Unidad fan coil

Una unidad fan coil ( FCU ), también conocida como unidad fan coil vertical ( VFCU ), es un dispositivo que consta de un intercambiador de calor (serpentín) y un ventilador . Las FCU se utilizan comúnmente en sistemas HVAC de edificios residenciales, comerciales e industriales que utilizan aire acondicionado split por conductos o refrigeración centralizada. Las FCU suelen estar conectadas a conductos y a un termostato para regular la temperatura de uno o más espacios y para complementar la unidad de tratamiento de aire principal de cada espacio si se utilizan con enfriadoras. El termostato controla la velocidad del ventilador y/o el flujo de agua o refrigerante al intercambiador de calor mediante una válvula de control .

Gracias a su simplicidad, flexibilidad y fácil mantenimiento, las unidades fan coil pueden resultar más económicas de instalar que los sistemas de ventilación con conductos de aire 100 % (VAV) o los sistemas de calefacción central con unidades de tratamiento de aire o vigas frías . Existen diversas configuraciones de unidades fan coil, incluyendo horizontales (montadas en el techo) y verticales (montadas en el suelo), y pueden utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, desde pequeñas viviendas hasta grandes edificios comerciales e industriales.

El nivel de ruido que emiten las unidades fan-coil, al igual que cualquier otro sistema de aire acondicionado, depende de los materiales de construcción que rodean la unidad y de su diseño. Algunas unidades fan-coil ofrecen niveles de ruido tan bajos como NR25 o NC25.

La potencia de una unidad fan-coil se puede estimar midiendo la diferencia de temperatura entre el aire que entra y sale de la unidad, junto con el volumen de aire que circula por ella. Esta es una afirmación simplificada; para obtener más información, consulte la bibliografía sobre las relaciones de calor sensible y la capacidad calorífica específica del aire, factores que influyen en el rendimiento térmico.

El término unidad fan coil abarca una gama de productos y tendrá diferentes significados para los usuarios, especificadores e instaladores en diferentes países y regiones, particularmente en relación con el tamaño del producto y la capacidad de producción.

Las unidades fan coil se dividen principalmente en dos tipos: de soplado y de aspiración. Como su nombre indica, en el primer tipo, los ventiladores se instalan detrás del intercambiador de calor, mientras que en el segundo, se instalan delante de la serpentina y aspiran el aire a través de ella. Las unidades de aspiración se consideran térmicamente superiores, ya que suelen aprovechar mejor el intercambiador de calor. Sin embargo, son más caras, puesto que requieren un chasis para alojar los ventiladores, mientras que una unidad de soplado normalmente consta de un conjunto de ventiladores atornillados directamente a la serpentina.

Una unidad fan coil puede estar oculta o a la vista dentro de la habitación o área a la que da servicio.

Una unidad fan coil expuesta puede montarse en la pared, ser independiente o estar montada en el techo, y normalmente cuenta con una carcasa adecuada para proteger y ocultar la propia unidad fan coil, con la rejilla de retorno de aire y un difusor de suministro de aire instalados en dicha carcasa para distribuir el aire.

Una unidad fan coil oculta se suele instalar en un falso techo o zona de servicios accesible. La rejilla de retorno de aire y el difusor de impulsión suelen quedar a ras del techo y se conectan mediante conductos a la unidad fan coil, lo que permite una gran flexibilidad para ubicar las rejillas según la distribución del techo o de los tabiques. Es bastante común que el aire de retorno no se canalice y que se utilice el falso techo como cámara de retorno.

La unidad fan coil recibe agua caliente o fría de una central térmica y transfiere calor al aire, ya sea absorbiéndolo o absorbiéndolo. Tradicionalmente, las unidades fan coil pueden contener su propio termostato interno o conectarse a un termostato remoto. Sin embargo, como es habitual en la mayoría de los edificios modernos con un Sistema de Gestión Energética de Edificios (BEMS), el control de la unidad fan coil se realiza mediante un controlador digital local o una estación remota (junto con el sensor de temperatura ambiente y los actuadores de la válvula de control asociados) conectado al BEMS a través de una red de comunicación, lo que permite su ajuste y control desde un punto central, como el ordenador de la central de supervisión.

