7.1.1 Propósito de la calefacción, ventilación y aire acondicionado hospitalario

El propósito de la calefacción, ventilación y aire acondicionado hospitalario es crear un entorno interior cómodo y saludable, al tiempo que se previenen eficazmente las infecciones nosocomiales, se mantiene el entorno médico e higiénico más adecuado requerido durante los procesos médicos, se implementan las medidas de prevención de desastres pertinentes y se garantiza la seguridad, eficacia y fiabilidad de los equipos y sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Además, se deben adoptar medidas para prevenir la propagación de la contaminación y ahorrar energía bajo la premisa de proteger el medio ambiente global.

La calefacción, la ventilación y el aire acondicionado suelen cumplir sus propósitos a través de un único sistema, compuesto por una serie de componentes y equipos. Entre ellos, el aire acondicionado es el que implica la mayor cantidad de componentes y equipos, e incluye generalmente fuentes de frío y calor, unidades de tratamiento de aire, equipos de distribución y control automático. La gran mayoría de los sistemas de aire acondicionado tienen las siguientes funciones:

(1) Suministrar la capacidad de refrigeración y calefacción necesaria.

(2) Recurrir a equipos de calefacción, refrigeración, ventilación y aire acondicionado para calentar, enfriar, humidificar, deshumidificar y eliminar contaminantes del aire suministrado, así como para reducir el ruido.

(3) Distribuir el aire acondicionado (que contiene suficiente aire fresco) a cada espacio acondicionado y distribuirlo de forma organizada dentro de la habitación.

(4) Controlar y mantener los parámetros del entorno interior, como la temperatura del aire, la humedad, la calidad del aire, el movimiento del aire, el ruido y la diferencia de presión entre la habitación acondicionada y su entorno, dentro de rangos preestablecidos.

La calefacción se describe a menudo como el suministro de calor a un edificio en invierno y el mantenimiento de una determinada temperatura interior mediante radiadores interiores radiantes o convectivos. La principal tarea de la ventilación es controlar las sustancias nocivas y el exceso de calor y humedad en un espacio mediante el aire de impulsión, el aire de extracción o una combinación de ambos, con énfasis en salvaguardar la salud de los ocupantes del interior. El aire acondicionado se refiere a controlar simultáneamente múltiples parámetros y mantener el entorno interior en un estado estable. Por ejemplo, la temperatura, la humedad, el movimiento del aire, la calidad del aire, el ruido y la diferencia de presión en un espacio se controlan dentro de rangos predeterminados, con énfasis en garantizar el confort de los ocupantes en el espacio acondicionado o cumplir los requisitos de los procesos de producción.

7.1.2 Tareas y requisitos

(1) El aire acondicionado suele clasificarse, según los requisitos del usuario, en aire acondicionado de confort y aire acondicionado de proceso.

El aire acondicionado de confort proporciona a los ocupantes un entorno interior cómodo y saludable adaptado a su trabajo; en el caso de los edificios de oficinas, también se exige que el entorno interior proporcionado ayude a mejorar la eficiencia del trabajo de los ocupantes.

El aire acondicionado de proceso proporciona el entorno interior especial necesario para la fabricación de productos, el almacenamiento u otros procesos de investigación y desarrollo.

[Referencia] Los hospitales cuentan con numerosos departamentos internos, y las funciones y requisitos de cada uno difieren. En términos generales, un hospital general puede dividirse en tres grandes departamentos: el departamento de consultas externas, el departamento de hospitalización y el departamento de diagnóstico y tratamiento.

El departamento de consultas externas es donde la gran mayoría de los pacientes son diagnosticados, tratados o ingresados; presenta un gran flujo de personas y una amplia variedad de enfermedades, y pacientes con distintas patologías conviven entre sí. El departamento de hospitalización es un lugar para el tratamiento y la rehabilitación de los pacientes, así como un lugar donde estos residen. Salvo en zonas especiales como quirófanos limpios, salas de aislamiento aséptico y unidades de cuidados intensivos, por lo general, los departamentos de consultas externas y de hospitalización requieren aire acondicionado de confort.

El departamento de diagnóstico y tratamiento es el centro diagnóstico y terapéutico de todo el hospital, así como el centro de suministro de equipos, instrumental médico y productos farmacéuticos. Es el departamento con los equipos más avanzados y las funciones más complejas del hospital. Incluye fisioterapia, radiología, análisis de laboratorio, diagnóstico funcional, salas de isótopos, etc., y también comprende la esterilización central, el suministro de instrumental y apósitos, la preparación y dispensación farmacéutica, la distribución de medicamentos, etc. La mayor parte del control del entorno interior está determinada por los requisitos de los equipos y los procesos. Asimismo, el control del entorno interior de lugares como quirófanos limpios, salas de aislamiento aséptico y unidades de cuidados intensivos está determinado por los requisitos del proceso médico; por ello, la mayoría de los departamentos del departamento de diagnóstico y tratamiento pueden clasificarse dentro del aire acondicionado de proceso.

(2) Tareas del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) hospitalario.

  1. Crear un entorno cómodo y saludable capaz de suministrar aire fresco y limpio a pacientes y personal médico, y controlar parámetros interiores como la temperatura, la humedad y el movimiento del aire para que las personas se sientan cómodas y tranquilas.

  2. Crear entornos que fomenten la eficacia médica: por ejemplo, mantener el calor de los recién nacidos, controlar entornos de alta temperatura para elevar el metabolismo de los pacientes o entornos de baja temperatura para suprimir su metabolismo durante las intervenciones quirúrgicas, mantener salas de alta humedad para pacientes con enfermedades respiratorias como el asma, y proporcionar un entorno eficaz para el metabolismo de la humedad en el tratamiento abierto de pacientes con quemaduras en todo el cuerpo; todas estas medidas son beneficiosas para el tratamiento.

  3. Crear entornos que garanticen el funcionamiento normal de los equipos médicos, como los escáneres de tomografía computarizada de rayos X (escáneres TC, abreviadamente), aceleradores de electrones y equipos de resonancia magnética (equipos de RM, abreviadamente). Para mantener y desplegar plenamente sus funciones, los requisitos sobre el entorno interior son muy elevados. Además de las salas principales de diagnóstico o tratamiento, estos dispositivos también implican grandes salas de máquinas, salas de ordenadores y una serie de salas auxiliares. Las salas de máquinas, las salas de ordenadores o las salas de diagnóstico y tratamiento suelen tener requisitos especiales para los parámetros interiores, y las distintas salas auxiliares también presentan requisitos diferentes. Los grandes centros informáticos utilizados para la gestión hospitalaria moderna también tienen ciertos requisitos para el entorno interior.

7.1.3 Selección de tipos de sistemas y principios de diseño

(1) Sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Los tipos de sistemas pueden clasificarse, según el medio que circula por el sistema, en sistemas de todo agua, de vapor, de todo aire, aire-agua, de refrigerante y otros sistemas. En concreto, se debe seleccionar un sistema de HVAC adecuado teniendo en cuenta múltiples aspectos, como el uso y la naturaleza del edificio, las características de las cargas térmicas y de humedad, los parámetros de control y su precisión, el área y la ubicación de la sala de máquinas de aire acondicionado, así como la inversión inicial y los costes de operación y mantenimiento.

Sistemas de todo aire Todas las cargas de la habitación son soportadas por aire tratado centralizadamente.

Los sistemas de todo aire pueden dividirse a su vez, según varíe el volumen de aire de impulsión, en:

  1. Sistemas de volumen de aire constante. El estado del aire de impulsión varía con los cambios en la carga térmica y de humedad interior, mientras que el volumen de aire suministrado a la habitación permanece constante. Cuando la carga térmica y de humedad es grande, la diferencia de temperatura del aire de impulsión es amplia; cuando la carga térmica y de humedad es pequeña, la diferencia de temperatura del aire de impulsión es reducida.

  2. Sistemas de volumen de aire variable. El volumen de aire varía con los cambios en la carga térmica y de humedad interior, mientras que el estado del aire de impulsión se mantiene básicamente invariable. Cuando la carga térmica y de humedad es grande, se suministra un volumen de aire mayor; cuando la carga térmica y de humedad es pequeña, se suministra un volumen de aire menor.

Sistemas aire-agua Parte de la carga de aire acondicionado es soportada por aire tratado centralizadamente, mientras que las cargas restantes se gestionan mediante agua como medio transportado a dispositivos dentro de la habitación acondicionada, donde el aire interior se trata localmente (calefacción, refrigeración, etc.). Los sistemas aire-agua incluyen sistemas que combinan aire exterior con unidades de fan coil, ventilación por desplazamiento combinada con techos radiantes, y similares.

Sistemas de todo agua Todas las cargas de la habitación son soportadas por agua fría o caliente suministrada centralizadamente, como los sistemas de fan coil, los sistemas de paneles radiantes fríos (calientes) y los sistemas de calefacción por agua caliente.

Sistemas de refrigerante y vapor Las cargas de refrigeración y calefacción necesarias en el interior son suministradas íntegramente por el refrigerante que se evapora y condensa dentro de la habitación. Según el método de refrigeración del condensador exterior en verano, pueden clasificarse en tipos refrigerados por aire, refrigerados por agua y otros; según la instalación y combinación, pueden clasificarse en tipo ventana, tipo armario vertical (la unidad de refrigeración y el equipo de aire acondicionado ensamblados en el mismo armario vertical) y tipo split (generalmente el compresor y el condensador forman la unidad exterior, mientras que el evaporador es la unidad interior, así como unidades multi-split controladas por inversor), etc. Los sistemas de calefacción por vapor, que en invierno utilizan la condensación del vapor y la liberación de calor en equipos de disipación de calor interiores (aerotermos, radiadores), también pertenecen a esta categoría. Los sistemas de calefacción por vapor pueden dividirse a su vez en sistemas de calefacción por vapor de baja presión y de alta presión.

