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Soluciones para Techos Fríos el futuro del aire acondicionado del espacio interior empresa del Groupo FTF www.frenger.es
Soluciones para Techos Fríos
el futuro del aire acondicionado del espacio interior
empresa del Groupo FTFwww.frenger.es
ÍndiceIntroducción y Resumen 3
Sistema de Techo Frió Tradicional Primera Generación 4
Vigas Frías de Perímetro 5
Techos Fríos Tradicionales con Vigas Radiantes Híbridas de Perímetro 7
Código de Pedidas para baldosas de techo frío 8
Código de pedida para Vigas Frías Radiantes 8
Rendimiento de la Refrigeración 9
Vigas Radiantes, la próxima generación de Techos Fríos 10
Rendimiento de la Refrigeración 11
Acústicas 13
Configuraciones Típicas 13
Altura de la sección transversal 13
Referencia de Proyectos 14
Rendimiento y Matriz de Costes 15
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Introducción y Resumen
Avances Técnicos en la Tecnología de Vigas FríasLos sistemas de enfriamiento estáticos (techos fríos) han, sobre los últimos 40 años, demostrado ser capaces de suministrar altos niveles de comodidad al ocupante a costes de operacionalmente reducidos. Frenger diseñaron, suministrar, y instalaron el sistema de techo frío más grande del mundo en 1962; el Cuartel General de Shell con una zona de 175,000m² y 27 plantas de altura, situado sobre el rio Támesis en Londres. El edificio fue también el primer edificio completamente sellado de Europa y fue revolucionaria para su época porque este sistema de Techo Frio Frenger uso el agua frio del Rio Támesis para resfriar el edificio. Consiguieron bobeando agua fría de Rio arriba a un cambiador de calor secundario que a su turno, enfría (absorbió el calor de edificio usando Absorción Radiante) el edificio. El agua caliente fue entonces devuelta rio abaje desde el cambiador de calor secundario. Esta instalación sigue en operacionalmente más de 50 años después que es un atentico testamento de la calidad y la capacidad de los productos Frenger.
Desde entones los requisitos del enfriamiento para una oficina típica han aumentado considerablemente; mejor en el aislamiento, una densidad de ocupantes mas elevada y un aumento en la utilización de aparatos electrónicos han ayudado significativamente a este aumento en las cargas térmicas. Fue entonces aparente que en medio de los 1990 que las capacidades de enfriamiento tradicionales no serian suficientes para cumplir con este aumento en las cargas térmicas y por consecuencia vigas frías con capacidades mas elevadas fueron introducidas en la zona de perímetro para deshacerse de las cargas solares producidas en la fachada del edificio. A pesar de que las baterías serpentinas de alteas siendo capaces de producir un enfriamiento mas elevado a un coste más bajo en £/watt, los techos
radiantes de perímetro sufrirían estéticamente porque las baterías de aletas requirieron perforaciones grandes para permitir que el aire circule (convección) esto también redujo la comodidad de los ocupantes porque esto significo también un aumento en las velocidades del aire.
Frenger vio una oportunidad de coger todos los beneficios de los techos fríos tradicionales por sus capacidades de enfriamiento por método de radiación y crearon un producto <<hibrido>> que también tuvieron el rendimiento de las vigas pasivas junto a la capacidad de enfriamiento radiante y gracias a esto eran capaces de mantener las mismas estéticas que los techos fríos tradicionales radiantes. Esto resulto también en velocidades del aire radicadas que cumplieron con la normativa Europea ISO 7730 para <<Las Condiciones de la Comodidad de Aire Interior>>. Dado a que las vigas Frenger tienen una proporción de 35% y 40% <<Radiante>>.
Sistema de Techo Frió Tradicional
Central Shell - Londres - 1962
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Estos sistemas de techos de alta calidad producen la mejor comodidad ambiental del ocupante gracias al porcentaje <<Radiante>>. Aproximativamante un 70% del enfriamiento total es por radiación y el 33% restante es por convección si las baldosas son aisladas y con 55% de elemento Radiante y 45% por método de convección si las baldo no son aisladas.
