Climatización de un centro acuático en Bilbao

Abstract

El presente proyecto tiene como objetivo el diseño del sistema de climatización de un centro acuático situado en Bilbao atendiendo al cumplimiento del marco técnico y legal vigente en la actualidad. En primer lugar se tiene que prestar atención a las características constructivas del edificio a climatizar, la ubicación y la orientación a la que miran las distintas fachadas, pues estos factores serán determinantes a la hora de calcular las cargas. También es necesario conocer es la distribución de las estancias dentro del edificio, así como el tipo de cerramientos que se emplearon en la construcción y los materiales utilizados tanto para los muros como para los cristales. En el centro acuático se pueden diferenciar 4 plantas, estando una de ellas bajo rasante (la planta sótano) y las otros 3 sobre rasante (planta baja, planta primera y planta bajo cubierta).La planta bajo cubierta no será objeto de estudio ya que no hay que climatizarla. El total de la superficie construida del edificio es de 7716.2 m2. De los cuales se considera superficie útil 5148 m2. La planta sótano consta de 1363,9 m2, la baja de 2320,65 m2 y la primera de 1463,4 m2. El edificio consta de estancias que requerirán climatización tanto en invierno como en verano pero hay algunas otras, como la zona de piscinas o vestuarios, que solo precisarán combatir las pérdidas de invierno. Ahora es necesario conocer cuáles son las condiciones en el exterior, éstas vendrán determinadas por la ubicación del edificio, en este caso son las condiciones exteriores en Bilbao. Como las condiciones externas son cambiantes se debe de asegurar que el sistema de climatización que se va a instalar, debe de ser capaz de combatir las cargas que se generan en los momentos más desfavorables a lo largo del año , ya sean cargas de verano o perdidas en invierno. El siguiente paso hacia el diseño de la instalación es la elección de la condiciones de confort que se buscan tener en el interior del centro. En verano serán de 25ᵒC y una HR del 50%, y en invierno hay que diferenciar entre zonas secas y zonas húmedas, siendo las zonas húmedas las estancias que tienen bañeras con agua, como pueden ser las piscinas o el spa. Para las zonas secas se han elegido unas condiciones de confort de 22ᵒ con HR del 50%, y para las zonas húmedas las condiciones son de 27ᵒC con una HR del 65%. Todas estas condiciones están reguladas por el Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios (RITE). Una vez que se conocen las condiciones ambientales y las condiciones de exterior ya se está en disposición de empezar a realizar los cálculos de cargas. A la hora de realizar los cálculos de las cargas de verano hay que conocer cuáles son los factores que aportan calor a las estancias, estos factores son la transmisión con el exterior a través de muros y cristales, transmisión con los LNC (Locales No Climatizados) tanto por las paredes de ladrillo como por posible ventanales internas, infiltraciones, cargas aportadas por iluminación y equipos, las carga derivadas de la ocupación de las estancias, ya que las personas por el hecho de la actividad física que realicen generan cargas, y también las cargas relacionadas con el caudal de ventilación que es necesario impulsar a la estancia. El caudal de ventilación por persona varía en función del uso que se le dé a la estancia que se está climatizando y están regidos por el RITE. Otro factor muy determinante en el cálculo de estas cargas es la irradiación solar, que depende directamente de la posición a la que estén orientadas las fachadas de las estancias a climatizar. Para calcular las pérdidas de invierno hay que tener en cuenta solo la transmisión y las infiltraciones, ya que el resto de factores determinantes en las cargas de verano ahora aportan calor a la estancia. Una vez calculadas todas las cargas, se obtiene que se combatirá una carga total de 187,35 kW en verano, y unas pérdidas totales de 341,91 kW en invierno. Para combatir estas cargas y cumpliendo las normativas que impone el RITE se instalarán equipos de producción de calor (calderas) y equipos de producción de frío (plantas de refrigeración), que se dimensionarán a partir de las potencias calculadas anteriormente. El sistema de climatización, además de los equipos centrales de producción de agua caliente y fría ya mencionados antes, consta de bombas, tuberías, conductos, difusores, rejillas, fan-coils, climatizadores, deshumectadoras y demás componentes necesarios para su correcto funcionamiento. Para las estancias diáfanas y de mayor amplitud se usarán climatizadores, para las de menor tamaño y rodeadas de muros se usarán fan-coils y para las estancias húmedas se emplearan deshumectadoras. Dentro de las estancias con fan-coils hay que distinguir la configuración con la que se va a instalar, ya que en función del tipo de tratamiento que requiera se usara uno u otro. Si la estancia requiere una climatización para combatir tanto cargas de verano como perdidas de invierno se usara una configuración a cuatro tubos (dos son para las tuberías de agua caliente y los otros dos para las tuberías de agua fría) mientras que si la estancia solo requiere de climatización en invierno bastara con usar una configuración a dos tubos, que serán para conducir el agua caliente. Para la instalación de tuberías y dimensionado de las bombas, la red de tuberías se divide en 4 circuitos: agua caliente y fría para los fan-coils, y agua caliente y fría para los climatizadores y deshumectadoras. Cada uno de estos circuitos lleva asociado dos bombas, una de funcionamiento y otra auxiliar. Habrá un total de 8 bombas. Las tuberías se dimensionarán a partir de los caudales requeridos por los equipos. Y los conductos se dimensionarán en función de la carga a contrarrestar o de la sobrepresión que creada en la estancia. El aire se impulsa a las salas a través de difusores, que serán seleccionados dependiendo del nivel sonoro máximo permitido y del caudal que tengan que impulsar. El aire se recogerá mediante rejillas. Todos los equipos y elementos necesarios para el funcionamiento de la instalación, se elegirán en función de sus prestaciones para satisfacer las necesidades y la relación calidad-precio.