【Referencia】 Los sistemas de todo aire de volumen constante pueden dividirse, según cómo se utilice el aire de retorno, en sistemas de paso único (sistemas de 100% aire exterior), sistemas de retorno primario y sistemas de retorno primario y secundario. La mezcla de aire exterior con aire de retorno interior se denomina habitualmente retorno primario, mientras que la mezcla de aire de retorno interior con aire que ya ha sufrido un tratamiento térmico y de humedad se denomina retorno secundario.

Los sistemas de todo aire exterior se utilizan solo cuando el volumen de aire de extracción de las habitaciones del sistema es mayor que el volumen de aire de impulsión calculado a partir de la carga, y en casos en los que las habitaciones del sistema contienen sustancias peligrosas o gases nocivos, o cuando el proceso tiene requisitos específicos y no se permite la recirculación del aire. Cuando la habitación acondicionada permite una diferencia de temperatura del aire de impulsión mayor o la ganancia de humedad interior es grande, se debe adoptar un sistema de retorno primario. Cuando la habitación acondicionada requiere una diferencia de temperatura del aire de impulsión menor, o la ganancia de humedad interior es pequeña y el rango de fluctuación permitido de la humedad relativa es amplio, es preferible un sistema de retorno secundario.

Dado que los sistemas de paso único (sistemas de 100% aire exterior) consumen demasiada energía, se debe utilizar el aire de retorno en la medida de lo posible bajo la premisa de garantizar el volumen de aire exterior necesario.

【Referencia】 Según la disposición de los equipos del sistema de HVAC, los sistemas se clasifican en centralizados, descentralizados (locales) y semicentralizados (híbridos). [Referencia] Sobre qué tipo de aire acondicionado es más adecuado para los edificios hospitalarios, no se puede hacer una generalización. Dado que los distintos departamentos de un edificio hospitalario difieren en función y en sus requisitos de aire acondicionado, es imposible seleccionar un único tipo uniforme; se puede elegir un sistema adecuado consultando el Cuadro 7.1. En comparación con otros edificios, los sistemas de aire acondicionado hospitalarios son complejos e implican numerosos métodos, lo que presenta mayores dificultades de diseño, construcción y gestión.

Cuadro 7.1 Comparación de sistemas de HVAC

Elemento Sistema de HVAC centralizado Sistema de HVAC semicentralizado Sistema de HVAC totalmente descentralizado
Naturaleza del espacio o proceso de producción Alto coeficiente de uso simultáneo entre habitaciones; los procesos médicos o de producción son continuos; adecuado para procesos de producción a gran escala Cada habitación tiene un cierto grado de independencia; los procesos médicos o de producción pueden ser continuos; se puede evitar la contaminación cruzada entre habitaciones Cada habitación es independiente, con un único proceso médico o de producción; adecuado para proyectos de renovación
Características del espacio Las habitaciones tienen un área relativamente grande y son numerosas, están ubicadas de forma centralizada, pero la temperatura, humedad, limpieza o grado de esterilidad de las habitaciones no deben diferir demasiado Las habitaciones están ubicadas de forma centralizada, y distintas habitaciones pueden combinarse en un mismo sistema Habitaciones individuales o habitaciones dispersas en su ubicación
Coste de equipo por unidad de superficie Relativamente bajo Depende del precio de las unidades terminales; el coste se sitúa entre los dos tipos Relativamente alto
Mantenimiento y operación Requiere operadores especialmente formados, pero la carga de trabajo de mantenimiento es pequeña; la gestión del sistema es relativamente compleja y las habitaciones individuales no pueden realizar sus propios ajustes Entre el tipo centralizado y el totalmente descentralizado; cada habitación puede ajustarse por sí misma y la gestión es sencilla Fácil de operar; los ocupantes pueden manejarlo ellos mismos, pero la carga de trabajo de mantenimiento es relativamente grande; el ajuste y la gestión son sencillos

(2) Principios de diseño de los sistemas de aire acondicionado hospitalarios.

  1. Zonificación racional del aire acondicionado. El sistema de aire acondicionado debe zonificarse con cuidado. En primer lugar, se debe realizar una investigación detallada y una comparación repetida con respecto a las funciones de los distintos departamentos y habitaciones del hospital, los parámetros de diseño del aire acondicionado interior, la situación de los equipos, los requisitos higiénicos, las horas de uso y las cargas de aire acondicionado; solo así se podrá zonificar el sistema de forma razonable, para garantizar los parámetros que requiere cada habitación, reducir las influencias adversas entre distintas zonas, facilitar la gestión y el mantenimiento y reducir los costes operativos. En términos generales, las habitaciones con altos requisitos de limpieza, las habitaciones gravemente contaminadas o las zonas independientes y autónomas conviene convertirlas en sistemas separados.

  2. Métodos de aire acondicionado adecuados. Además de garantizar la temperatura, humedad y limpieza especiales que requiere cada habitación, la elección del método de aire acondicionado hospitalario también afecta a la inversión inicial del sistema, los costes operativos, el ruido y la vibración interiores, y la capacidad para eliminar la contaminación. Al seleccionar el método de aire acondicionado, también se debe hacer especial hincapié en la facilidad de uso, los bajos requisitos de mantenimiento y la alta fiabilidad, especialmente para quirófanos, salas de recién nacidos, unidades de cuidados intensivos y similares. Dadas las capacidades de gestión y mantenimiento del aire acondicionado relativamente débiles en los hospitales nacionales, si el sistema de HVAC o sus modos de operación y control son demasiado complejos, a menudo no se pueden alcanzar los resultados previstos en el diseño.

  3. El sistema debe ser flexible y contar con capacidad de reserva. La flexibilidad del sistema se refleja principalmente en su capacidad para adaptarse al desarrollo de la tecnología médica y a la actualización de los equipos de diagnóstico y tratamiento. Hacer hincapié en la flexibilidad del sistema (incluidas las fuentes de frío y calor) y dejar capacidad de reserva tiene como objetivo adaptarse a los cambios en la planta del edificio hospitalario, los cambios en las cargas interiores y las necesidades de renovación o ampliación del edificio.

  4. Altos requisitos de atenuación acústica y reducción de vibraciones. La mayoría de los departamentos hospitalarios tienen altos requisitos de atenuación acústica y reducción de vibraciones; de lo contrario, se obstaculizará la recuperación de los pacientes, se perturbará el trabajo médico normal del personal sanitario e incluso pueden verse afectados algunos equipos de diagnóstico y tratamiento de precisión. La atenuación acústica y la reducción de vibraciones deben considerarse de forma integral, teniendo en cuenta la zonificación del sistema, la elección del tipo de sistema, la selección de equipos y la ubicación de las salas de máquinas.

  5. El sistema debe incorporar medidas de ahorro energético. El coeficiente de uso simultáneo del aire acondicionado hospitalario es relativamente bajo: algunos departamentos, como las salas, necesitan funcionar las 24 horas; otros, como los quirófanos, solo necesitan funcionar durante periodos cortos; y otros, como las salas de urgencias, necesitan poder funcionar en cualquier momento, lo que genera una gran diferencia entre las cargas pico y valle. Algunos departamentos requieren que la calefacción o el aire acondicionado se pongan en marcha con antelación y se apaguen con retraso, lo que añade complejidad al cambio estacional del sistema. En términos generales, el aire acondicionado hospitalario requiere una gran cantidad de aire fresco, y algunos departamentos incluso requieren un 100% de aire fresco. Todo ello exige que se consideren las medidas de ahorro energético correspondientes en el diseño del sistema.

  6. Tamaño de sistema adecuado. Las funciones de los distintos departamentos de un edificio hospitalario difieren considerablemente, y sus horarios de funcionamiento también varían. Por ello, el sistema de aire acondicionado no debe ser demasiado grande ni demasiado centralizado, pero tampoco es necesario adoptar sistemas descentralizados en exceso. Generalmente, es aconsejable adoptar el suministro centralizado de fuentes de frío y calor, con distribución por zonas… el sistema es preferible. En los hospitales de China, salvo en las salas y similares, el aire acondicionado se apaga por la noche. Se debe prestar atención al principio de que cada zona de aire acondicionado pueda aislarse de las demás; de lo contrario, se puede producir fácilmente una infección cruzada por el movimiento incontrolado de aire a través de conductos, escaleras o entre zonas.

[Referencia] En los hospitales, los procesos y actividades médicas, así como el personal médico y los pacientes, generan continuamente sustancias nocivas que contaminan el aire interior y hacen que no cumpla las normas higiénicas. La forma más eficaz de evitar que las sustancias nocivas contaminen el aire interior es capturarlas directamente en los puntos donde se generan y, tras su purificación, expulsarlas al exterior; este método de ventilación se denomina ventilación por extracción localizada. Un sistema de ventilación por extracción localizada requiere un volumen de aire pequeño y logra buenos resultados, por lo que se debe priorizar en el diseño.

Un sistema de ventilación por extracción localizada consta generalmente de campanas de extracción local, conductos de aire, equipos de purificación, ventiladores, etc.