Las unidades fan coil hacen circular agua caliente o fría a través de una serpentina para climatizar un espacio. La unidad obtiene el agua caliente o fría de una central térmica o sala de máquinas que contiene equipos para extraer el calor del circuito cerrado del edificio. Estos equipos pueden consistir en máquinas para extraer el calor, como una enfriadora o una torre de refrigeración , y equipos para calentar el agua del edificio, como una caldera o un calentador de agua industrial .

Las unidades fan coil hidrónicas se dividen generalmente en dos tipos: unidades fan coil de dos tubos y unidades fan coil de cuatro tubos. Las unidades fan coil de dos tubos tienen un tubo de suministro y un tubo de retorno. El tubo de suministro proporciona agua fría o caliente a la unidad, según la época del año. Las unidades fan coil de cuatro tubos tienen dos tubos de suministro y dos de retorno. Esto permite que entre agua caliente o fría a la unidad en cualquier momento. Dado que a menudo es necesario calentar y enfriar diferentes áreas de un edificio al mismo tiempo, debido a las diferencias en las pérdidas o ganancias de calor internas, la unidad fan coil de cuatro tubos es la más utilizada.

Las unidades fan coil pueden conectarse a redes de tuberías mediante diversas topologías, como "retorno directo", "retorno inverso" o "desacoplamiento en serie". Consulte el Manual ASHRAE "Sistemas y equipos 2008", Capítulo 12.

Dependiendo de la temperatura del agua fría seleccionada y la humedad relativa del espacio, es probable que la serpentina de enfriamiento deshumidifique el flujo de aire entrante y, como subproducto de este proceso, genere condensado que deberá ser evacuado. La unidad fan coil contará con una bandeja de goteo diseñada específicamente para este fin, con una conexión de drenaje. La forma más sencilla de drenar el condensado de varias unidades fan coil es mediante una red de tuberías con una pendiente hacia un punto adecuado. Como alternativa, se puede emplear una bomba de condensado cuando el espacio para este tipo de tuberías por gravedad sea limitado.

Los motores de los ventiladores de una unidad fan-coil son responsables de regular la potencia de calefacción y refrigeración deseada. Los distintos fabricantes emplean diversos métodos para controlar la velocidad del motor. Algunos utilizan un transformador de CA, ajustando las tomas para modular la potencia suministrada al motor. Este ajuste se realiza normalmente durante la fase de puesta en marcha de la construcción y permanece fijo durante toda la vida útil de la unidad.

Como alternativa, algunos fabricantes emplean motores de condensador permanente dividido (PSC) con bobinados personalizados y tomas de velocidad en los devanados. Estas tomas se ajustan a los niveles de velocidad deseados para el diseño específico de la unidad fan coil. Para facilitar el control local, se proporciona un sencillo selector de velocidad (Apagado-Alta-Media-Baja) para los usuarios de la habitación. Este selector suele estar integrado en el termostato de ambiente y puede ajustarse manualmente o controlarse automáticamente mediante un termostato digital.

Para el control automático de la velocidad y la temperatura del ventilador, se emplean sistemas de gestión de energía de edificios (EBMS). Los motores de ventilador que se utilizan habitualmente en estas unidades suelen ser motores de CA de polos sombreados o de condensador permanente dividido. Los avances recientes incluyen el uso de diseños de CC sin escobillas con conmutación electrónica. En comparación con las unidades equipadas con motores asíncronos de 3 velocidades, las unidades fan coil que utilizan motores sin escobillas pueden reducir el consumo de energía hasta en un 70 %. ^{[ 1 ]}

Las unidades fan coil conectadas a sistemas de aire acondicionado split por conductos utilizan refrigerante en la serpentina de enfriamiento en lugar de refrigerante líquido y están conectadas a una unidad condensadora grande en lugar de una enfriadora. También pueden estar conectadas a unidades condensadoras refrigeradas por líquido , que utilizan un refrigerante intermedio para enfriar el condensador mediante torres de enfriamiento.

