mayor será el intercambio térmico. El porcentaje de recuperación de calor corresponde a la eficiencia de la unidad. Las eficiencias suelen rondar el 80%. En general, estas unidades son largas, poco profundas y de forma rectangular, con conductos ubicados en ambos extremos largos.
Los intercambiadores de calor de flujo cruzado también utilizan placas planas, pero el aire fluye en ángulo recto. Estas unidades tienen una huella más pequeña y pueden incluso caber en una ventana, aunque pierden parte de la eficiencia del flujo contracorriente. Sus eficiencias normalmente no superan el 75%. Estas unidades suelen tener forma cúbica, con todas las conexiones ubicadas en una sola cara del cubo. La gran mayoría de los intercambiadores de calor empleados en aplicaciones residenciales utilizan el diseño de flujo cruzado.
Choices
Elige el modelo que mejor se adapte a tus necesidades específicas. Deben considerarse características como el espacio disponible para la instalación, la tasa de intercambio requerida y la eficiencia deseada. Lamentablemente, casi cada fabricante presenta sus cifras de eficiencia de manera diferente. Por ejemplo, las tasas de ventilación dependen de la resistencia al flujo de aire. Un ventilador con una tasa de flujo de 150 pies cúbicos por minuto (cfm) en realidad puede alcanzar ese caudal solo a presiones muy bajas. Asimismo, una unidad puede declarar una eficiencia del 85%, pero no ser superior a otra con un 80% de eficiencia, según la temperatura de prueba.
Pruebas y comparaciones
Para estandarizar las afirmaciones de eficiencia de los fabricantes, el Instituto de Ventilación del Hogar (HVI) realiza pruebas a los intercambiadores de calor aire‑aire y a otros equipos de ventilación. Estas pruebas se utilizan para elaborar una hoja técnica específica de los intercambiadores de calor aire‑aire. Dicha hoja normaliza los intercambiadores a un conjunto determinado de presiones y temperaturas, lo que permite comparar eficiencias y caudales de aire entre distintos modelos. Las cifras de rendimiento de ventilación relacionan los caudales de aire con una presión dada, mientras que el rendimiento energético vincula un conjunto específico de temperaturas exteriores con diferentes tipos de eficiencias. La eficiencia más importante es la eficiencia de recuperación sensible ya que la mayor parte del intercambio de calor ocurre durante este tipo de proceso. La eficiencia de recuperación sensible proporciona valores de eficiencia para caudales de aire específicos (cfm) y temperaturas determinadas. Estas cifras pueden compararse entre distintas unidades, permitiendo realizar comparaciones adecuadas a caudales similares.
