Blog

Sep 17, 2023

Los contratistas de HVAC implementan comodidad y eficiencia en las escuelas

CORNELL COLLEGE: Una vista aérea del hermoso campus de Cornell College en

COLEGIO DE CORNELL:Una vista aérea del hermoso campus de Cornell College en Mount Vernon, Iowa.

ACTUALIZACIÓN DE SISTEMA:Estas cinco calderas de gas de condensación de alta eficiencia Weil-McLain Ultra 550 MBH se instalaron en Olin Hall, un popular edificio residencial en Cornell College.

VENTILACIÓN VARIABLE:Este gráfico ilustra cómo el sistema Aircuity de la Universidad de Cambridge permite que la ventilación varíe según las condiciones de cada laboratorio.

GIMNASIO:Dentro del UHealth Fitness and Wellness Center en la Escuela de Medicina Miller de la Universidad de Miami.

ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES:El UHealth Fitness Center logró una mejor IAQ con menos aire exterior utilizando la tecnología HLR de enVerid.

EN CONTROL:Rick Freed, administrador de energía y educador del distrito escolar de Conejo Valley, controlando los termostatos SchoolStat de Venstar mediante la aplicación móvil Skyport.

Aquí hay un vistazo a cuatro proyectos que arrojan luz sobre las tecnologías que los contratistas de HVAC pueden implementar para ayudar a resolver los desafíos de comodidad y eficiencia para los administradores escolares o las juntas directivas de las universidades.

Cornell College en Mount Vernon, Iowa, fue fundado en 1853. El campus tiene una larga y rica historia con algunos de los edificios originales que datan de la década de 1860. De hecho, todo el campus está incluido en el Registro Nacional de Lugares Históricos.

La vejez es buena para la estética, pero el antiguo sistema de calefacción a vapor del campus planteó muchos problemas y desafíos para el departamento de servicios de las instalaciones. Instalado a fines del siglo XIX, el sistema original de calefacción a vapor consistía en una planta central que abastecía a todos los edificios en los terrenos de la universidad. La planta de calderas de la escuela, que originalmente usaba carbón, se convirtió a gas en la década de 1960 cuando se instalaron tres calderas de vapor a gas de 350 hp para proporcionar calor a todo el campus.

Debido a la antigüedad del equipo, las reparaciones importantes de la antigua infraestructura de vapor se estaban volviendo comunes. Joel Miller, director de servicios de instalaciones de Cornell College, enfrentó dos opciones: reemplazar la mayoría de las tuberías de vapor o considerar otra solución de calefacción. Se tomó la decisión de alejarse del sistema centralizado e instalar calderas independientes de alta eficiencia en edificios individuales del campus.

Para llevar a cabo el proyecto, Cornell recurrió a Pipe Pro Inc., una empresa con sede en Cedar Rapids, Iowa, que ofrece servicios de plomería, calefacción y aire acondicionado comerciales e industriales. Travis Godbey, gerente de servicio de Pipe Pro, supervisó las actualizaciones de la caldera en la escuela.

Uno de los primeros proyectos de modernización tuvo lugar en una residencia popular: Olin Hall. El equipo instaló cinco calderas de gas de condensación de alta eficiencia Weil-McLain Ultra® 550 MBH en el edificio. El Ultra cuenta con comunicación de caldera a caldera, Modbus® y BACnet® para conectarse con sistemas de automatización de edificios (BAS); asistente de configuración rápida; 10 sistemas de calefacción típicos preestablecidos; y una interfaz de controles actualizada para una navegación más sencilla, estado de la caldera de un vistazo, diagnósticos y resolución de problemas. Tres unidades se configuraron como calderas principales de calefacción mientras que las otras dos se configuraron para agua sanitaria.

El edificio del centro de ciencias también fue seleccionado para actualizar la caldera. Dos calderas de la serie SlimFit 750 de Weil-McLain se configuraron como gas natural y se instalaron en la pequeña sala de máquinas del edificio. Según Weil-McLain, la carcasa estrecha de las calderas mejora la maniobrabilidad en espacios confinados y áreas con restricciones de peso.

"La caldera SlimFit fue una combinación perfecta para el espacio", dijo Godbey.

En total, Pipe Pro completó ocho conversiones en el campus, todas con calderas Weil-McLain. Las nuevas calderas están configuradas para controlar edificios individuales, pero también están conectadas a través de un sistema basado en la web en todo el campus para monitoreo y control.