Estos motores se denominan a veces motores de CC, a veces motores EC y, ocasionalmente, motores CC/EC. CC significa corriente continua y EC significa conmutación electrónica.

Los motores de CC permiten controlar la velocidad de los ventiladores dentro de una unidad fan coil mediante una señal de control de entrada de 0 a 10 voltios. No se requieren los transformadores ni los interruptores de velocidad asociados con las unidades fan coil de CA. Hasta una tensión de señal de 2,5 voltios (que puede variar según el fabricante del ventilador/motor), el ventilador permanecerá detenido. A medida que aumenta la tensión de la señal, la velocidad del ventilador aumentará gradualmente hasta alcanzar la máxima a una tensión de señal de 10 voltios. Las unidades fan coil suelen funcionar entre 4 y 7,5 voltios, ya que por debajo de 4 voltios el flujo de aire es ineficaz y por encima de 7,5 voltios el ventilador probablemente sea demasiado ruidoso para la mayoría de las aplicaciones comerciales.

La tensión de señal de 0-10 voltios se puede ajustar mediante un potenciómetro sencillo o bien, el controlador de terminales de cada unidad fan coil la puede suministrar a los motores de los ventiladores. La primera opción es muy sencilla y económica, pero la segunda permite modificar continuamente la velocidad del ventilador en función de diversas condiciones o factores externos. Estas condiciones o criterios podrían ser la demanda en tiempo real de calefacción o refrigeración, el nivel de ocupación, los interruptores de ventanas, los relojes programadores o cualquier otra entrada procedente de la propia unidad, del sistema de gestión del edificio o de ambos.

La razón por la que estas unidades fan coil de CC, a pesar de su aparente complejidad, están ganando popularidad es su mayor eficiencia energética en comparación con sus contrapartes de CA de hace tan solo unos años. Un simple cambio de CA a CC reduce el consumo eléctrico en un 50 %, pero la aplicación de un control de velocidad del ventilador en función de la demanda y la ocupación puede aumentar el ahorro hasta un 80 %. En regiones del mundo donde existen requisitos legales de eficiencia energética para las unidades fan coil (como el Reino Unido), las unidades fan coil de CC se están convirtiendo rápidamente en la única opción.

En los edificios de gran altura, los fancoils pueden estar apilados verticalmente, ubicados uno encima del otro de piso a piso y todos interconectados por el mismo circuito de tuberías.

Las unidades fan coil son un excelente mecanismo de distribución de calor para sistemas de calderas y enfriadoras hidrónicas en grandes viviendas y pequeños comercios. En estas aplicaciones, las unidades fan coil se instalan en los techos de los baños y permiten crear zonas de confort ilimitadas, con la posibilidad de apagar las áreas no utilizadas para ahorrar energía.

En la construcción de edificios residenciales de gran altura, cada unidad fan coil suele requerir una perforación rectangular en la losa de hormigón sobre la que se asienta. Generalmente, hay entre dos y cuatro tuberías de ABS , acero o cobre que atraviesan el suelo. Estas tuberías suelen estar aisladas con material aislante para refrigeración, como espuma flexible de acrilonitrilo butadieno / cloruro de polivinilo (AB/PVC) (marcas Rubatex o Armaflex), en todas las tuberías o, al menos, en las de agua fría para evitar la formación de condensación.

Un ventilador de unidad es un conjunto de ventilador y serpentín que se utiliza principalmente en aulas, hoteles, apartamentos y condominios. Puede ser un gabinete montado en la pared o suspendido del techo, y está diseñado para utilizar un ventilador que impulsa aire exterior a través de un serpentín, acondicionando y ventilando así el espacio al que sirve.

El fan coil se compone de una cuarta parte de unidades de 2 tubos y tres cuartas partes de unidades de 4 tubos, y los productos más vendidos son "con carcasa" (35%), "sin carcasa" (28%), "cassette" (18%) y "con conductos" (16%). ^{[ 2 ]}

En 2010, el mercado por regiones se dividió de la siguiente manera:

• Aislamiento térmico
• Sistema de climatización (HVAC)
• Construcción
• Intumescente
• Parada de fuego