Las baldosas refrescantes son construidos acero recubierto en zinc que es entonces pintada en pobló de polyester del color requerido por las especificaciones de cada proyecto.
<<Asientos>> para las tuberías cambiadoras de calor hechas de aluminio extruido son pintadas en polvo de color negro y son fijadas al reverso de las baldosas perforadas metálicos. Las baldosas pueden ser de cualquier tamaño, y incluso hasta un máximo de 1,35m x 1,35m, esas baldosas se llaman <<Mega Baldosas>>. Las baldosas son aislados usando coberturas hechas de lana mineral negra de aislación de clase <<O>> con reverso de hoja metálica para un aumento en la proporción <<Radiante>> (70% radiación / 30% Convección).
Pero a pesar de esto hay un factor limitante de aproximativamente 80W/m² de baldosas activadas si aislados, y un 90W/m² si las baldosas no son aisladas. Pero a pesar de esto el componente radiante compone aproximativamente un 55% mientras que el resto del enfriamiento es enfriado por la proporción convectiva 45%.
La lista encima es basada en el enfriamiento de 8,5°C de diferencia entre la temperatura media del agua (TMA) y la temperatura del la habitación diseñada, también conocida como dT(k). Miran las tablas del rendimiento en la página 9 para baldosas aisladas y no aisladas.
Por favor noten que no todo el techo puede ser activado al mismo tiempo usando solo bobinas de enfriamiento, como la red tartán que sostiene el techo.
En algunos instantes, la red del techo tartán (como vista en la imagen debajo representa un 20% de la zona del techo total la red tiene dimensiones de 1,5 x 1,5m y el plano de la rejilla de la rejilla es 150mm de ancho. También es hay que permitir un 8% de la zona del techo para las luminarias que significa que solo un 72% de la zona del techos es en realidad enfriada. Por esto 80 watts/m² nos otorga en realidad 57,6 watts/m² de rendimiento sobre el suelo y 90 watts/m² que nos otorga 64,8 watts/m² sobre el suelo para baldosas no aisladas a 8,5dTk.
Sistema de Techo Frió Tradicional Primera Generación
Mega Azulejos
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Vigas Frías de PerímetroLos Techos Fríos tradicionales son apropiadas para ser usadas en la mayoría de las zonas principales donde las cargas térmicas son menos de 60W/m². Alrededor de la zona del perímetro donde las cargas solares sobrepasan las capacidades de enfriamiento de los Techos Fríos Tradicionales, las baterías de aletas de aluminio cambiadoras de calor fueron adoptadas por las otras compañías (no Frenger) para suplementar las exigencias térmicas necesarias.
Las cargas solares pueden representar una gran proporción del enfriamiento necesario, y estas cargas se manifiestan en los primeros cuatro metros de un edificio a partir de la fachada.
Por ejemplo, en un edificio de 20m de ancho con una fachada vidriada, las cargas solares de la zona representan un 40% de la zona del suelo y probablemente más de la mitad de los requisitos del enfriamiento.
Las baterías de aletas lograron combatir contra estas cargas de una manera muy económica ver a pesar de esto las estéticas del techo sufrieron porque las zonas del perímetro necesitaban mas de un 50% de la zona abierta proporcionada por las perforaciones con agujeros de 5mm para permitir que funcione la convección y por esto las baterías eran visibles atreves de la gran zona abierta incluso cuando los lados de la cobertura fueron pintadas en negro.
La otra desventaja fueran las grandes velocidades del aire directamente debajo de las baterías, dando que las baterías funcionaban por la mayor parte usando por convección. El porcentaje de personas insatisfechas (PPD, Percentage People Dissatisfied) por culpa de las grandes velocidades del aire excedieron una índice de Riesgo de Corriente (DR, Draft Risk) de 25 a 35 para las baterías en este tipo de aplicación.