This project aims to design the HVAC system of an aquatic center in Bilbao to the fulfillment of the technical and legal framework currently in force. First you have to pay attention to the construction characteristics of the building to be air conditioned, the location and orientation of the facades that look different, as these factors will be decisive for calculating the loads. It is also necessary to know the distribution of the rooms inside the building, and the type of walls that were used in the construction and materials used for both the walls as crystals. In the aquatic center can be differentiated 4 floors, being one of them below ground level (the basement) and the other three above ground (ground floor, first floor and penthouse floor) .The penthouse floor will not be under consideration since no the acclimatization of this area is not required . The total floor area of the building is 7716.2 m2, but only 5148 m2 is considered usable. The basement consists of 1363.9 m2, lower 2320.65 m2 and the first of 1463.4 m2. The building consists of rooms that require air conditioning in winter as in summer but there are some others, like the pool area and changing rooms, they specify only combat winter losses. Now we need to know what the conditions are outside, they will be determined by the location of the building, in this case the external conditions in Bilbao. As external conditions are changing must ensure that the air conditioning system to be installed, you must be able to fight the charges generated in the worst moments throughout the year, whether loads summer or lost in winter. The next step toward the design of the installation is the choice of comfort conditions to be looking to get inside the center. In summer shall 25ᵒC and 50% RH, and in winter you have to differentiate between dry and wet areas, wetlands still stays with bathtubs with water, such as pools or spa. For dry areas have been chosen comfort conditions 22ᵒC with 50% RH, and wetlands are 27ᵒC conditions with 65% RH. All these conditions are governed by the Regulation of Thermal Installations in Buildings (RITE). Once the environmental conditions and outdoor conditions are known and are in a position to start making calculations of loads. When performing calculations summer loads must know what factors contribute heat to the rooms are, these factors are outside the transmission through walls and windows, transmission with LNC (Local unheated) hence the brick walls as possible internal windows, leaks, lighting loads and equipment provided by the load resulting from the occupation of the rooms, as people because of physical activity performed generate loads, and also charges related to the ventilation flow should be boosted to stay. The ventilation rate per person varies depending on the use to be given to the stay that is weatherizing and are governed by the RITE. Another factor in the calculation of these charges is the solar radiation, which depends directly on the position that the facades are oriented stays to acclimatize. To calculate winter losses must be taken into account only the transmission and infiltration as the other determinants in summer loads factors now provide heat to the room. After calculating all charges, you get a full load of 187.35 kW in summer, and total losses of 341.1 kW in winter combat. To combat these charges and compliance with the regulations imposed by the RITE heat production equipment (boilers) and refrigerating equipment (refrigeration plants), which will be sized from previously calculated powers will be installed. The climate control system, in addition to central production equipment hot and cold water as mentioned above, consists of pumps, pipes, ducts, diffusers, grilles, fan coil units, air conditioners, dehumidifiers and other components required for proper operation. For airy and broader stays conditioners are used, for smaller walls and surrounded by fan-coils will be used for wet rooms and dehumidifiers were employed. Inside the rooms with fan-coils must distinguish the configuration with which you are installing, because depending on the type of treatment required will be used either. If the room requires a cooling loads to combat both summer and winter lost a configuration was used four pipes (two are for hot water pipes and the other two for cold water pipes) whereas if you stay only requires air conditioning in winter enough to use a two-pipe configuration, which will be to drive the hot water. For the installation of pipes and dimensioning of the pumps, the piping is divided into four circuits: Hot and cold water to the fan coils, and hot and cold for water conditioners and dehumidifiers. Each of these circuits has associated two pumps, one operational and another assistant. There will be a total of eight pumps. The pipes will be sized based on the required flow rates for equipment. And the conduits be sized depending on the load or counteract the overpressure created in the room. The air is blown to the rooms via diffusers, which will be selected depending on the maximum allowable noise level and flow rate having to drive. The air is collected through grids. All equipment and items necessary for the operation of the facility, will be chosen based on their performance to meet the needs and value.