"Puedo rastrear fácilmente cada unidad en el campus", dijo Miller. "El sistema de control muestra los parámetros de la caldera de cada edificio en cualquier computadora, bloc de notas o teléfono, y nuestro equipo puede hacer los ajustes necesarios en tiempo real.

“Además, las calderas son muy fáciles de usar”, continuó. “No requieren los operadores de calderas altamente capacitados necesarios para la planta de vapor. Incluso podemos realizar el mantenimiento anual de las unidades nosotros mismos".

Como se anticipó, los cambios han llevado a ahorros de energía; el campus ha experimentado una reducción del 15 por ciento en el uso de gas después de ocho conversiones.

Pero, lo que es más importante, Miller informó que los estudiantes y maestros están muy satisfechos con el clima de las aulas y las residencias.

"Mi teléfono no suena tanto desde los cambios", dijo.

Ante los crecientes costos de la energía, el Centro de Investigación Hutchison/MRC de la Universidad de Cambridge en Cambridge, Inglaterra, se enfrentó a la inquietante perspectiva de reducir la investigación del cáncer que salva vidas para pagar las facturas de servicios públicos.

Un sitio líder para la investigación básica y traslacional del cáncer, el Centro de Investigación Hutchison/MRC fue construido en 2001. Alberga alrededor de 160 científicos investigadores y personal de apoyo de la Unidad de Cáncer MRC y el Departamento de Oncología de la Universidad en 11 espacios de laboratorio en tres pisos. El centro tiene aproximadamente 12,000 pies cuadrados de espacio de laboratorio, un piso para servicios de apoyo y un piso de sala de máquinas.

Brian Richardson, gerente del centro de investigación de MRC, sabía que el centro presentaba algunos desafíos inherentes. Se requería aire acondicionado completo en todo momento para mantener los laboratorios funcionando correctamente. Esto significaba que los sistemas de ventilación tenían que funcionar al mismo ritmo día y noche, estuvieran ocupados o desocupados. El edificio también funcionaba a tasas de cambio de aire más altas de lo normal debido, en parte, a fallas en el diseño original del edificio.

Chris Mulholland, director de operaciones de Critical Airflow Europe, el proveedor del sistema de control de flujo de aire del centro, le dijo a Richardson que podría tener una solución de actualización que podría proporcionar ahorros de energía de hasta un 50 por ciento. La nueva solución modificaría el control tradicional de volumen de aire variable (VAV) del centro en espacios de laboratorio con el sistema Aircuity basado en la demanda, que permite que la ventilación varíe según las condiciones de cada laboratorio. Aunque está instalado en numerosos laboratorios universitarios de los EE. UU., el sistema Aircuity propuesto para el Centro de Investigación Hutchison/MRC sería el primero en el Reino Unido.

Según Aircuity, la plataforma de eficiencia en el lado aire de la compañía optimiza las tasas de cambio de aire en función de datos ambientales interiores completos. Las muestras de aire se recopilan continuamente de espacios individuales en el nivel del controlador de aire y se envían a un conjunto de sensores para su análisis. Los datos muestreados se transmiten a una plataforma basada en la web para archivar e informar. Luego se envía una señal al sistema de gestión de edificios (BMS) de la instalación para ajustar los niveles de ventilación en función de las condiciones actuales, lo que proporciona ahorros de energía y mejora la IAQ.

Critical Airflow propuso reducir los cambios de aire por hora (ACH) de la tasa actual de 24 ACH para los períodos de ocupación y desocupación a una tasa mínima de cambio de aire de cuatro ACH durante el día y dos ACH por la noche.

En el primer año, el sistema redujo los costes totales de gas en aproximadamente un 41 % y la factura eléctrica total en un 9 %, con un ahorro combinado de 67 000 euros (unos 85 000 dólares). En el segundo año, los costos totales de gas se redujeron en un 54 por ciento. La recuperación del sistema fue de menos de dos años. Además, el sistema redujo las emisiones de carbono en 422 toneladas métricas (toneladas) por año.

"Logramos nuestros principales objetivos de mejorar el entorno del laboratorio para nuestros ocupantes, reducir el impacto ambiental del centro de investigación y, lo que es más importante, reducir nuestros gastos en costos de servicios públicos", dijo Richardson. "Sin esta instalación, hubiéramos estado en la situación poco envidiable e inevitable de tener que reducir los presupuestos de investigación directa para pagar nuestra factura de gas. Pero con beneficios financieros tan impresionantes, el presupuesto científico está protegido con un impacto directamente positivo en la investigación del cáncer".