Frenger pesar de esto vio una oportunidad para desarrollar una solución hibrida capaz de coger todos los beneficios asociadas con las techos <<radiante>> y las grandes potencias asociadas con las Vigas Frías <<Convectivas>> sin la necesidad de grandes agujeros o una gran porcentaje de la zona abierta para mas importantemente manteniendo las velocidades del aire relativamente bajas a través del toda la zona de la planta (Zona Ocupada).
Ver páginas 10 - 16 para más detalles.
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Project Vauxhall - NottinghamshireZona principal enfriada por Elementos de Enfriamiento Radiantes fijados a baldosas micro perforados metálicos (tradicionales). Zona del perímetro refrigerado por vigas frías radiantes escondidas encima de un techo metálico micro perforado.
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Techos Fríos Tradicionales con Vigas Radiantes Híbridas de Perímetro
Tubería Cobre de 15mm
Baldosa de Techo Frío
Asiento a Tubería de Aluminio Extruido
Aislamiento de Lana Negra con Reverso de hojas metálicas
Baldosas Metálicas Micro perforadas (S2428 - 2,2mm de diámetro con paso cuadrado con 30% de la zona abierta.
Viga Fría Radiante escondida.Note: Las perforaciones del techo perímetro tuene perforaciones del mismo tamaño y el mismo porcentaje de zona abierta que los que son usados por las baldosas de techo frío tradicionales.
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Código de Pedidas para baldosas de techo frío
Largo en centímetros CT xxxAncho de la viga en centímetros CT xxx / xxxDistribución de agujeros <<S>> cuadrado <<D>> diagonal CT xxx / xxx - DTamaño de las perforaciones 1,5mm o 2,2mm CT xxx / xxx - D24Porcentaje de Zona abierta 22% o 30% CT xxx / xxx - D2428Borde liso <<PB>> alrededor de las baldosas frías10mm o 15mm CT xxx / xxx - D2428-PB15Aislado <<I>> o no aislado <<UI>> CT xxx / xxx - D2428-PB15-IBaldosas que encajan en la rejilla del techo (LG)o baldosas que encajan al las barras de un techo Tartán (BG) CT xxx / xxx - D2428-PB15-I-BG
Ejemplo
CT 135/135 - D2428 - PB15 - I - BGEste ejemplo es el código de pedida de una Baldosa te Techo Frío de 1,35m x 1,35m con un patrón de perforaciones diagonal con agujeros de 2,2mm en diámetro (representa una zona abierta de 30%) y un borde liso de 15mm alrededor de cada baldosa. Todos los Baldosas Frías son aisladas y apropiadas para encajar en una red de techo con rejillas tartán.
Ejemplo
CT180/60 - D2428 - PB15 - I - LGEste ejemplo es el código de pedida para una Baldosa de Techo Frío de 1,8m x 0,6m con perforaciones diagonales con agujeros de 2,2mm en diámetro (representando un zona abierta de 30%) y un borde liso de 15mm alrededor de cada baldosa. Todas las Baldosas Frías son aisladas y apropiadas para encajar en una red de techo con rejillas tartán.
Rendimiento del Enfriamiento como visto en la página 9
2. Largo Nominal de la Viga
4. RAL Colour - Nom. 20% Gloss
Tipo de tubería de la batería - C1/C1.1/C2/C2.2 Orientación de la Salida y Retorno
SE: Mismo Lado
OE: Lado Opuesto
Zona Abierta (mm) 15
3. Conexión de lado del Agua
15 C1 SE
Ejemplo:
1
- - -
2 3 4
XW400 1840 15C1SE RAL9005
1. Tipo de VigaXW400 - 400mm Ancho con 6 PasesXW540 - 540mm Ancho con 8 PasesXW680 - 680mm Ancho con 10 PasesXW820 - 820mm Ancho con 12 Pases
Código de pedida para Vigas Frías Radiantes
Rendimiento del Enfriamiento como visto en la página 11
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Rendimiento de la RefrigeraciónNoten: La capacidad de refrigerar debe de ser multiplicado por el factor corrector en la tabla debajo que depende de cuantas baldosas enfriadas son liadas en serie para cierta cantidad de flujo másico.
