Presentamos dos estudios de caso en los cuales fueron instalados sistemas de Zonificación de Volumen de Refrigerante Variable (VRF) para el escuelas y universidades.
por Mitusbishi Electric
El primero de los dos estudios de caso es el del Gilbert Hall, Pacific University, de Forest Grove, Oregon.
Pacific University, fundada en 1849, se encuentra cada año en la lista de U.S. News & World Report como uno de los mejores centros de educación superior de los Estados Unidos. Aunque la universidad tiene un número pequeño de estudiantes, (poco menos de 3.000), es grande en prácticas sostenibles. Además de investigaciones y programas académicos sobre sostenibilidad, Pacific University cuenta con un proyecto de permacultura, un programa de alquiler de bicicletas, así como opciones de comida local y orgánica. Pero quizás el proyecto de sostenibilidad más importante de la Universidad es el plan de desarrollo de su campus ecológico que contempla cinco edificaciones con certificación LEED.
Luego del éxito logrado con otra instalación de un sistema de zonificación de VRF, Pacific University eligió la misma tecnología para Gilbert Hall, una nueva residencia estudiantil de más de 60.000 pies cuadrados con 26 apartamentos y habitaciones para 157 estudiantes. Los sistemas de zonificación con VRF son ideales para residencias estudiantiles por su diseño flexible y porque atienden distintas necesidades de aire acondicionado y calefacción, según lo afirma Brian Shea, gerente de proyecto de American Heating, Inc., empresa contratista de CVAC para el proyecto de Gilbert Hall.
"La zonificación (de VRF) es una opción maravillosa para los edificios de hoy en día, donde hay espacios cada vez más pequeños", advirtió Shea.
El Índice de Uso de Energía (EUI, por sus siglas en inglés) es una medida estándar del manejo energético de un edificio, que compara la energía consumida por edificios similares en climas idénticos. Tras monitorear el desempeño real, Pacific University ha calculado que Gilbert Hall alcanzó un EUI de 46 kbtu por pie cuadrado al año. El EUI promedio de los proyectos de residencias estudiantiles en el noroeste de los Estados Unidos es 80 kbtu por pie cuadrado al año, y, a diferencia de Gilbert Hall, la mayoría de estos edificios no tienen aire acondicionado. Resulta interesante que el otro edificio del campus de Pacific University que cuenta con tecnología de zonificación de VRF, Burlingham Hall, también tiene un EUI de 46 kbtu por pie cuadrado al año.
Los funcionarios de Pacific University están satisfechos con los resultados. "El desempeño de Gilbert Hall es maravilloso", manifestó Chuck Carpenter, ingeniero de planta de la universidad.
Además de obtener la certificación LEED oro, el edificio también alcanzó las ambiciosas metas del Architecture 2030 Challenge en cuanto a eficiencia energética. El destacado desempeño energético de Gilbert Hall se ha repetido año tras año, a pesar de los records de baja temperatura de los últimos inviernos. Gracias a su experiencia con el edificio Gilbert Hall, Pacific University espera convertir la zonificación de VRF en la tecnología de referencia para todos los nuevos proyectos de residencia estudiantil.
Escuela Secundaria Minnie Howard
La escuela secundaria Minnie Howard, diseñada para estudiantes de noveno grado, está ubicada en Alexandria, Virginia. En 2008, la Asociación de Escuelas Públicas de la Ciudad de Alexandria (ACPS, por sus siglas en inglés) contrató a Hayes Large Architects y a Ingenieros Consultores B2E, ambas de Leesburg, Virginia, para que le ayudaran a convertir el campus de Minnie Howard, de más de 50 años de antigüedad, en un laboratorio para probar tecnologías de construcción sostenibles que pudieran implementarse en todo el sistema.
Hayes Large y B2E diseñaron un innovador paquete de tecnologías para crear una de las escuelas más eficientes energéticamente del país. Entre dichas tecnologías se encontraba una creativa combinación de energía solar y geotérmica subterránea para reducir de forma significativa los costos de aire acondicionado y calefacción, un sistema de zonificación de VRF alimentado por agua para enfriar y calentar simultáneamente el edificio, bombas de calor alimentadas por agua, intercambiadores de calor solar, accesorios de tubería de flujo ultra bajo y tragaluces tubulares para iluminar con luz natural los salones de clase, corredores y baños.