La calidad del aire interior deficiente se ha relacionado con síntomas como dolores de cabeza, mareos, cansancio y dificultad para concentrarse. Entonces, ¿cómo pueden las escuelas y universidades garantizar un ambiente de trabajo y aprendizaje saludable para sus estudiantes, profesores y personal sin acumular costos incrementales para hacerlo?

Una opción es la tecnología HVAC Load Reduction® (HLR®) de enVerid Systems Inc., que está diseñada para capturar y eliminar contaminantes del aire interior, como CO2, aldehídos, compuestos orgánicos volátiles (COV) y partículas. Además de mejorar la IAQ, al limpiar y reciclar el aire interior, la tecnología HLR permite a las universidades reducir la entrada de aire exterior en sus edificios, disminuyendo así la carga en sus sistemas HVAC. Esto puede conducir a una reducción significativa del uso de energía y ahorros de costos.

La Universidad de Miami decidió recientemente implementar la tecnología HLR de enVerid en su Centro de Salud y Bienestar UHealth en la Escuela de Medicina Miller. La planta física de la escuela de medicina abarca alrededor de 5,1 millones de pies cuadrados. Es atendido por una planta centralizada de agua helada diseñada para 20,000 ton con 12,000 ton instaladas al momento de la implementación. El Centro de Bienestar ocupa 60,000 pies cuadrados en los dos pisos superiores de la escuela.

"Aquí en Miami, el aire exterior es un costo enorme de energía", dijo Carl Thomason, gerente de energía de la Escuela de Medicina Miller de la Universidad de Miami y el Hospital y Clínicas UHealth. "La humedad suele estar por encima del 80 por ciento, las temperaturas rondan los 90 grados y cada 100 cfm de aire exterior que ingresamos equivale a aproximadamente 1 tonelada de enfriamiento en nuestro sistema de refrigeración. Durante el verano, estamos constantemente en la carga más alta que la planta puede manejar."

Además del calor y la humedad, la facultad de medicina está sujeta a contaminantes debido a su ubicación cerca de una autopista y debajo de la ruta de vuelo del aeródromo de Miami Intl. Aeropuerto.

Para limpiar el aire de contaminantes y reducir la cantidad de ventilación de aire exterior requerida, se instalaron módulos enVerid HLR en cada piso del centro de bienestar.

"Con el sistema enVerid, hemos obtenido una mejor calidad del aire interior con menos aire exterior", dijo Thomason. "Nuestros niveles originales de CO2 solían rondar las 900 partes por millón y, ahora, con el sistema enVerid, los niveles de CO2 rondan las 700 partes por millón. Los COV también se han reducido en todos los ámbitos".

La tecnología HLR también ayudó a la escuela a lograr una reducción promedio del 36 por ciento en el consumo total de energía HVAC y una reducción máxima de la capacidad HVAC del 41 por ciento.

Ronald A. Bogue, vicepresidente asistente de instalaciones de la Facultad de Medicina y Sistema de Salud Miller de la Universidad de Miami, señaló que la tecnología HLR de enVerid agrega tonelaje al circuito de refrigeración existente por su eficiencia. Esto podría ayudar a evitar que la universidad tenga que hacer una gran inversión de capital en otro enfriador o torre de enfriamiento.

"Si está ejecutando una operación que está al máximo en su capacidad de planta, esto le brinda la oportunidad de aumentar la capacidad del sistema sin sufrir cambios importantes en la infraestructura", dijo Bogue.

"Nos complace ofrecer nuestra tecnología innovadora para respaldar la salud y la productividad continuas de las personas en los campus escolares de todo el mundo", dijo el Dr. Udi Meirav, director ejecutivo de enVerid Systems Inc.

Ubicado en el sur de California, justo al norte de Los Ángeles, Conejo Valley tiene temperaturas que van desde bajo cero en el invierno hasta muy por encima de los 100 °F en el verano. El Distrito Escolar Unificado de Conejo Valley es el distrito escolar K-12 que presta servicios a Thousand Oaks, Newbury Park y Westlake Village. El distrito tiene cientos de termostatos en 30 sitios, que incluyen campus escolares, oficinas y almacenes.

