INSTALACIONES DEPORTIVAS
Bombas de calor, eficiencia para climatizar espacios deportivos
En la climatización de las instalaciones deportivas pueden darse, paralelamente, diversos escenarios en recintos con diferentes tipos de actividad y niveles de ocupación de las personas que están en ellos. Como consecuencia de lo anterior, sus necesidades de acondicionamiento ambiental también son diferentes.
Afec menciona a continuación algunos de estos escenarios, señalándose sus requisitos de climatización más destacados.
Canchas deportivas y zonas de espectadores cerradas: elevados niveles de ventilación debidos a la elevada ocupación; control de la temperatura ambiente; en algunos casos, control de la humedad a causa de la elevada carga latente; sistemas de difusión de aire adecuados para espacios de gran tamaño (elevadas alturas y amplias superficies).
Piscinas cubiertas: control de las temperaturas del ambiente y del agua del vaso; control de la humedad (deshumectación).
Zonas de vestuarios: control de la temperatura (mínima) y de la humedad máxima (zonas de duchas); elevados niveles de ventilación, con ausencia de corrientes de aire.
Gimnasios, salas de musculación, etc.: elevadas cargas internas, con altos niveles de ventilación; control de la temperatura y de la humedad ambiente. De las premisas anteriores, pueden establecerse como denominadores comunes en estos escenarios las necesidades de altos niveles de ventilación y la de control de la humedad del aire. Ello supone que la climatización de estos recintos conlleva una elevada demanda energética, sobre todo en época invernal, y que consecuentemente se hace imprescindible recurrir a sistemas de climatización altamente eficientes, como son las bombas de calor.
Transformaciones psicrométricas con bombas de calor
Como ya es conocido, en el ciclo termodinámico de los equipos frigoríficos por compresión y, en
particular, en las bombas de calor, se generan de manera continuada cuatro procesos con dos funciones: calentamiento de un medio o un fluido externo, normalmente a través de la condensación del fluido refrigerante que contiene el circuito frigorífico, y enfriamiento de otro medio o fluido externo, a través de la evaporación del citado fluido. En las figuras 1 y 2 se muestran, de manera esquemática, cuáles son los cuatro componentes fundamentales del ciclo frigorífico (figura 1) por compresión que realizan los mencionados procesos, así como la representación de las transformaciones que experimenta el citado fluido refrigerante por medio de estos cuatro componentes, en una gráfica de Presión-entalpía (figura 2). Gracias a este ciclo termodinámico, y en función de la disposición de los intercambiadores de calor para la condensación y para la evaporación, las bombas de calor reversibles disponen de capacidad para enfriar un espacio o medio interior -transportando el calor extraído del espacio climatizado al medio exterior- y para calentar un espacio o medio interior, aportándole al citado espacio el calor captado del medio exterior. Asimismo, si se hace pasar el mismo flujo de aire a tratar, primero por el evaporador y seguidamente por el condensador de una misma bomba de calor, se obtendrá una función adicional, que es la deshumectación, dado que en el proceso de enfriamiento se alcanzará, normalmente, el punto de rocío del aire que atraviesa el intercambiador (evaporador) o batería, con lo que disminuirá su humedad específica y, seguidamente, se calentará el aire al pasar por el condensador para incorporarlo al espacio a una temperatura adecuada para mantener el aire ambiente dentro de la zona de confort. Este proceso podría representarse en el diagrama psicrométrico de la figura 3.
Deshumectación de una piscina cubierta Seguidamente, se muestra el caso comparativo del tratamiento de deshumectación en invierno de una piscina cubierta mediante: una bomba de calor por bomba de calor aire/aire o agua/aire y un climatizador alimentado por un generador de calor.
En el caso de la deshumectación con bomba de calor, el proceso de tratamiento del aire del recinto de la piscina es el señalado en el punto anterior, consistiendo en: el aire de retorno, tras incorporar el aire exterior necesario para ventilar (en función de la ocupación), se hace pasar por el evaporador de la BDC, donde se enfría por debajo de su punto de rocío, condensando parte del vapor de agua contenida en el mismo; a continuación, ese aire atraviesa el condensador donde se calienta, tras lo cual se impulsa al ambiente. La representación gráfica de este proceso, así como unos valores ejemplo de las propiedades físicas que va teniendo el aire tratado a lo largo de las diferentes etapas por las que transcurre, se muestran en la figura 4.
En cuanto a la deshumectación sin bomba de calor, se reduce la humedad ambiental en el recinto únicamente mediante la aportación de aire exterior, que tiene un menor contenido de agua, así como capacidad de absorberla cuando se le aumenta la temperatura. Consecuentemente, el nivel de aire exterior que hay que suministrar es superior al caudal de aire necesario para ventilar. Este aire se calienta haciéndolo pasar por la batería de calor de un climatizador. Ello supone que se requiera una energía adicional para combatir las cargas las térmicas debidas a la incorporación de aire frío.
La representación gráfica de este proceso, y unos valores ejemplo de las propiedades físicas que va teniendo el aire ambiente a lo largo de sus diferentes etapas, serían las de la figura 5.
Es decir; con la solución con bomba de calor, la energía consumida en el proceso de deshumectación y calefacción del medio ambiente es muy inferior, debido a que las cargas térmicas debidas al aire exterior son muy inferiores y por el elevado rendimiento de la bomba de calor (superior a 2,5).
Reseñas legislativas
En la legislación nacional, en particular en el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios (RITE), se incluyen algunas prescripciones relativas a la climatización de recintos deportivos.
En particular, en la IT 1.1. ‘Exigencia de bienestar e higiene’ se establecen unas condiciones para la temperatura del agua del vaso y del ambiente de las piscinas climatizadas y la humedad relativa máxima de este último, que pueden esquematizarse según sigue: Tbs aire = Tagua + 1 a 2 ºc. HR < 60 % (IT 1.1.4.1.2) Tagua = de 24° a 30 °C (IT 1.1.4.3.2)
Asimismo, en la IT 1.2. ‘Exigencia de eficiencia energética’, en lo relativo a piscinas climatizadas, menciona: la energía térmica contenida en el aire expulsado deberá ser recuperada (IT 1.2.4.5.2); la distribución de calor para el calentamiento del agua y la climatización del ambiente de piscinas será independiente de otras instalaciones térmicas (IT 1.2.4.5.5); una parte de las necesidades térmicas se cubrirán mediante la incorporación de sistemas de aprovechamiento de calor renovable o residual (IT 1.2.4.6).
Destacan, en esta misma IT, las prescripciones en lo relativo a la acción simultánea de fluidos con temperatura opuesta, señalándose que no se permite el mantenimiento de las condiciones termo-higrométricas de una zona térmica mediante procesos sucesivos de enfriamiento y calentamiento salvo que se realice por una fuente de energía gratuita o sea recuperado del condensador de un equipo frigorífico; o sea, imperativo para el mantenimiento de la humedad relativa dentro de los márgenes requeridos (IT 1.2.4.7.3).
Conclusión
Como puede observarse, la legislación contempla el uso de bombas de calor para la climatización de las instalaciones deportivas, pero estos equipos pueden aportar mucho más de lo estrictamente reglamentario.
Puede concluirse que las bombas de calor son los equipos más eficientes para la climatización de instalaciones deportivas, puesto que son capaces no solo de enfriar y calefactar los espacios y producir ACS, así como calentar el agua de los vasos de la piscina, sino también de dotarles de la ventilación necesaria y controlar la humedad relativa, con la ventaja adicional de que un porcentaje muy alto de la energía que aportan proviene de fuentes renovables o de la recuperación de calor.