Se instalaron paneles solares de cuarenta y dos colectores en la fachada de la escuela a fin de proporcionar calefacción de agua y de servir como parasoles, reduciendo el resplandor del sol y los costos de aire acondicionado. Para el nuevo sistema geotérmico, se perforaron 60 pozos 300 pies por debajo del parqueadero de la escuela.
Shapiro & Duncan, Inc., Rockville, de Maryland., instaló las seis unidades de zonificación de VRF ubicadas al lado de las calderas de respaldo, el intercambiador de calor solar y la unidad exterior de aire de compensación. Shapiro & Duncan también instaló la compleja red de tuberías que conectaba los 8.000 pies de tubería que unía el sistema geotérmico de agua de bucle cerrado con las seis unidades de zonificación de VRF.
"La instalación se hizo sin inconvenientes y el sistema arrancó la primera vez sin dificultades", afirmó Chris Ott, gerente de proyecto de Shapiro & Duncan. "Teniendo en cuenta que hay 8.000 pies de tubería, resulta algo asombroso".
Al final, el sistema de zonificación de VRF superó las expectativas. "El sistema de Minnie Howard es único en su tipo", aseguró Ott. "La escuela pasó de un anticuado enfriador que mantenía el agua a 40 grados y dos enormes e ineficientes calderas que mantenían el agua a 180 grados todo el tiempo (incluso cuando no era necesario) a una unidad de condensación de velocidad variable combinada con un sistema de pozo geotérmico que solo funciona si un climatizador interior requiere enfriar o calentar un espacio. Y por si fuera poco, el sistema tiene la capacidad de enfriar y calentar simultáneamente y de zonificar con varias unidades de condensación, otro hito en el ahorro de energía".
Beneficios para escuelas y universidades
Los arquitectos, ingenieros y profesionales de la educación afirman que los sistemas de zonificación de VRF son soluciones de CVAC ideales para escuelas y universidades. A continuación les contamos por qué:
Instalación rápida: "Dado nuestro apretado presupuesto, nuestro acelerado cronograma y el interés primordial que teníamos en la sostenibilidad, el sistema de zonificación de VRF era la opción perfecta. Se instaló rápidamente, se cumplieron los plazos apretados de la renovación y de la construcción nueva, por ejemplo, la instalación durante las vacaciones de verano". - Kurt Haapala, asociado de Mahlum Architects, hablando sobre la instalación en Burlingham Hall, Pacific University, Forest Grove, Oregon.
Calidad de aire interior: "Gracias a un nivel prácticamente cero de contaminantes y a la reducción de la humedad, la calidad del aire interior mejoró enormemente, tanto que un estudiante con un cuadro grave de asma pudo volver finalmente a clases en el edificio". - Lawrence Kicak, gerente de operaciones de CVAC y cumplimiento de las normativas de refrigerantes de Emory University, Atlanta, Georgia.
Función de expansión del enfriador: "También nos impresionó la posibilidad de usar el sistema como unidad de respaldo de nuestras calderas a gas. Vermont tiene tarifas de electricidad elevadas y este respaldo nos ayuda a ahorrar costos de energía". - Holly Mussatti, director de planta física de Champlain College, Burlington, Vermont.
Reducción de ruido: "A nuestros profesores les encanta las mejoras en el entorno pedagógico. Con las antiguas unidades de ventana los profesores tenían que gritar y mantenerse frescos o apagar las unidades para poder ser escuchados y aguantar un aula de clase sofocante". - Hal Holmes, superintendente auxiliar de Jackson County Schools, Vancleave, Mississippi.
Controles individuales: "En el curso de los últimos cuatro años, hemos recibido comentarios muy favorables de estudiantes de cada una de las tres residencias. A todos les gustan los controles individuales de las habitaciones". - Randy Scholnick, director de ventas de Sirius Mechanical, hablando sobre la instalación en Harvey Mudd College, Claremont, California.