[Referencia] Si, debido a limitaciones de las condiciones médicas, fuentes de sustancias nocivas no fijas o dispersas, u otras razones, no se puede adoptar la ventilación por extracción localizada, o si tras adoptarla la concentración interior de sustancias nocivas sigue superando las normas higiénicas, entonces es necesario ventilar todo el espacio, es decir, suministrar una gran cantidad de aire fresco para diluir la concentración de sustancias nocivas en toda la zona por debajo de la concentración máxima permitida; este método se denomina ventilación general. Cabe señalar que la eficacia de la ventilación general está relacionada no solo con la tasa de ventilación, sino también con la organización del flujo de aire de ventilación. Esto requiere seleccionar correctamente un método de ventilación adecuado, disponer racionalmente las posiciones de las salidas de impulsión y extracción, distribuir los volúmenes de aire y seleccionar los tipos de salidas, para lograr mejores resultados con un volumen de ventilación menor.

[Referencia] Los tres métodos comúnmente utilizados para la ventilación general son los siguientes:

① Ventilación por dilución. Es el método más utilizado, también conocido como ventilación mixta. El flujo de aire limpio de impulsión se distribuye de forma turbulenta en la habitación, difundiéndose y mezclándose continuamente en su interior, diluyendo las sustancias nocivas del aire interior y reduciendo su concentración, al tiempo que se expulsa continuamente el aire contaminado al exterior, de modo que la concentración de sustancias nocivas en el aire interior no supere el límite máximo permitido especificado por las normas higiénicas.

Para determinar la tasa de ventilación por dilución, el cálculo se basa primero en una situación ideal, a saber, se supone que las sustancias nocivas se emiten uniformemente en la habitación (la distribución de la concentración de las sustancias nocivas en el aire interior es uniforme), que la mezcla entre el flujo de aire de impulsión y el aire interior se completa instantáneamente y que los flujos de aire de impulsión y extracción son isotérmicos. Por ello, basándose en el balance de masas, la tasa de ventilación por dilución necesaria para que la concentración de sustancias nocivas en el interior alcance $y_2$ en estado estacionario puede calcularse mediante la siguiente fórmula:

$$L = \frac{x}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.1}$$

donde: $L$ — tasa de ventilación por dilución ($\mathrm{m^3/s}$);

$x$ — tasa de emisión de sustancias nocivas (g/s);

$y_0$ — concentración de sustancias nocivas en el aire de impulsión ($\mathrm{g/m^3}$);

$y_2$ — concentración de sustancias nocivas en el aire interior ($\mathrm{g/m^3}$), determinada según las normas higiénicas.

En la realidad, la distribución de las sustancias nocivas en la habitación y el flujo de aire de ventilación nunca pueden ser muy uniformes, ni el proceso de mezcla puede completarse instantáneamente. Incluso si la concentración media interior de sustancias nocivas cumple las normas higiénicas, la concentración de sustancias nocivas en el aire cerca de las fuentes puede seguir siendo mucho mayor que la media interior. Para garantizar que la concentración de sustancias nocivas en la zona de respiración de las personas cerca de las fuentes se mantenga por debajo del valor permitido, la tasa de ventilación por dilución realmente necesaria es mucho mayor que el valor calculado por la fórmula (7.1). Por ello, se introduce un factor de seguridad $K$ en la fórmula (7.1), de modo que pasa a ser

$$L = \frac{Kx}{y_2 - y_0}\ (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.2}$$

La determinación del factor de seguridad $K$ debe tener en cuenta múltiples factores, como la toxicidad de las sustancias nocivas, la distribución de las fuentes y la no uniformidad de su emisión, la organización del flujo de aire interior y la eficacia de la ventilación; en general, puede seleccionarse empíricamente dentro del rango de 3 a 10.

② Ventilación por desplazamiento, también denominada ventilación por desplazamiento térmico. Las salidas de aire de impulsión suelen instalarse en la parte inferior de la habitación, y las salidas de aire de retorno en la parte superior. Se suministra aire ligeramente frío a baja velocidad ($V<0,2\sim0,3$m/s); debido a la diferencia de densidad con el aire interior, este se hunde y se difunde lentamente, formando una capa de “piscina poco profunda de aire fresco” en la parte inferior de toda la habitación. Donde existe exceso de calor (como personas, equipos, etc.) se presenta un gradiente de temperatura positivo en la dirección vertical. El aire fresco suministrado en la parte inferior, con perturbaciones relativamente pequeñas, pasa primero por la zona de trabajo por acción de la flotabilidad térmica, fluye sobre las fuentes de calor (como ocupantes, equipos, etc.), arrastra el aire caliente circundante y su temperatura aumenta; impulsado por el “empuje” del aire de impulsión posterior, asciende direccionalmente hacia la salida de aire de retorno, donde es “aspirado”, formando un flujo de aire aproximadamente de desplazamiento en la habitación. El aire contaminado de la zona de trabajo es reemplazado continuamente por aire fresco ligeramente más frío hasta alcanzar un estado estacionario. Los ocupantes de la habitación están siempre rodeados por el flujo de aire fresco de impulsión. Debido a la restricción del techo, se formará una estratificación de concentración en la habitación: la parte superior de la misma presenta una mayor concentración de contaminantes y una mezcla más completa, mientras que la parte inferior es relativamente limpia y estancada, garantizando así la calidad del aire interior. Se observa que el volumen de aire de impulsión que requiere es menor que el de la ventilación por dilución. La ventilación por desplazamiento es generalmente adecuada para ocasiones en las que las fuentes de contaminación van acompañadas de fuentes de calor, con una altura de habitación no inferior a 2,4 m.

③ Ventilación por flujo unidireccional (Ventilación por flujo unidireccional). También denominada ventilación por extrusión; el flujo unidireccional a veces se llama flujo de pistón. El aire limpio de impulsión forma, a través de toda la sección transversal de la habitación (que puede ser vertical u horizontal), un flujo de aire con líneas de corriente paralelas, una única dirección de flujo y velocidad uniforme, como un gran pistón que expulsa todo el aire interior contaminado. Una vez que se generan contaminantes en la habitación, estos son eliminados por la ruta más corta y no se propagan. Esta forma de ventilación requiere el mayor volumen de aire y logra el mejor efecto. Sin embargo, tiene un coste de construcción elevado y grandes gastos operativos, y solo puede utilizarse en lugares que requieren una alta limpieza. Su volumen de aire de impulsión se determina mediante la siguiente fórmula:

$$L = v \cdot S , (\mathrm{m^3/s}) \tag{7.3}$$

donde: $L$——volumen de aire de impulsión ($\mathrm{m^3/s}$); $v$——velocidad media del aire en la sección transversal ($\mathrm{m/s}$); $S$——área de la sección transversal de la habitación ($\mathrm{m^2}$).

Según el patrón de flujo de aire dominante en la habitación, los flujos anteriores pueden dividirse en dos grandes tipos. La ventilación por dilución tradicional y la ventilación por flujo unidireccional son distribuciones de aire controladas dinámicamente por fluidos, mientras que la ventilación por desplazamiento térmico es una distribución de aire interior controlada térmicamente. La ventilación por dilución ideal logra una concentración uniforme en todas partes de la habitación, con la concentración del aire de extracción igual a la concentración en la zona de trabajo interior. Las concentraciones del aire de extracción de la ventilación por flujo unidireccional y de la ventilación por desplazamiento son mucho mayores que la concentración en la zona de trabajo interior, lo que demuestra que su eficacia de ventilación es mejor que la de la ventilación por dilución. El flujo unidireccional también se utiliza a menudo en salas de alta limpieza y esterilidad.

【Referencia】 La refrigeración radiante es un nuevo tipo de método de aire acondicionado surgido en Europa en los últimos años. Un mejor enfoque consiste en utilizar la ventilación por desplazamiento combinada con un techo enfriado. El panel del techo enfriador y las tuberías de agua pueden fabricarse como una unidad integral, formando directamente una unidad de panel de techo; o las tuberías de agua y el panel de techo metálico pueden conectarse mediante aletas para formar una unidad; las tuberías de agua también pueden embutirse en el panel de techo en forma de tubos capilares, ensamblándose en una unidad de instalación. El techo enfriador solo puede eliminar la carga de calor sensible y no puede eliminar la carga de humedad. Para evitar la condensación en el panel del techo, la temperatura del agua de suministro debe ser superior a la temperatura del punto de rocío del aire interior, generalmente por encima de 14 ℃.

Cuando la carga de refrigeración es grande, el sistema de ventilación por desplazamiento debe eliminar al menos la carga de humedad interior, y la capacidad de refrigeración del techo enfriado debe controlarse en un 50 %～60 % de la capacidad de refrigeración total para garantizar el funcionamiento normal del sistema de ventilación por desplazamiento. La ventilación por desplazamiento también es propicia para eliminar las sustancias nocivas interiores y no causa infecciones cruzadas, por lo que es muy adecuada para su uso en salas de hospital, aunque es cara.

Las fuentes de frío comúnmente utilizadas incluyen las siguientes:

  1. Dado que la refrigeración por suelo utiliza agua helada a unos 17 ℃, cuando se dispone de agua de pozo o agua subterránea, el coste es especialmente bajo.
  2. Bombas de calor: como pueden tanto enfriar como calentar, son especialmente adecuadas para sistemas de refrigeración y calefacción por suelo y son fiables en su funcionamiento; se utilizan principalmente bombas de calor aire/agua, y en ocasiones también se emplean bombas de calor agua/agua.
  3. Agua a una temperatura adecuada producida en procesos tecnológicos.