Detalles de la Refrigeración
Baja de Presión
Factor Corrector
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Refrigeración de las Baldosas de Techo enfriadas con aislamiento
Perdida de Presión por metro linear basado en una baldosa de tipo 600
Refrigeración de las Baldosas de Techo enfriadas con aislamiento
Temperatura Ambiental - Temperatura Media del Agua dT(k)
Temperatura Ambiental - Temperatura Media del Agua dT(k)
Flujo Másico del agua Fría (kg/s)
Flujo Másico del agua fría (kg/s)
Refrigeración con un efecto nominal de 0,038 kg/s
Refrigeración con un efecto nominal de 0,038 kg/s
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Vigas Radiantes, la próxima generación de Techos Fríos
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Rendimiento de la Refrigeración
Diseño de las perforaciones
X-Wing Rendimiento Rendimiento máximo del techoXW 400-15 XW 540-15 XW 680-15 XW 820-15
Expuesto 17,7 24,1 30,8 34,4 -S5050 17,5 22,6 27,6 32,4 17,2S5046 17,4 22,6 27,6 32,1 17,0D4033 16,6 21,4 25,8 29,8 12,8D3534 16,5 21,1 25,5 29,3 12,7D3022 15,2 19,1 22,8 25,9 9,3S2426 15,2 19,1 22,8 25,9 10,0
Bajas de Presión
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El intercambio de la radiación no crea movimientos del aireCuando agua fría es pasada a través de la viga fría, el aire caliente de la habitación es enfriada contra las superficies frías de la viga. Este aire frío, que es más pesada gracias a una densidad más elevada, fluye a través de las lumbreras en la viga y luego desciende abajo a través de las pequeñas perforaciones de las baldosas al espacio debajo. De esta manera creando una corriente circulando continuamente, el aire caliento constantemente remplazada por el aire frío generado por la viga.
A demás de este proceso de enfrento convectivo, las superficies también absorben el calor de la energía radiante producida por los habitantes de la habitación. El porcentaje de por radiación constituye un 40% del enfriamiento total (el otro 60% siendo producido por la corriente convectiva que produce la viga como previamente descrita).
La eficacia de este proceso por convección, junto a la habilidad del producto de intercambiar energía por método de radiación a larga onda, significa que la viga retiene una gran capacidad de enfriamiento incluso cuando las temperaturas del aire en la habitación son relativamente bajas (por ejemplo, la noche cuando la habitación no está ocupada). De esta manera una gran cantidad de energía radiante puede ser acumulada en la habitación cuando el edificio no está ocupado durante los periodos de cargos bajos, y puede ser usada para compensar en momentos de cargas elevadas.
Vigas Radiantes Ofrecen un entorno más cómodoLas propiedades de enfriamiento radiantes ofrecen ventajas importantes en cuando a la comodidad de ocupación. Este híbrido en un techo frío y una batería de enfriamiento produce capacidades de enfriamiento de hasta 300W/m (135W/m²) en el suelo si es necesario. Enfriamiento por radiación es normalmente preferible al enfriamiento únicamente por convección. Las temperaturas percibidas son normalmente más bajas así que las velocidades del aire son también más bajas. Los techos fríos ofrecen grandes niveles de comodidad asociadas con los techos fríos con los niveles de rendimiento asociados.
25 años de experienciaLas tecnologías patentadas empleadas en la fabricación de las vigas fría fueron originalmente desarrolladas para ser colectores solar ultra eficaces. La tecnología demostró ser extremadamente durable en las aplicaciones más agresivas y por consecuencia, Frenger no dudan, y prometen que la esperanza de vida del producto excede 25 años (Mantenimiento y calidad mínima del agua es aconsejada).
1) El agua fría pasa a través de las tuberías cobres
2) Todas las superficies de la viga fría son enfriadas.
3) El aire en la localidad de la viga es enfriada, se vuelve más densa permitiendo que desciende hacia aboga a través del sistema de techo.
4) El sistema del techo debajo de la viga fría es enfriada por la corriente de aire fría gracias al intercambio radiante.