Rick Freed, administrador de energía y educador del distrito escolar, quería poder monitorear, controlar y realizar cambios globales de forma remota en los termostatos del distrito con el objetivo final de reducir el uso y los costos de energía. Con ese fin, Freed solicitó la ayuda de Venstar, un fabricante de termostatos y sistemas de administración de energía.

Los termostatos SchoolStat de Venstar están diseñados para ayudar a las escuelas a reducir los costos de energía mientras mantienen la comodidad interior para los estudiantes y la facilidad de uso para el profesorado. Y, con Skyport Cloud Services de Venstar, se pueden realizar cambios globales en todos los termostatos al mismo tiempo.

Según Venstar, SchoolStat es compatible con prácticamente cualquier tipo de equipo HVAC. Las características incluyen un botón de presionar para iniciar, anulación programable, seguridad de límite de punto de ajuste y programabilidad separada para días de semana y fines de semana. Cuando se combina con los servicios en la nube Skyport gratuitos y la aplicación móvil Skyport de Venstar, los administradores de energía pueden usar la web o sus dispositivos móviles para acceder y controlar instantáneamente múltiples termostatos Wi-Fi desde cualquier lugar que tenga acceso a Internet.

Freed dijo que aprecia la capacidad de poner de forma remota SchoolStats habilitado para Wi-Fi en modo desocupado durante las vacaciones de verano e invierno y volver a ponerlo en modo ocupado durante el año escolar. También le da crédito a los termostatos SchoolStat por ahorrar una cantidad considerable de energía con su simple botón de presionar para encender. Esto requiere que los maestros habiliten la calefacción o el aire acondicionado presionando un botón y da como resultado una reducción considerable en el uso de energía en comparación con los termostatos anteriores, que estaban configurados para hacer funcionar automáticamente el equipo HVAC durante todas las horas escolares.

Los termostatos de las aulas están preprogramados con límites de puntos fijos, lo que brinda a los maestros cierta flexibilidad de temperatura dentro de límites razonables, en el caso del distrito escolar de Conejo, +/- 4 °F. Si hay quejas de que las aulas están demasiado calientes o demasiado frías, Freed puede usar el Skyport de Venstar para verificar la temperatura real de la habitación, lo que le permite responder rápidamente a cualquier problema potencial.

Freed informó que el distrito escolar ahorró un 40 por ciento en sus costos de energía en un año, una parte significativa de lo cual atribuye a los termostatos SchoolStat. Dijo que se espera que los ahorros aumenten exponencialmente a medida que el distrito continúa expandiendo el uso de sus SchoolStats habilitados para Wi-Fi junto con otros esfuerzos de ahorro de energía.

"Los termostatos SchoolStat de Venstar han contribuido en gran medida a reducir el uso de energía en nuestro distrito escolar y han facilitado más que nunca que nuestros maestros tengan aulas cómodas y que nuestro equipo de mantenimiento reduzca el tiempo que lleva administrar los termostatos", dijo Freed.

El Departamento de Energía de EE. UU. (DOE, por sus siglas en inglés) lanzó el acelerador de escuelas Better Buildings Zero Energy. Seis distritos escolares, dos estados y varias organizaciones nacionales están trabajando en colaboración para desarrollar un diseño rentable y de energía cero en el sector educativo y en las comunidades locales de todo el país.

"A través del acelerador de escuelas Better Buildings Zero Energy, los socios se comprometen a lograr ahorros reales", dijo Kathleen Hogan, subsecretaria adjunta de eficiencia energética del DOE. "Al usar las tecnologías más eficientes en energía e involucrar a los estudiantes y la comunidad local, los distritos escolares pueden liderar el camino para ahorrar dinero de los contribuyentes y crear instalaciones educativas más resistentes y de primera clase".

Según el DOE, las escuelas de energía cero tienen el potencial de ahorrar entre un 65 y un 80 por ciento en el consumo de energía según la zona climática, y el objetivo del Acelerador de Escuelas de Energía Cero es hacer que las escuelas K-12 de energía cero sean más comunes rápidamente.

Fecha de publicación: 25/12/2017

¿Quiere más noticias e información sobre la industria HVAC? ¡Únase a The NEWS en Facebook, Twitter y LinkedIn hoy!

Ron Rajecki es el especialista en contenido de marketing de Aquatherm North America.