【Referencia】 Si se utiliza un sistema de refrigeración por suelo en verano y también se necesita calefacción en invierno, adoptar un suelo radiante de baja temperatura es un buen método. Este utiliza el suelo interior del edificio para el intercambio de calor. Se considera generalmente que la temperatura del agua helada para la refrigeración por suelo debe controlarse entre 16 y 18 ℃; si la temperatura del agua es demasiado baja, se producirá condensación en el suelo y los pies sentirán incomodidad. Para garantizar el confort humano, la temperatura de la superficie del suelo debe ser preferiblemente superior a 18 ℃. En esta condición, dependiendo de la temperatura ambiente, la temperatura de la habitación puede reducirse entre 3 y 5 ℃. En regiones relativamente secas, la temperatura del agua puede incluso reducirse a 13 ℃ sin causar condensación, en cuyo caso el efecto de refrigeración mejora considerablemente. La temperatura de la superficie del suelo se ve afectada por la temperatura exterior y el grado de aislamiento térmico de la envolvente del edificio, lo cual debe tenerse plenamente en cuenta. Por ejemplo, en condiciones de alta carga, cuando la temperatura de la pared alcanza los 30 ℃, incluso si la temperatura del agua de entrada es tan baja como 10 ℃, la temperatura del suelo rara vez desciende por debajo de 20 ℃, por lo que no se producirá condensación.

Durante la calefacción invernal, este sistema utiliza agua caliente de baja temperatura que fluye por todo el suelo como superficie de disipación de calor. Mientras el suelo calienta el aire circundante mediante transferencia de calor convectiva, también intercambia calor por radiación con las estructuras de la envolvente circundante, elevando así la temperatura superficial de la envolvente; la transferencia de calor radiante representa aproximadamente el 50 % de la transferencia de calor total. Además de ventajas como el ahorro de superficie útil de las habitaciones y la facilitación de la decoración y el amueblamiento interior, las características más destacadas de la calefacción por suelo son su confort y eficiencia energética. La calefacción radiante puede reducir la disipación de calor radiante del cuerpo humano causada por la baja temperatura de las superficies internas de la envolvente, mejorando así el confort humano. Cuando se utiliza calefacción radiante, como el movimiento del aire interior es débil, el coeficiente de transferencia de calor convectivo entre las superficies internas de la envolvente y el aire interior se reduce considerablemente, por lo que la pérdida de calor del edificio disminuye notablemente. En la actualidad, su coste sigue siendo relativamente alto, y solo se utiliza para calentar espacios abiertos en hospitales (como los puestos de enfermería) u otros lugares que requieren un alto grado de confort.

7.1.4 Fuentes de frío y calor hospitalarias

Las fuentes de calor son generalmente calderas de vapor y calderas de agua caliente, con combustibles que incluyen carbón, petróleo y gas; también se puede utilizar vapor de alta presión o agua de alta temperatura suministrada por centrales térmicas. Las fuentes de frío incluyen el tipo de compresión eléctrica y el tipo de absorción, que a menudo se fabrican en forma de unidad para suministrar directamente medios de refrigeración (como aire, agua, refrigerantes, etc.). El tipo de compresión eléctrica puede dividirse en alternativo, de tornillo y centrífugo, y también puede clasificarse en solo refrigeración y de bomba de calor; el tipo de absorción incluye unidades de simple efecto, doble efecto e incluso triple efecto, así como generadores de agua fría/caliente de combustión directa. Sus capacidades y rendimiento se muestran en el Cuadro 7.2.

Cuadro 7.2 Rango de capacidad y rendimiento de las máquinas frigoríficas

Tipo Capacidad/kW Coeficiente de eficiencia energética COP (energía primaria) Coeficiente de eficiencia energética COP (energía secundaria)
Compresión eléctrica Alternativo 70～140 3,2 1,12
Compresión eléctrica De tornillo 75～1 800 3,3 1,16
Compresión eléctrica Centrífugo 350～1 800 3,5 1,26
Absorción Simple efecto 350～3 500 0,58 0,50
Absorción Doble efecto 350～3 500 1,30 1,11
Absorción Generador de agua fría/caliente de combustión directa 350～3 500 0,97 0,82

Nota: La temperatura del agua helada de entrada/salida de las máquinas frigoríficas de compresión eléctrica es de 7 ℃/12 ℃, y la temperatura del agua de entrada/salida de las máquinas frigoríficas de absorción es de 8 ℃/13 ℃.

[Referencia] El COP (Coefficient of Performance, coeficiente de rendimiento) del cuadro se denomina parámetro de rendimiento de una máquina frigorífica; es la relación entre el trabajo de entrada (compresor) y el trabajo de salida (capacidad de refrigeración) de la máquina frigorífica (o bomba de calor). En Estados Unidos se denomina relación de eficiencia energética EER (Energy efficiency ratio), y el EER durante un periodo de tiempo se denomina relación de eficiencia energética estacional (SEER).

[Referencia] La selección de fuentes de frío y calor en la fase inicial de construcción de un hospital es muy importante y debe basarse en la política nacional básica de utilización racional de la energía, mejora de la eficiencia de utilización energética y ahorro de energía. Los buenos equipos de fuentes de frío y calor y sus combinaciones también deben ser capaces de reducir la carga ambiental y poseer fiabilidad, seguridad y economía, así como facilidad de mantenimiento y gestión y alto rendimiento en la actualización. Dado que la estructura energética y los precios varían de una región a otra y la fuerza económica difiere considerablemente, la selección también está sujeta a restricciones de múltiples aspectos como la protección ambiental y la protección contra incendios. Además, todos estos factores cambian constantemente, por lo que es muy difícil obtener un esquema de combinación fijo y más razonable de fuentes de frío y calor. En la actualidad, existen los siguientes esquemas de combinación de fuentes de frío y calor y los principios de selección correspondientes (Cuadro 7.3). Cuadro 7.3 Sistemas de fuente de calor (frío) para aire acondicionado

Método Combinación de fuentes de frío y calor Principios de selección
Método convencional Máquina frigorífica de compresión eléctrica y caldera (de carbón, de petróleo, de gas); máquina frigorífica de compresión eléctrica y calefacción municipal (o de distrito) Cuando el suministro eléctrico local no es ajustado, se prefieren las máquinas frigoríficas de compresión eléctrica; los sistemas grandes utilizan principalmente unidades centrífugas, los sistemas medianos principalmente unidades de tornillo y los sistemas pequeños principalmente unidades alternativas; cuando las condiciones lo permiten, se prefiere la calefacción centralizada o las calderas de petróleo y gas
Máquina frigorífica de absorción de bromuro de litio Tipo de absorción de simple efecto y caldera; tipo de absorción de doble efecto y caldera Preferida cuando el suministro eléctrico es ajustado y hay suministro de calor de una central térmica o calderas suficientes para la calefacción invernal, especialmente cuando se dispone de calor residual o excedente para su utilización
Máquina frigorífica de absorción de bromuro de litio Generador de agua fría/caliente de combustión directa Preferido cuando el suministro eléctrico es ajustado y se dispone de gas barato en verano
Método de bomba de calor Fuente de agua Edificios con zonas interiores y perimetrales que requieren refrigeración y calefacción simultáneas, o donde se dispone de fuentes de agua limpia
Método de bomba de calor Fuente de aire Edificios pequeños y medianos que requieren aire acondicionado todo el año, o donde el uso de energía primaria es inconveniente
Método de bomba de calor Fuente de suelo Regiones con buenas condiciones geotérmicas
Método de bomba de calor Recuperación de calor Preferida en situaciones en las que se dispone de calor residual o excedente
Método especial Método de energía total Desarrollar activamente la tecnología de cogeneración combinada de calor, electricidad y frío cuando las condiciones lo permitan
Método especial Refrigeración y calefacción de distrito Desarrollar activamente estaciones de refrigeración y calefacción de distrito cuando las condiciones lo permitan
Método especial Método de almacenamiento de frío (calor) Para equilibrar la diferencia pico-valle en el suministro eléctrico, se pueden promover sistemas que combinen el aire acondicionado de almacenamiento térmico con la distribución de aire a baja temperatura; si existe una tarifa eléctrica preferencial sustancial, los sistemas pequeños también pueden adoptar calderas eléctricas que almacenan calor utilizando electricidad de valle

[Referencia] En términos generales, la inversión en fuentes de frío y calor y su consumo energético operativo representan aproximadamente el 30 % de todo el sistema de aire acondicionado, por lo que la selección de unidades es de gran importancia. Según el apartado 4.8 de la norma nacional Funcionamiento económico de los sistemas de aire acondicionado, se debe priorizar las unidades frigoríficas con un alto coeficiente de rendimiento (COP). Generalmente, la selección de enfriadores se determina en función de la carga calculada, y no se debe aplicar ningún factor de selección adicional.

[Referencia] En China, especialmente en el sur, las bombas de calor se utilizan cada vez más directamente como fuente de frío y calor para el control del entorno interior. Clasificadas por fuente de calor, existen tipos de fuente de agua, fuente de aire y fuente de suelo.

Una bomba de calor se define como un dispositivo que absorbe calor de una fuente de calor a menor temperatura y lo transfiere a una fuente de calor a mayor temperatura. Se observa que todos los equipos de refrigeración, incluidos los aires acondicionados y las máquinas frigoríficas que funcionan con ciclos de refrigeración, son bombas de calor. Sin embargo, en la práctica ingenieril, el término bomba de calor suele referirse a sistemas con la calefacción como fin; existen bombas de calor que proporcionan tanto calefacción como refrigeración, así como bombas de calor solo de calefacción o bombas de calor de recuperación que proporcionan calefacción y refrigeración simultáneamente.