El sistema del techo es típicamente 2°C - 3°C más bajo que la temperatura de la sala.5) El aire más caliente del entorno es desplazada
hacia arriba para remplazar el aire mas cálida que se mueve hacia abajo (convección).
Los principios detrás de las Vigas Frías Radiantes
6) Le estructura del edificio es enfriado por el intercambio radiante.
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Es normal a la hora de diseñar la distribución de las vigas de hacerlo de tal manera que las particiones de la viga sean paralelas a las líneas de rejilla para las particiones de la oficina. A pesar de esto es a veces el caso de que los requisitos futuros puedan determinar que la partición nueva de un edificio tiene que pasar por donde una viga ha sido previamente instalada. Donde esto es el caso Frenger pueden ofrecer un deflector acústico especialmente construido, que se encuadra perfectamente a la geometría de la viga fría para un atenuación de habitación excelente. Este deflector acústico es construido de una envoltura hecha de acero inoxidable y reforzado usando yeso reforzado con fibra de vidrio ambos lados con une centro hecho de espuma de absorción acústica.
Con esta configuración - una viga extendiese en dos oficinas - no podrá ser controlada de ambas habitaciones pero la viga se auto regula de gran manera ofreciendo más enfriamiento a la oficina que más lo necesita. Si aislamiento autístico adicional es necesaria, un material de absorción hecho de lana de roca puede ser fijado al plafón del techo.
Acústicas
Altura de la sección transversal
Configuraciones Típicas
Distancia mínima = <<A>>
<<C>>
<<B>>
Beam Ancho <<A>>0,5 x <<A>>
Modelo Dim <<B>> Dim <<C>>XW 400-15 252mm 65mmXW 540-15 267mm 80mmXW 680-15 302mm 100mm
XW 820-15 322mm 120mm
4,0m Zona del Perimetro
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Referencia de Proyectos
Google HQ, Sydney, 2010
700 Bourke Street, Melbourne, 2012123 Albert Street, Brisbane, 2013
Project Vauxhall, Nottinghamshire, 2006 500 Collins Street, Melbourne, 2005
30 The Bond, Sydney, 2004 Vodafone, Hayes, 2002
BT, Leavesden, 2001 BT, Nottingham, 1997
South Australia Police, Adelaide, 2009
1 Shelley Street, Sydney, 2008/09Sydney Water, Sydney, 2008/09
University of Sydney, 2007 Parramatta Justice Prescient, 2006
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Rendimiento y Matriz de Costes
CRITERIO
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Rango de Enfriamiento55 à 60 W/m²
Sobre el suelo a 8,5 dT(K) ü ü ü üRango de Enfriamiento
60 à 75 W/m²Sobre el suelo a 8,5 dT(K) ü ü ü
Rango de Enfriamiento75 à 90 W/m²
Sobre el suelo a 8,5 dT(K) üEstéticas del techo consistente con pequeñas perforaciones y
un porcentaje de zona abierta baja ü üVelocidades del aire bajo en la zona ocupada (Menos de
0,2m/s) conformando a la normativa ISO 7730 ü ü üMenos de una conexión de agua fría por cada m² de techo frío* ü ü ü üMenos de una conexión de agua fría por cada 3m² de techo frío* ü ü üMenos de una conexión de agua fría por cada 6m² de techo frío* ü
Construcciones de poca profundidad200 a 250mm ü
Construcciones de poca profundidad250 a 350mm ü ü ü
Construcciones de poca profundidad350 a 500mm ü ü ü üBajo Cost/m²
Para techos fríos y aparatos de enfriamiento** üMedio Cost/m²
Para techos fríos y aparatos de enfriamiento** ü üAlto Cost/m²
Para techos fríos y aparatos de enfriamiento** üNotas:* Es mejor tener menos conexiones del agua, no solamente para simplificar el instalado pero también reduce el riesgo de fugas de agua.** Estos presupuestos están basados en la únicamente de la entrega del sistema de techo completo con iluminación integrada y los elementos de enfriamiento que sean tubos cobres en los paneles/ baldosas frías o Vigas Frías Radiantes suspendidas encima del techo frío.
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