Certificación LEED
Las universidades e institutos de educación superior de los Estados Unidos son reconocidos como líderes intelectuales de las más importantes tendencias sociales y científicas, por lo que no sorprende que suelan ser modelos de manejo ambiental. Un informe del Consejo de la Construcción Ecológica de Estados Unidos (USGBC, por sus siglas en inglés) revela que de todos los edificios con certificación LEED, cerca del 14% se encuentran en campus universitarios y que 3.430 proyectos de educación superior están registrados o certificados por los sistemas de evaluación LEED.
Con miras a la certificación LEED, los sistemas de zonificación de VRF pueden contribuir con un gran número de puntos en las categorías de Energía y Atmósfera (EA, por sus siglas en inglés) y de Calidad del Ambiente Interior (IEQ, por sus siglas en inglés) para los siguientes aspectos: nuevas plantas y grandes remodelaciones; desarrollo de estructura y envoltorio; edificios existentes; escuelas (nueva planta y remodelación); locales comerciales (nueva planta y remodelación); e instalaciones de prestación de servicios de salud (nueva planta y remodelación). Los edificios pueden obtener puntos en las siguientes categorías para todas las certificaciones LEED:
Energía y Atmósfera (EA)
Prerrequisito: Recepción fundamental de los sistemas energéticos del edificio. Un sistema de zonificación con VRF cumple con este prerrequisito ya que tiene un sistema de control integrado que prevé pruebas de verificación, control y elaboración de informes.
Prerrequisito: Mínima eficiencia energética. La tecnología de zonificación de VRF proporciona los medios para sobrepasar los lineamientos de la norma ASHRAE 90.1-1999, cumpliendo así con el prerrequisito de mínima eficiencia energética.
Crédito: Optimización de la eficiencia energética. La eficiencia energética, que de por sí ofrece el sistema de zonificación de VRF, permite hacer grandes ahorros de energía por encima de la norma ASHRAE 90.1. La tecnología del inversor, la recuperación de calor y los controles por zona brindan oportunidades óptimas para el ahorro de energía.
Crédito: Medición y verificación. Los controles VRF integrados y el software de mantenimiento ofrecen la posibilidad de monitorear y reportar continuamente el manejo energético del edificio, a fin de obtener este crédito.
Calidad del Ambiente Interior
Prerrequisito: Calidad mínima del aire interior. Los sistemas de zonificación de VRF pueden cumplir con este prerrequisito (Secciones 4 a 7 de la norma ASHRAE 62.1- 2004) mediante las unidades interiores con conexiones de ventilación o sistemas de aire exteriores integrados especializados.
Crédito: Monitoreo del ingreso de aire exterior. Se pueden incorporar controles para el monitoreo de CO2 a un sistema de VRF. Asimismo, ciertas unidades de puerta utilizan filtración MERV 8 para cumplir con el crédito.
Crédito: Controlabilidad de los sistemas – Confort térmico. La función de zonificación del VRF permite a los ocupantes controlar el sistema con controles remotos de pared.
Crédito: Confort térmico - Diseño. Los sistemas de zonificación de VRF y el envoltorio del edificio deben estar diseñados para cumplir con los lineamientos de la norma ASHRAE 55-2004, que estipula las condiciones térmicas de confort para la ocupación humana.
Crédito: Confort térmico - Verificación. Cuando han sido adecuadamente diseñados en un edificio, los sistemas de zonificación de VRF brindan control de temperatura y de la humedad, de conformidad con las directrices de la norma ASHRAE 55-2004.
Los sistemas de zonificación de VRF también pueden contribuir al logro específico de una certificación de la escuela y a la obtención de un crédito específico.
Prerrequisito: Entorno acústico mínimo. Muchas unidades interiores con sistema de zonificación de VRF han mostrado mediciones de ruido iguales o inferiores a 45 dB(A).
Los sistemas de zonificación de VRF son soluciones de CVAC sostenibles y económicas que ofrecen muchos beneficios, entre otros, ahorros de energía, aumento del confort, flexibilidad en el diseño y la instalación, disminución de los costos de mantenimiento y funcionamiento silencioso. Igualmente importante es el hecho de que la tecnología VRF brinda la oportunidad de ganar un número significativo de puntos para obtener la certificación LEED.
Si desea obtener más información sobre cómo los sistemas de zonificación de VRF pueden ayudar a la obtención de certificaciones LEED, visite el sitio web del Consejo de la Construcción Ecológica de Estados Unidos, www.usgbc.org.
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