El ciclo de calefacción de una bomba de calor es el mismo que el ciclo de refrigeración, salvo que puede, según sea necesario, controlar el suministro de calor a la habitación acondicionada a través de su condensador o el suministro de refrigeración a través de su evaporador; a veces se utilizan tanto la calefacción como la refrigeración.

① Para los sistemas de aire acondicionado, es especialmente importante seleccionar las unidades de agua helada (caliente) tipo bomba de calor de fuente de aire de uso común con un alto coeficiente de rendimiento (COP). La capacidad de calefacción de una bomba de calor debe ser coherente con la carga de calefacción del edificio. Dado que la temperatura y la humedad del aire exterior varían considerablemente según la región, la estación y la hora del día, estas variaciones tienen un impacto significativo en el diseño, la selección y el funcionamiento de las bombas de calor de fuente de aire. El principal problema de las bombas de calor de fuente de aire es que, a medida que la temperatura del aire exterior disminuye, la temperatura de evaporación desciende, la eficiencia de la bomba de calor disminuye y la capacidad de calefacción se reduce, mientras que la demanda de calor del edificio aumenta. Especialmente cuando la temperatura del aire desciende por debajo de -5 ℃, la capacidad de calefacción cae bruscamente, lo que genera un desequilibrio entre oferta y demanda. A medida que cambia la temperatura ambiente, se presenta exceso o insuficiencia de capacidad de calefacción durante la mayor parte del tiempo.

② El rápido desarrollo de las unidades frigoríficas de absorción de bromuro de litio, especialmente las unidades de combustión directa, ha proporcionado opciones más flexibles para la selección de fuentes de frío y calor. Su característica más notable es el bajo consumo eléctrico; por ejemplo, el consumo de energía de la propia unidad de agua fría/caliente de absorción de bromuro de litio de combustión directa es solo del 3 %～4 % del de un enfriador centrífugo, e incluso teniendo en cuenta los equipos auxiliares, el consumo de energía es de aproximadamente el 23 %. Por ello, cuando el suministro eléctrico es ajustado, o cuando los hospitales y las redes de calor disponen de vapor barato o suministro de agua caliente de alta temperatura, o se dispone de otro calor excedente, seleccionar una máquina frigorífica de absorción de bromuro de litio puede ser una mejor solución. Sin embargo, la eficiencia de utilización energética de las unidades frigoríficas de absorción de bromuro de litio es menor que la de los enfriadores de compresión eléctrica.

[Referencia] Las máquinas frigoríficas de absorción de bromuro de litio deben determinarse racionalmente según las condiciones de la fuente de calor (o combustible) de que disponga el usuario; según el Cuadro

7.4 Selección de tipos de unidades según parámetros de la fuente de calor.

Cuadro 7.4　Parámetros de la fuente de calor de distintos tipos de unidades en condiciones nominales

Tipo de unidad Tipo y parámetros de la fuente de calor (o combustible)
Unidad de combustión directa Gas natural, gas ciudad, aceite ligero
Unidad de doble efecto por vapor Presión nominal de vapor de 0,25, 0,4, 0,6, 0,8 (MPa)
Unidad de doble efecto por agua caliente Agua caliente ＞150 ℃
Unidad de simple efecto por vapor Gas residual (0,1 MPa)
Unidad de simple efecto por agua caliente Calor residual (agua caliente de 80～150 ℃)

【Referencia】 La configuración estándar de una unidad de absorción de bromuro de litio de combustión directa proporciona una capacidad de calefacción del 80 % de su capacidad de refrigeración, lo que constituye una configuración relativamente económica y razonable. Por ello, al seleccionar una unidad de bromuro de litio de combustión directa, se debe considerar la coincidencia de las cargas de refrigeración y calefacción del edificio con las capacidades de refrigeración y calefacción de la unidad. Cuando la carga de calefacción supere la capacidad de calefacción de la unidad, no se debe aumentar la capacidad de calefacción aumentando el tamaño del tipo de unidad; de lo contrario, la inversión aumentará y la eficiencia de la unidad disminuirá. El generador de alta presión o el quemador pueden ampliarse adecuadamente, pero si se amplían demasiado, también afectará a la coincidencia entre los generadores de alta y baja presión, provocando igualmente una reducción de la eficiencia y un aumento del consumo energético.

La mayoría de los hospitales de China han construido salas de calderas centrales como fuentes de calor, todas ellas con calderas de vapor. El número de calderas debe ser preferiblemente de 2 o más para garantizar el suministro de vapor del hospital. Además de suministrar vapor a todo el hospital, las calderas de vapor también pueden suministrar agua caliente de calefacción y agua caliente doméstica al hospital mediante intercambiadores de calor vapor-agua en la estación de intercambio. En términos generales, las horas pico de uso de vapor del hospital y las horas pico de calefacción del hospital están escalonadas durante el día, por lo que el vapor excedente puede utilizarse para producir agua caliente de calefacción y agua caliente doméstica a través de intercambiadores. La selección de calderas puede basarse en las condiciones locales de suministro de combustible, eligiendo calderas de carbón, de petróleo o de gas, o calderas eléctricas.

Sin embargo, los hospitales consumen una gran cantidad de agua caliente, por lo que la sala de calderas debe instalar preferiblemente tanto calderas de vapor como calderas de agua caliente. El combustible de las calderas de agua caliente debe ser preferiblemente el mismo que el de las calderas de vapor, lo que ofrece flexibilidad de uso, costes operativos menores que la producción de agua caliente mediante intercambio vapor-agua y un consumo energético de transmisión muy reducido.

【Referencia】 Los sistemas de aire acondicionado calentados por redes de calor urbanas o fuentes de salas de calderas regionales (vapor, agua caliente) deben equiparse con intercambiadores de calor para el suministro de calor. Los intercambiadores deben ser de tipos nuevos, altamente eficientes, de estructura compacta, fáciles de mantener y con larga vida útil. La capacidad de los intercambiadores debe determinarse según la carga de calefacción calculada. Cuando la fuente de calor primaria tiene poca estabilidad, el área de superficie de transferencia de calor del intercambiador debe multiplicarse por un factor de 1,1～1,2. El condensado de vapor de los intercambiadores vapor-agua generalmente debe recuperarse y reutilizarse. Los intercambiadores deben equiparse con dispositivos automáticos de control de temperatura.

【Referencia】 En los últimos años, por preocupación por proteger el medio ambiente urbano, muchas grandes ciudades han prohibido la quema de carbón y promovido activamente energías limpias como el gas natural (e incluso la electricidad). Antiguamente, los hospitales adoptaban salas de calderas centrales para suministrar vapor de calefacción de forma centralizada, un enfoque basado íntegramente en el modelo de caldera de carbón, destinado originalmente a mejorar la eficiencia de las calderas de carbón y reducir las emisiones contaminantes. Para el gas natural (o la electricidad), la contaminación ya no es un problema, y la diferencia de eficiencia entre calderas grandes y pequeñas ya no es significativa. Dado que la red de gas (o la red eléctrica) del hospital ya llega a todos los departamentos, no es necesario invertir fuertemente en construir una red de calor; se pueden instalar calderas de agua caliente de pequeña capacidad (o los llamados grandes calentadores de agua) en el propio lugar. Estas casi no tienen requisitos especiales para las ubicaciones de instalación, y la operación y gestión son muy sencillas. Esta calefacción descentralizada e independiente permite lograr fácilmente una zonificación y tuberías racionales, y puede acortar considerablemente las distancias de transmisión; cada departamento puede encender y apagar las calderas en cualquier momento según sea necesario, por lo que los problemas de los distintos departamentos con arranque temprano y apagado tardío se resuelven fácilmente. Como los usuarios finales pueden utilizar las fuentes de calor de forma más cómoda y eficaz, se resuelven las dificultades de diseño y gestión de la antigua red de calefacción central —como la calefacción por zonas, la calefacción anticipada y la calefacción de emergencia—, y al mismo tiempo se eliminan las “fugas, goteos y escapes” de las tuberías de transmisión de vapor, reduciendo considerablemente las pérdidas de transmisión de calor.

7.1.5　Instalación y requisitos de las salas de máquinas

(1) Los hospitales deben adoptar generalmente sistemas centralizados de suministro de frío y calor. Al seleccionar enfriadores, generalmente no debe haber menos de 2 unidades; cuando solo se necesite 1 unidad, se debe seleccionar un tipo de multicompresor con control conjunto. El número de enfriadores no debe ser excesivo y debe ser compatible con los patrones de variación de la carga de aire acondicionado y los requisitos de regulación. Las unidades de aire acondicionado compactas o split refrigeradas por aire o por agua descentralizadas solo deben adoptarse cuando se cumplan las siguientes condiciones.

  1. Edificios donde el área acondicionada es relativamente pequeña, donde un sistema centralizado de suministro de frío y calor no es económico, o donde no se pueden disponer salas de máquinas ni tuberías.

  2. Edificios en los que las habitaciones que requieren aire acondicionado están demasiado dispersas en su distribución.

  3. En edificios con sistemas centralizados de frío y calor, las pocas habitaciones cuyas horas de uso y requisitos de utilización difieren.

  4. Habitaciones con requisitos especiales de temperatura y humedad.

(2) Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos en la selección de unidades de aire acondicionado y la disposición de las salas de máquinas en hospitales.

  1. La ubicación de la sala de máquinas y la colocación de las unidades deben tener en cuenta factores como la inspección rutinaria, el mantenimiento y la sustitución de las unidades.

  2. Se deben seleccionar unidades de aire acondicionado capaces de prevenir eficazmente la contaminación secundaria. Los serpentines, bandejas de drenaje, humidificadores, etc., de las unidades de aire acondicionado y las unidades fan coil deben ser fáciles de limpiar y desinfectar.

