Diseño de Aire Acondicionado

Prof. Juan C. Penabad

Introducción a la tecnología I

Arqu 6991 Sec. 013

Inventado por

Willis Haviland Carrier – 1902

AIRE ACONDICIONADO

/CONTROL DE HUMEDAD +TEMPERATURA

Conducción Radiación Convección

TIPOS DE TRANSFERENCIA TÉRMICA

▌La unidad estándar para medir

transferencia térmica [sea frio o

calor] es el BTU (British Thermal

Unit.

▌ A nivel comercial, sin embargo, se

utiliza la tonelada de refrigeración. La

tonelada es un paradigma equivalente

a la transferencia térmica necesaria para

Derretir una tonelada de hielo en 24 hrs

Una tonelada = 12,000 btu’s

MEDICIÓN DE LA TRANSFERENCIA TÉRMICA

Residencia de Henry Klumb, Río Piedras

Henry Klumb. Edificio San Martín, Calle de Parque Esquina Ponce de León [1946-1958]

Henry Klumb. Facultad Facundo Bueso, UPR

DISIPACIÓN DE CALOR

AL EXTERIOR

REFRIGERANTE

COMPRIMIDO

[CONDENSADO]

REFRIGERANTE

EXPANDIDO

[EVAPORADO]

COMPRESOR

ABANICO

CONTROLES AIRE FRIO HACIA

LA HABITACIÓN

RADIADOR DE

EVAPORACIÓN

RADIADOR DE

CONDENSACIÓN

VÁLVULA DE

EXPANSIÓN

ESQUEMA TÍPICO SISTEMA DE REFRIGERACION [A/C]

Shown temperatures are aproximate

TERMOSTÁTO ELECTROMECÁNICO TÍPICO

Sistema Unitario [sin conductos] una sola habitacion

Sistema Unitario [con conductos] múltiples habitaciones

PAQUETE

UNITARIO

SISTEMA

SPLIT

UNIDAD

EVAPORADORA

UNIDAD

CONDENSADORA

ABANICO

EVAPORADOR

CONDENSADOR

COMPRESOR

TIPICA UNIDAD DE REFRIGERACIÓN [A/C]

SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO DIVIDIDO [SPLIT SYSTEM]

Sistema Split [sin conductos] una sola habitacion

Sistema Split [con conductos] múltiples habitaciones

Sistema Split [con conductos] múltiples habitaciones

Sistema Chilled Water [con conductos] múltiples habitaciones

Sistema Chilled Water sirviendo múltiples pisos

Sistema Chilled Water - (loop) distribucion múltiples edificios

COOLING TOWER

CHILLED WATER

P U M P S

BUILDING No 1

BUILDING No 2

BUILDING No 3

CHILLER

CONDENSED WATER

P U M P S

CHILLER COMPRESSOR

Sistema Chilled Water

http://mingovalley.com/resources/hvac-dictionary.php

The Cooling Cycle

To begin, chillers circulate "chilled water" in a closed

loop system from the evaporator to air-handlers

where heat is transferred from the circulating air to

the "chilled water" (Figure 1A).

The warmed water returns to the evaporator where

heat is transferred from the water to a cold, low-

pressure liquid refrigerant (Figure 1B).

The compressor creates a continuous low-pressure in

the evaporator, making it possible for the liquid

refrigerant to boil into a low-pressure vapor (Figure

1C).

This vapor absorbs the heat and transfers it out of the

evaporator into the compressor (Figure 1D).

Once inside the compressor, the low-pressure vapor

is compressed into a hot, high-pressure vapor (Figure

1E).

The high-pressure vapor discharges from the

compressor and enters the condenser where the heat

is transferred to the colder condenser water

circulating from the cooling tower basin (Figure 1F).

Removing the heat from the high-pressure vapor

causes it to condense into a warm, high-pressure

liquid. Additional heat can be removed from the high-

pressure liquid refrigerant through a sub-cooler or

storage vessel in the condenser prior to returning to

the evaporator . . . where the process begins again.

The heat transfer is completed when the condenser

water leaves the chiller and circulates to the open

cooling tower, where heat is removed by evaporation

to the atmosphere, causing the water temperature to

drop prior to returning back to the condenser (Figure

1G).

http://mingovalley.com/resources/hvac-dictionary.php

Sistema Chilled Water circuito enfriamiento condensador

Cooling Tower

Chiller

Chilled water pump

Cooling tower

Sistema Chilled Water - (loop) distribucion múltiples edificios

DISEÑO DE SISTEMAS DE A/C

I. Establecer el tamaño (capacidad) de la planta de enfriamiento:

volúmen del espacio

incidencia solar / protección

materiales /transferencia = APROX = 1 TON : 200 SQ.FT*

actividad / propósito / usuarios e n f r i a m i e n t o

carga termal de equipos

fuga / infiltración

__________________________

* Indica cómputo tasado a ojo de buen cubero

II. Establecer el tamaño (capacidad) del abanico:

volúmen del espacio

cambios de aire requeridos

carga termal (ver arriba) = APROX = 1 TON : 400 CFM*

fuga / infiltración f l u j o d e a i r e

__________________________

* Indica cómputo tasado a ojo de buen cubero

1 TONELADA [ENFRIAMIENTO]

400 CFM [FLUJO AIRE]

200 Sq. Ft. [AREA SERVIDA] A R E A x 2 = C F M ’S

Ejemplo:

6,500 sq.ft /200 = 32 tons Ejemplo:

32 tons x 400 = 12,800 cfm’s

Ejemplo:

6,500 sq.ft x 2 = 13,000 cfm’s

DISEÑO DE SISTEMAS DE A/C

III. Establecer el tamaño de los conductos [sistema de distribución]:

A partir del volúmen total de aire (Total CFM’s) se establece el

máximo tamaño del conducto, mediante tabla (DUCTOLATOR)

Se consideran entregas de aire en cada espacio/habitación a razón de 1.66

– 2.00 cfm’s por pie cuadrado. Las salidas de A/C deberán entregar entre

120 y 450 cfm’s. (alrededor de 200 cfm’s preferiblemente)

Conforme se distribuyen los CFM’s el volúmen de aire en el ducto se va

reduciendo, y consecuentemente la presión y la velocidad de flujo (Venturi)

se hace necesario reducir el tamaño del ducto para recuperar

presión/velocidad ante un volúmen menor.

El aire que se mueve en tramos de ducto particularmente largos pierde

velocidad por fricción. Se hace necesario reducir su tamaño para

recuperar. (Venturi: presión = velocidad)

COMPONENTES DUCTOS DE DISTRIBUCIÓN

Volume

Damper Air Outlet

Diffuser

Butterfly

Damper

COMPONENTES DUCTOS DE RETORNO

Volume Damper

Air Return Grille

Duct Smoke Detector

TÍPICO SISTEMA DISTRIBUCIÓN DE A/C

[CON RETORNO ABIERTO]

ENSAMBLAJE TÍPICO DE COMPONENTES

[MANEJADORA DE AIRE]