ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
INTRODUCCIÓN La filtración de alta eficiencia en los sistemas de calefacción@ ventilación@ y aire acondicionado (HVAC) de aire forzado se utiliza para proteger los equipos y a los ocupantes del edificio@, pero también puede influir en el uso de energía del edificio. Los filtros con un MERV alto (valor mínimo de informe de eficiencia @ según lo definido por la norma ASHRAE 52.2-2007) generalmente tienen una mayor caída de presión que un filtro con un MERV más bajo. Las consecuencias energéticas de una mayor caída de presión debido a la filtración son bien conocidas para los grandes sistemas comerciales, donde los controles de ventiladores y motores generalmente mantienen los índices de flujo de aire requeridos. Un filtro de mayor caída de presión hace que el motor del ventilador consuma más energía para superar la caída de presión y entregar la cantidad requerida de aire, aumentando así el consumo de energía (Chimack y Sellers 2000; Fisk et al. 2002). Se supone ampliamente que esta asociación entre el uso de energía y la caída de presión del filtro es válida para sistemas residenciales y comerciales ligeros más pequeños, pero las diferencias operativas entre sistemas pequeños y grandes sugieren consecuencias energéticas muy diferentes. La diferencia central es que aumentar la caída de presión de un filtro en la mayoría de los sistemas HVAC residenciales generalmente causa una disminución del flujo de aire, aunque la evidencia es limitada. Parker y cols. (1997) midieron una reducción del caudal de aire del 4 al 5% al reemplazar filtros desechables estándar con filtros plisados de alta eficiencia en pruebas de campo de aire acondicionado residencial. La disminución del flujo de aire generalmente disminuye la capacidad de enfriamiento (el consumo de energía del compresor) y la eficiencia del sistema. Parker y cols. (1997) predijeron mediante simulaciones por computadora y pruebas de laboratorio que se lograría una reducción del 5% en el flujo de aire desde un valor recomendado por la mayoría de los fabricantes de 400 CFM ton?C1 (193 m3??h?C1??kW?C1) a 380 CFM ton?C1 (184 m3 h?C1??kW?C1) disminuiría la capacidad de refrigeración sensible en aproximadamente un 2%. Esto sugiere que un sistema funcionaría un 2% más para satisfacer la misma carga de refrigeración. En experimentos de laboratorio @ Rodriguez et al. (1996) probaron acondicionadores de aire de 3,5 toneladas (12,3 kW) y reportaron reducciones de aproximadamente del 6 al 7% en la eficiencia y la capacidad total asociadas con una reducción del 10% de la tasa de flujo de aire recomendada. Palani et al. (1992) también midieron los impactos del bajo flujo de aire en un acondicionador de aire de 3 toneladas (10,5 kW) en una serie de pruebas de laboratorio y encontraron reducciones similares en la capacidad para reducciones comparables en el flujo de aire. Los mismos estudios demostraron que se producen consecuencias energéticas más drásticas cuando las reducciones de flujo son extremas. Parker y cols. (1997) informaron que el consumo de energía de enfriamiento del sistema podría aumentar en un 20% si el flujo disminuye aproximadamente un 40% desde 400 CFM ton?C1 (193 m3??h?C1??kW?C1). Las investigaciones anteriores muestran que si la presencia de un filtro de mayor eficiencia disminuye el flujo de aire, la capacidad de enfriamiento sensible disminuirá, lo que sugiere un aumento en el consumo de energía debido al mayor tiempo de ejecución del sistema. Sin embargo, el consumo de energía de los ventiladores y compresores generalmente también disminuye, lo que podría limitar los impactos energéticos negativos. Además, un cambio en la caída de presión del filtro puede afectar las fugas en los conductos al cambiar la presión alrededor de las fugas en los conductos. Aunque no conocemos ninguna investigación directa sobre las implicaciones de la filtración en las fugas en los conductos, existe una extensa literatura sobre las consecuencias energéticas de las fugas en los conductos en sistemas residenciales y comerciales ligeros (por ejemplo, Modera 1989; Modera 1993; Parker et al. 1993; Jump et al. 1996; Walker et al. 1998; Withers y Cummings 1998; Siegel et al. 2000; Francisco et al. 2006). Uno de los desafíos centrales de asociar las consecuencias energéticas con la filtración es la complejidad de estos efectos interactivos. Las magnitudes@ e incluso los signos@ de muchos de estos efectos no están bien caracterizados@ pero probablemente dependen mucho del sistema y se ven afectados por parámetros tales como la fracción de la caída de presión del sistema asociada con el filtro@, la configuración de velocidad del ventilador@ y el punto de intersección. del ventilador y las curvas del conducto. Para explorar estos efectos en sistemas reales, monitoreamos los sistemas de enfriamiento de aire forzado residenciales y comerciales ligeros en múltiples sitios en Austin, Texas. Los parámetros medidos incluyeron tasa de flujo de aire del sistema @ consumo de energía @ capacidad de enfriamiento @ caídas de presión a través de filtros y bobinas @ y fugas en los conductos. Se realizaron mediciones periódicas a lo largo de un año en cada sitio con filtros fácilmente disponibles con diferentes categorías MERV@ según la clasificación del fabricante del filtro. El propósito de esta investigación fue evaluar cómo el filtro MERV y la correspondiente caída de presión medida impactan el uso de energía en sistemas de aire acondicionado más pequeños. El objetivo específico es permitir a los diseñadores y usuarios de sistemas evaluar las consecuencias asociadas con una filtración de mayor eficiencia.