  3. Para facilitar el mantenimiento de las unidades de aire acondicionado o la sustitución de los filtros en su interior, es conveniente instalar las unidades de aire acondicionado en la sala de máquinas o en una entreplanta técnica. Por comodidad de la gestión de operación y mantenimiento, no deben instalarse dentro del techo.

  4. El área de la sala de máquinas de aire acondicionado y el tamaño del espacio entre la unidad de aire acondicionado y los distintos accesorios de tubería deben determinarse de modo que los filtros, válvulas, etc., puedan manipularse cómodamente y mantenerse fácilmente.

[Referencia] En salas de máquinas grandes y medianas, la sala de máquinas principal y la sala de bombas deben preferiblemente instalarse por separado, y se debe disponer de una sala de control (con ventanas de observación o tabiques de cristal) y una sala de mantenimiento, con unidades terminales de aire acondicionado instaladas en las habitaciones. La sala de máquinas debe contar con instalaciones de suministro y drenaje de agua, y el suelo y las bases de los equipos deben terminarse con materiales fáciles de limpiar. La sala de máquinas debe tener buenas instalaciones de ventilación. Las salas de máquinas en plantas sótano deben contar con ventilación mecánica, con un número de renovaciones de aire no inferior a 6 veces/hora.

[Referencia] Los equipos de la sala de máquinas deben disponerse de forma compacta, con un recorrido de tuberías racional, operación cómoda y espacio de mantenimiento adecuado, y deben cumplir los siguientes requisitos:

① La distancia libre entre una unidad y la pared no debe ser inferior a 1,0 m, y la distancia desde el armario de distribución eléctrica no debe ser inferior a 1,5 m.

② La distancia libre entre unidades, o entre una unidad y otros equipos, no debe ser inferior a 1,2 m.

③ Se debe proporcionar una distancia de mantenimiento no inferior a la longitud del evaporador, el condensador o el generador de baja temperatura.

④ La distancia libre entre la unidad y las tuberías, conductos de humos o bandejas de cables situados sobre ella no debe ser inferior a 1,0 m.

⑤ El ancho de los pasillos principales de la sala de máquinas no debe ser inferior a 1,5 m.

[Referencia] En el diseño de una sala de máquinas de absorción de combustión directa, el diseño de los depósitos de almacenamiento de aceite y los depósitos diarios de aceite, el sistema de suministro de aceite (gas) y el sistema de evacuación de gases de combustión deben cumplir las disposiciones pertinentes de las normas nacionales vigentes.

7.1.6 Cálculo de cargas de aire acondicionado y volumen de aire de impulsión

(1) Las perturbaciones de calor y humedad en el entorno interior proceden de dos fuentes: una es de origen natural; la otra de los procesos de producción y las actividades humanas. En el lado natural, las variaciones de temperatura y humedad de la atmósfera exterior y la intensidad del calor de radiación solar afectan a los parámetros del entorno interior a través de la envolvente del edificio y el aire entrante; en el lado interior, se libera calor o humedad durante las operaciones de proceso y el funcionamiento de los equipos de producción, e incluso en edificios civiles, los cuerpos humanos, la iluminación, los equipos, electrodomésticos, etc., también generan calor o humedad; todo ello afecta a los parámetros del entorno interior. El calor excedente y la humedad excedente generalmente también varían con los cambios de las condiciones interiores y exteriores; a partir de ellos, se deben determinar el calor excedente y la humedad excedente que tienen mayor influencia, o que afectan frecuentemente al equilibrio interior, como las magnitudes de “carga” para los cálculos de aire acondicionado; a veces el calor excedente interior en verano se denomina “carga de refrigeración interior”, y el calor excedente en invierno se denomina “carga de calefacción interior”. La magnitud de las cargas de calor y humedad tiene una influencia decisiva en los equipos y la escala del sistema de aire acondicionado, y también afecta a la racionalidad y economía del sistema. Por ello, se deben considerar conjuntamente medidas razonables desde los aspectos de arquitectura, proceso, etc., para reducir la carga.

Además de las cargas de habitación anteriores (cargas que se producen dentro de las habitaciones acondicionadas), las cargas del sistema (cargas que se producen fuera de las habitaciones acondicionadas) también constituyen cargas de aire acondicionado. Por ejemplo, la carga de aire fresco causada por que el estado del aire fresco difiere del estado del aire interior, y las cargas causadas por la transferencia de calor a través de conductos de aire y el calor generado por los ventiladores, no actúan directamente sobre el espacio interior, pero en última instancia también son soportadas por el sistema de aire acondicionado. Por ello, los equipos de tratamiento de aire también deben seleccionarse según la carga del sistema.

La carga de un quirófano limpio tiene las características de una sala limpia biológica. Los equipos médicos del quirófano no deben considerarse una carga de calor (refrigeración) estable y continua, lo que haría que la estimación de carga del quirófano fuera demasiado alta.

En la actualidad, la mayoría de los quirófanos son cámaras pequeñas herméticas situadas dentro de estructuras de envolvente de construcción civil, con diversos conductos que atraviesan los pasillos intermedios entre las cámaras. Si se cuenta con una planta de doble pasillo o similar, el quirófano se encuentra en la zona interior. La proporción de la carga de aire acondicionado atribuible a la envolvente del edificio es aún menor, y el cálculo de la carga puede tratarse íntegramente como transferencia de calor en estado estacionario. Antes de la cirugía casi no hay carga de humedad en la habitación; durante la intervención, el personal se reúne alrededor de la mesa de operaciones, por lo que la generación de humedad está concentrada. Además, aunque actualmente hay cada vez más dispositivos médicos en la habitación, pocos se utilizan continuamente durante toda la operación, y el factor de uso simultáneo también es pequeño; esto se cumple incluso en cirugías profundas como la cirugía cardíaca. Asimismo, entre los dispositivos de nuevo desarrollo predominan los de uso especial, mientras que los de uso general son escasos. Para operaciones rutinarias, el equipo médico de uso común consta solo de unos pocos elementos como unidades electroquirúrgicas y máquinas de anestesia. En términos relativos, la ganancia de calor de iluminación y la generación de calor y humedad del personal varían poco. En otras palabras, las características de la carga durante la cirugía son que la carga de calor varía considerablemente, mientras que la carga de humedad es relativamente estable, lo que provoca grandes variaciones en la relación calor-humedad interior; esta es la causa principal de que la humedad relativa interior supere el límite especificado. Por ello, la capacidad de refrigeración del sistema de aire acondicionado del quirófano puede dimensionarse según la carga pico de calor (refrigeración), pero la configuración del sistema debe tener más en cuenta las variaciones de la relación calor-humedad; tampoco es adecuado aplicar directamente unidades industriales de temperatura y humedad constantes.

(2) La capacidad y los equipos del sistema de aire acondicionado. Generalmente se determinan en función de la carga de refrigeración estival. Dado que las perturbaciones de calor y humedad en la habitación acondicionada difieren entre invierno y verano, con un grado de impacto mayor en verano que en invierno, y porque las medidas y dispositivos para enfriar y deshumidificar el aire son más complejos que los para calentar y humidificar el aire, y la inversión en equipos y los costes operativos también son mayores en verano que en invierno, el volumen de aire de impulsión y la capacidad de los equipos suelen determinarse según la carga estival. Salvo en habitaciones que requieren aire acondicionado todo el año, en el sur de China el aire acondicionado se utiliza principalmente durante la estación calurosa. Incluso en regiones frías donde se requiere calefacción, el interior de algunos edificios sigue siendo calentado por equipos de calefacción en invierno, y el aire acondicionado solo se utiliza en verano.

[Referencia] Las ganancias de calor y ganancias de humedad calculadas de verano de una habitación o zona acondicionada deben determinarse según los elementos del Cuadro 7.5:

Cuadro 7.5 Ganancias de calor y ganancias de humedad calculadas de verano

N.º Ganancia de calor calculada de verano de la habitación o zona acondicionada Ganancia de humedad calculada de verano de la habitación o zona acondicionada
1 Calor transferido a través de la envolvente del edificio Ganancia de humedad a través de la envolvente del edificio
2 Calor disipado por el cuerpo humano Humedad disipada por el cuerpo humano
3 Calor aportado por el aire infiltrado Humedad aportada por el aire infiltrado
4 Calor disipado por alimentos o materiales Humedad disipada por alimentos o materiales
5 Calor disipado por equipos, electrodomésticos, tuberías y otras fuentes de calor internas Humedad disipada por los equipos
6 Calor radiante solar que entra por las ventanas exteriores Humedad disipada en procesos de reacción química
7 Calor disipado por la iluminación Humedad disipada desde distintas superficies húmedas, superficies líquidas o corrientes líquidas
8 Calor latente generado junto con distintos procesos de disipación de humedad

[Referencia] El control del entorno térmico y de humedad interior se logra suministrando una determinada cantidad de aire a la habitación (denominado aire de impulsión) para eliminar las cargas de calor y humedad interiores, de modo que el calor y la humedad del aire interior alcancen un estado relativamente equilibrado y los parámetros del entorno interior puedan controlarse dentro de un rango determinado. Por ello, el volumen de aire de impulsión o los parámetros del aire de impulsión del sistema de aire acondicionado deben determinarse según los valores de carga de calor y humedad de la habitación acondicionada, y el aire de impulsión debe tratarse mediante dispositivos de tratamiento de aire como refrigeración, calefacción, deshumidificación y humidificación. Si el volumen de aire de impulsión es fijo, el valor de carga determina los parámetros del aire de impulsión; si los parámetros del aire de impulsión son fijos, el valor de carga determina el volumen de aire de impulsión. Al eliminar las perturbaciones de calor y humedad, también se debe suministrar una cierta cantidad de aire fresco (denominado aire exterior) y expulsar una cierta cantidad de aire interior (denominado aire de extracción) para mantener el aire interior adecuadamente limpio. En situaciones generales, se requiere que el volumen de aire de reposición sea mayor que el volumen de aire de extracción para evitar la infiltración de aire exterior, de modo que la limpieza interior y otros parámetros se vean menos afectados por las condiciones externas. Para ahorrar energía, parte del aire interior se reutiliza a menudo devolviéndolo al sistema para formar parte del aire de impulsión; esta porción de aire se denomina aire de retorno.

7.1.7 Ahorro energético de los sistemas de HVAC

(1) Los hospitales son edificios de alto consumo energético, y las cargas hospitalarias incluyen las de HVAC, suministro y drenaje de agua, electricidad e iluminación, y las cargas necesarias para los servicios médicos. Entre ellas, las cargas de servicios médicos incluyen el suministro de agua caliente, el suministro de cocina y catering, la esterilización y desinfección, y la lavandería, principalmente en forma de vapor, y algunas utilizan gas y electricidad. La carga de servicios médicos es la mayor carga del hospital, representando el 25 %～38 % de la carga consumida anual. Antiguamente solo se prestaba atención a que la transferencia de calor y las fugas de autoclaves, esterilizadores y tuberías calientes se convirtieran en cargas de aire acondicionado; ahora la disipación de calor de grandes equipos de diagnóstico y tratamiento, nuevos tipos de instalaciones médicas (como salas de rehabilitación hidroterápica), grandes sistemas informáticos y equipos de algunos sistemas de salas limpias biológicas se han convertido en cargas de aire acondicionado que no pueden ignorarse, modificando considerablemente la composición de la carga de aire acondicionado de los edificios hospitalarios y la proporción de cada componente. Con la modernización de los hospitales en China, el ahorro energético en los sistemas de HVAC debe recibir gran atención, especialmente en los siguientes aspectos:

  1. La cantidad de aire fresco necesaria en los hospitales es grande y los requisitos son elevados; algunos departamentos incluso requieren un 100 % de aire fresco. Muchos departamentos o secciones también necesitan extraer el polvo, bacterias, olores, exceso de calor, exceso de humedad y gases nocivos que generan, por lo que se requiere extracción en numerosos lugares y en grandes volúmenes. Algunos departamentos también tienen estrictos requisitos de control de presión positiva, y grandes cantidades de aire fresco se expulsan al exterior como aire de fuga incontrolado. Mantener una presión positiva adecuada es la clave para reducir el volumen de aire fresco. Si la presión positiva es demasiado pequeña, el espacio limpio no puede protegerse de la intrusión de aire exterior contaminado; si la presión positiva es demasiado grande, el aporte de aire fresco del sistema aumenta y la carga de aire fresco crece. Para reducir el consumo energético del aire fresco, cómo reducir el volumen de aire fresco, el volumen de extracción y el volumen de aire infiltrado por presión positiva cumpliendo los requisitos ha sido siempre un problema importante en el aire acondicionado hospitalario. Además de determinar racionalmente el volumen de aire fresco, el control de volumen de aire fresco variable es actualmente una medida eficaz.

  2. Cuando las condiciones lo permitan, se debe adoptar el pretratamiento centralizado del aire fresco. Esto no solo permite recoger aire fresco de alta calidad y realizar una filtración de aire eficaz, sino que también hace muy conveniente adoptar distintos métodos de tratamiento del aire fresco según las estaciones, o utilizar un intercambiador de calor total para preenfriar el aire fresco; también facilita el mantenimiento y la gestión. Ya existe experiencia exitosa en el extranjero: no solo se puede proporcionar aire fresco con parámetros estables, sino que el consumo energético del aire fresco también se reduce considerablemente.

  3. Los hospitales están llenos de aguas residuales calientes, aguas de refrigeración y condensado. Por miedo a la contaminación cruzada, estas generalmente no se recuperan a la sala de calderas para su reutilización. Si las aguas residuales se recogen centralizadamente, y se utiliza el lado de baja temperatura de una bomba de calor para recuperar el calor contenido en estas aguas residuales, mientras que el lado de alta temperatura en el otro extremo mejora el calor para volver a suministrarlo, este es un método indirecto de utilización de calor residual. Es independiente de si existe contaminación en el calor residual y no causa infecciones cruzadas, por lo que es muy adecuado para hospitales. Aunque la inversión es algo mayor, la cantidad de calor residual recuperada anualmente es considerable.

  4. Las tuberías de distribución de los sistemas de suministro de calor son un problema importante en el ahorro energético. La zonificación y las tuberías racionales pueden acortar la distancia de transporte; se debe reducir el número de uniones de brida y válvulas en la medida de lo posible para minimizar las caídas de presión innecesarias al máximo. Reforzar el sellado y aislamiento de las tuberías, seleccionar buenos purgadores de vapor y reducir las “fugas, goteos y escapes” en las tuberías reducirá la pérdida de calor en el transporte. Además, los purgadores de vapor no deben instalarse en pozos de tuberías ni techos, lo que puede reducir considerablemente la transferencia de calor y las fugas y también disminuir la carga de aire acondicionado de las habitaciones cercanas.

  5. Con la modernización de los hospitales, cada vez más lugares de los hospitales adoptan tecnología limpia. Debido al gran volumen de aire y la alta resistencia de los sistemas de purificación, el consumo energético de transporte del sistema se ha convertido en la mayor carga del aire acondicionado; además, la alta proporción de aire fresco de los sistemas de purificación da lugar a una gran carga de aire fresco. De ellas, el consumo energético de transporte del sistema es una carga estable, mientras que la carga de aire fresco varía con las estaciones. La clave para reducir el consumo energético de transporte del sistema reside en reducir el volumen de aire de impulsión y la resistencia del sistema. Por ello, se debe calcular el volumen de aire de impulsión razonable necesario según la situación real, en lugar de estimarlo a partir de la tasa de renovación de aire recomendada. Además, el volumen de aire de diseño se calcula sobre la base de la resistencia final de los filtros del sistema; en la operación real, como los filtros aún no han alcanzado su resistencia final, el volumen de aire operativo suele ser mucho mayor que el volumen de diseño. Por ello, hacer funcionar el ventilador a velocidad variable para lograr el funcionamiento de volumen de aire constante del sistema tiene un gran significado de ahorro energético.

  6. Aunque el volumen de aire de impulsión del sistema de aire acondicionado de purificación es muy grande, distinguir el volumen de aire de aire acondicionado del volumen de aire de purificación dentro del sistema también tiene un gran significado de ahorro energético. Esto se debe a que el volumen de aire de aire acondicionado en el aire de impulsión sirve principalmente para eliminar las cargas de calor y humedad interiores y debe tratarse por la unidad de tratamiento de aire, mientras que el volumen de aire de purificación sirve para cumplir los requisitos de limpieza y solo necesita pasar por una nueva filtración. Cuanto mayor es la clase, menor es la proporción del volumen de aire de aire acondicionado en el volumen de aire de purificación. Si el volumen de aire de purificación no se devuelve a la sala de máquinas para ser tratado por la unidad de tratamiento de aire, sino que se devuelve directamente a la sala limpia a través de un ciclo corto, se puede ahorrar energía de transporte de forma muy eficaz, y esto es aún más notable en sistemas de salas limpias de clase alta. Eliminar el calor generado por los motores de los ventiladores del sistema de aire acondicionado de purificación también tiene un efecto de ahorro energético considerable; medidas como colocar el motor del ventilador fuera de la unidad de tratamiento de aire y no utilizar salidas de impulsión de filtro con ventilador en el sistema también pueden reducir eficazmente el calor generado por los ventiladores. Para salas limpias de clase baja, se deben utilizar filtros subalta eficiencia de baja resistencia en la medida de lo posible, lo que puede reducir considerablemente la resistencia del sistema y, por tanto, la potencia de salida del ventilador.

  7. Muchas ciudades están revisando sus sistemas de tarifas eléctricas y adoptando precios de electricidad según franja horaria; utilizar la diferencia de precio entre el día y la noche para el almacenamiento de hielo o el almacenamiento de calor ha impulsado el desarrollo de la tecnología de almacenamiento de energía térmica, y los ejemplos más exitosos son las unidades enfriadoras de tornillo de doble condición y sus equipos de almacenamiento de frío. Existen distintos tipos de almacenamiento de hielo, como el de serpentín de hielo (sistema de almacenamiento de hielo de evaporación directa), el de congelación completa, el de bolas de hielo y el de recolector de hielo. Antes de determinar el modo de funcionamiento del almacenamiento de hielo, primero se debe calcular con bastante precisión la carga de refrigeración de aire acondicionado horaria del edificio y elaborar un diagrama de carga; luego se debe determinar el modo de operación según los periodos de uso eléctrico locales, los requisitos de inversión, etc. Generalmente, hay dos requisitos: primero, maximizar el desplazamiento de picos y llenado de valles del suministro eléctrico de la red, y segundo, minimizar la inversión única. Para encontrar el equilibrio óptimo entre estos dos objetivos contradictorios, se adopta principalmente la descarga de frío según horario para satisfacer ambos requisitos. Generalmente, primero deben determinarse las cantidades de descarga de frío durante los dos periodos de pico de consumo eléctrico y durante la carga pico de aire acondicionado, y solo entonces se pueden determinar la capacidad óptima de almacenamiento de frío y la capacidad del enfriador, para maximizar el efecto de desplazamiento de picos y llenado de valles y reducir la capacidad instalada del enfriador, reduciendo así la inversión inicial.

[Referencia] Los depósitos (tanques) de almacenamiento de agua caliente también son una forma de almacenamiento de energía. Instalar un depósito de almacenamiento de agua caliente puede reducir la inversión en equipos y los costes operativos, pero para lograr ahorro energético, su uso se limita a las siguientes situaciones:

① Cuando se puede utilizar un sistema de recuperación de calor.

② Cuando no se utilizan combustibles fósiles, como la calefacción solar.

③ Cuando se dispone de electricidad nocturna barata o calor residual de fábrica.

Por el contrario, como el sistema de depósito de almacenamiento de agua caliente consume la energía adicional siguiente, no es energéticamente eficiente salvo en los casos mencionados:

① El depósito de almacenamiento de agua caliente tiene una pérdida de energía superior al 10 % durante un periodo continuo de 24 horas.

② Como debe adoptarse un circuito de agua abierto, hay que aumentar la altura de elevación de la bomba, lo que provoca un aumento brusco de la potencia de la bomba.

(2) Para algunos métodos de ahorro energético en hospitales, la viabilidad de su aplicación y posibles problemas, véase el Cuadro 7.6.

Cuadro 7.6　Métodos de ahorro energético para hospitales y su viabilidad

Sistema Método de ahorro energético Viabilidad y efecto de la aplicación en hospitales Problemas existentes
Sistema de fuentes de frío y calor Seleccionar la capacidad y el número de unidades adecuados para que los equipos mantengan un funcionamiento de alta eficiencia en todas las estaciones A carga parcial (0,5), eficiencia operativa ≥80 % Demasiadas unidades aumentan la inversión y el área de la sala de máquinas
Sistema de fuentes de frío y calor Seleccionar equipos con alto coeficiente de rendimiento Depende de la relación entre precio y coste de mantenimiento y el beneficio
Sistema de fuentes de frío y calor Uso flexible de energías naturales (energía solar, aguas subterráneas, etc.) Depende de las condiciones de energía natural de la región Hundimiento del terreno, contaminación de aguas subterráneas
Sistema de fuentes de frío y calor Uso eficaz del almacenamiento térmico (de frío) Depende del área ocupada, el diferencial de precios eléctricos y los beneficios Aumenta la inversión y el área de la sala de máquinas
Sistema de fuentes de frío y calor Bombas de calor de recuperación de calor (gases residuales, agua de condensación, agua de refrigeración, etc.) Adecuado para lugares con planificación de drenaje estricta Si las fuentes de calor residual están dispersas, la recuperación sistemática es difícil
Sistema de fuentes de frío y calor Adoptar enfriadores de absorción Aprovechar plenamente el vapor excedente en verano Ahorra electricidad pero no energía; prestar atención a la contaminación ambiental de las calderas
Sistema de distribución Transportar agua es más eficiente energéticamente que transportar aire Utilizar sistemas de agua en la medida de lo posible para transportar fuentes de frío y calor Las unidades fan coil interiores son desfavorables para las condiciones asépticas
Sistema de distribución Aumentar la diferencia de temperatura de transporte para reducir el volumen de transporte Utilizar almacenamiento de frío para reducir la temperatura del medio de transporte Prestar atención al rendimiento de las unidades terminales
Sistema de distribución Transporte de flujo variable Utilizar la regulación de flujo de agua variable en la medida de lo posible en los sistemas de aire acondicionado Los dispositivos de regulación de velocidad de bombas son relativamente caros
Sistema de distribución Aislamiento de las tuberías de transporte Adoptar el espesor de aislamiento óptimo Prestar atención al comportamiento frente al fuego de los materiales aislantes
Sistema de aire acondicionado Zonificación del sistema más adecuada Zonificar según las características hospitalarias Prestar atención al flujo de aire inverso entre zonas cuando se apagan los sistemas de zona
Sistema de aire acondicionado Regulación de volumen de aire exterior variable Beneficiosa para mejorar la calidad del aire interior Difícil de aplicar en sistemas no centralizados
Sistema de aire acondicionado Adoptar intercambiadores de calor total Prestar atención al trazado de los conductos de aire exterior y de extracción en el diseño Fugas de aire contaminado en los intercambiadores de calor total
Sistema de aire acondicionado Adoptar tecnología de purificación para aumentar el volumen de aire de retorno Siempre que se garantice el volumen mínimo de aire exterior, se puede reducir el volumen de aire exterior del sistema Algunos gases contaminantes interiores son difíciles de eliminar eficazmente
Sistema de aire acondicionado Reducir las pérdidas por mezcla y las pérdidas por recalentamiento Zonificación racional Aumenta la complejidad del sistema
Sistema de aire acondicionado Mejorar la calidad del aire exterior para reducir el volumen de aire exterior del sistema Tomar aire exterior de alta calidad, reducir la distancia de transporte y la contaminación en el camino
Sistema de control Establecer la hora de arranque y tiempo de funcionamiento óptimos Efecto de ahorro energético significativo para departamentos con funcionamiento intermitente Para zonas con requisitos de diferencia de presión gradual, el control debe aplicarse con cautela
Sistema de control Selección de la proporción óptima de equipos (número de unidades, capacidad)
Sistema de control Establecer los parámetros óptimos del aire de impulsión Adoptar el modo de regulación de prioridad de volumen de aire Muchos departamentos no son adecuados para el funcionamiento de volumen de aire variable
Sistema de control Establecer las condiciones operativas óptimas según los cambios climáticos Efecto de ahorro energético significativo Los modos de operación son excesivamente complejos, aumentando la dificultad de gestión
Sistema de control Las habitaciones generalmente están equipadas con termostatos; algunas requieren controladores de temperatura y humedad Los ocupantes pueden ajustar la temperatura (y humedad) ellos mismos Los controladores se dañan fácilmente por ajustes frecuentes

[Referencia] El aislamiento de equipos y tuberías debe calcularse de acuerdo con la Guía para el diseño del aislamiento térmico de equipos y tuberías (GB8175-87). Generalmente pueden seleccionarse según los Cuadros 7.7 a 7.10, y el espesor no debe ser inferior a los valores indicados en los cuadros.

Cuadro 7.7　Espesor de aislamiento económico para tuberías de refrigeración de aire acondicionado

Material aislante Horas anuales de refrigeración/h Diámetro nominal/mm Espesor de aislamiento económico/mm
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 15～32 19
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 40～150 25
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 200～500 32
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 15～50 25
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 65～150 32
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 125～500 38
Cascarillas y placas de caucho-plástico 4 320 15～100 32
Cascarillas y placas de caucho-plástico 4 320 125～500 38
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 2 880 15～50 25
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 2 880 65～150 30
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 2 880 200～500 35
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 3 600 15～50 30
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 3 600 65～150 35
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 3 600 200～500 40
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 4 320 15～50 35
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 4 320 65～150 40
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (64 kg/m³) 4 320 200～500 50

Cuadro 7.8　Espesor mínimo de aislamiento para tuberías del sistema de almacenamiento de hielo

Material aislante Horas anuales de refrigeración/h Diámetro nominal/mm Espesor de aislamiento económico/mm
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 15～32 25
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 40～150 32
Cascarillas y placas de caucho-plástico 2 880 200～500 38
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 15～25 32
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 32～50 38
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 65～150 41
Cascarillas y placas de caucho-plástico 3 600 200～500 45
Cascarillas y placas de caucho-plástico 4 320 15～50 38
Cascarillas y placas de caucho-plástico 4 320 65～150 41
Cascarillas y placas de caucho-plástico 4 320 200～500 45
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 2 880 15～125 40
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 2 880 150～500 50
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 3 600 15～50 40
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 3 600 65～500 50
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 4 320 15～100 50
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga 4 320 125～500 60

Nota: La temperatura del refrigerante del sistema de almacenamiento de hielo es de $-6,^\circ\text{C}$, y la conductividad térmica de los materiales es:

  • Polietileno ignífugo　　$\lambda = 0.036 + 0.001t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
  • Caucho-plástico　　　　　　　$\lambda = 0.0375 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$
  • Espuma de poliuretano　　$\lambda = 0.035 + 0.00125t_m,[\text{W/(m·℃)}]$

Donde: $t_m$ se refiere a la temperatura media de la capa aislante, calculada generalmente como el promedio de la temperatura del medio dentro de la tubería y la del aire circundante.

Cuadro 7.9　Espesor de aislamiento económico para conductos de aire acondicionado

Material aislante Duración anual de refrigeración/h Espesor de aislamiento económico/mm
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 2 880 30
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 3 660 40
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 4 320 50
Placa plana de caucho-plástico 2 880 16
Placa plana de caucho-plástico 3 600 19
Placa plana de caucho-plástico 4 320 21

Cuadro 7.10　Espesor de aislamiento económico para conductos de aire de impulsión a baja temperatura de sistemas de aire acondicionado

Material aislante Duración anual de refrigeración/h Espesor de aislamiento económico/mm
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 2 880 50
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 3 660 60
Cascarilla de lana de vidrio centrífuga (32 kg/m³) 4 320 70
Placa plana de caucho-plástico 2 880 21
Placa plana de caucho-plástico 3 600 25
Placa plana de caucho-plástico 4 320 32

Nota: La temperatura del aire de impulsión se calcula sobre la base de 7 ℃.