Una unidad fan coil ( FCU ), también conocida como unidad fan coil vertical ( VFCU ), es un dispositivo que consta de un intercambiador de calor (serpentín) y un ventilador . Las FCU se utilizan comúnmente en sistemas de HVAC de edificios residenciales, comerciales e industriales que utilizan aire acondicionado split por conductos o refrigeración de planta central. Las FCU suelen estar conectadas a conductos y a un termostato para regular la temperatura de uno o más espacios y para ayudar a la unidad principal de tratamiento de aire de cada espacio si se utiliza con enfriadores. El termostato controla la velocidad del ventilador o el flujo de agua o refrigerante al intercambiador de calor mediante una válvula de control .
Debido a su simplicidad, flexibilidad y fácil mantenimiento, las unidades fan coil pueden ser más económicas de instalar que los sistemas de aire fresco 100% canalizados (VAV) o los sistemas de calefacción central con unidades de manejo de aire o vigas frías . Las unidades fan coil vienen en varias configuraciones, incluidas las horizontales (montadas en el techo) y verticales (montadas en el piso), y se pueden usar en una amplia gama de aplicaciones, desde pequeñas unidades residenciales hasta grandes edificios comerciales e industriales.
El nivel de ruido que emiten las unidades de refrigeración, como cualquier otro tipo de aire acondicionado, depende del diseño de la unidad y de los materiales de construcción que la rodean. Algunas unidades de refrigeración ofrecen niveles de ruido tan bajos como NR25 o NC25.
La salida de un FCU se puede determinar observando la temperatura del aire que ingresa a la unidad y la temperatura del aire que sale de la unidad, junto con el volumen de aire que se mueve a través de la unidad. Esta es una afirmación simplista, y hay más información sobre las relaciones de calor sensible y la capacidad calorífica específica del aire, que tienen un efecto en el rendimiento térmico.
La unidad fan coil abarca una amplia gama de productos y significará diferentes cosas para los usuarios, especificadores e instaladores en diferentes países y regiones, particularmente en relación con el tamaño del producto y la capacidad de producción.
Las unidades de fan coil se dividen principalmente en dos tipos: de soplado y de aspiración. Como sugieren los nombres, en el primer tipo los ventiladores se instalan detrás del intercambiador de calor, y en el otro tipo los ventiladores se instalan delante del serpentín de manera que aspiran aire a través de él. Las unidades de aspiración se consideran superiores desde el punto de vista térmico, ya que normalmente hacen un mejor uso del intercambiador de calor. Sin embargo, son más caras, ya que requieren un chasis para sostener los ventiladores, mientras que una unidad de soplado normalmente consta de un conjunto de ventiladores atornillados directamente a un serpentín.
Una unidad fan coil puede estar oculta o expuesta dentro de la habitación o área a la que da servicio.
Una unidad de fan coil expuesta puede montarse en la pared, ser independiente o montarse en el techo, y normalmente incluirá un recinto apropiado para proteger y ocultar la unidad de fan coil en sí, con una rejilla de aire de retorno y un difusor de aire de suministro instalados en ese recinto para distribuir el aire.
Por lo general, una unidad fan coil oculta se instalará dentro de un hueco del techo accesible o en una zona de servicios. La rejilla de aire de retorno y el difusor de aire de suministro, que normalmente se colocan al ras del techo, se canalizarán hacia y desde la unidad fan coil, lo que permite un alto grado de flexibilidad para ubicar las rejillas de manera que se adapten al diseño del techo o al diseño de la partición dentro de un espacio. Es bastante común que el aire de retorno no se canalice y que se use el hueco del techo como cámara de aire de retorno.
El serpentín recibe agua caliente o fría de una planta central y extrae o añade calor al aire mediante transferencia de calor. Tradicionalmente, las unidades fan coil pueden contener su propio termostato interno o pueden estar cableadas para funcionar con un termostato remoto. Sin embargo, y como es común en la mayoría de los edificios modernos con un sistema de gestión de energía de edificios (BEMS), el control de la unidad fan coil se realizará mediante un controlador digital local o una estación remota (junto con un sensor de temperatura ambiente asociado y actuadores de válvulas de control) vinculados al BEMS a través de una red de comunicación y, por lo tanto, ajustables y controlables desde un punto central, como la computadora de la cabecera de un supervisor.
Las unidades fan coil hacen circular agua caliente o fría a través de un serpentín para acondicionar un espacio. La unidad obtiene el agua caliente o fría de una planta central o sala de máquinas que contiene equipos para extraer calor del circuito cerrado del edificio central. El equipo utilizado puede consistir en máquinas que se utilizan para extraer calor, como un enfriador o una torre de refrigeración , y equipos para agregar calor al agua del edificio, como una caldera o un calentador de agua comercial .
Las unidades fan coil hidrónicas se pueden dividir en dos tipos: unidades fan coil de dos tubos o unidades fan coil de cuatro tubos. Las unidades fan coil de dos tubos tienen un tubo de suministro y uno de retorno. El tubo de suministro suministra agua fría o caliente a la unidad según la época del año. Las unidades fan coil de cuatro tubos tienen dos tubos de suministro y dos tubos de retorno. Esto permite que entre agua caliente o fría a la unidad en cualquier momento. Dado que a menudo es necesario calentar y enfriar diferentes áreas de un edificio al mismo tiempo, debido a las diferencias en la pérdida o ganancia de calor interna, la unidad fan coil de cuatro tubos es la más utilizada.
Las unidades fan coil pueden conectarse a redes de tuberías mediante distintos diseños de topología, como "retorno directo", "retorno inverso" o "desacoplamiento en serie". Consulte el capítulo 12 del Manual de ASHRAE "Sistemas y equipos 2008".
Dependiendo de las temperaturas del agua fría seleccionadas y de la humedad relativa del espacio, es probable que el serpentín de enfriamiento deshumidifique la corriente de aire entrante y, como subproducto de este proceso, a veces producirá un condensado que deberá llevarse al drenaje. La unidad fan coil contendrá una bandeja de goteo diseñada especialmente con conexión de drenaje para este propósito. El medio más simple para drenar el condensado de varias unidades fan coil será mediante una red de tuberías tendidas hasta un punto adecuado. Alternativamente, se puede utilizar una bomba de condensado cuando el espacio para dichas tuberías de gravedad sea limitado.
Los motores de los ventiladores de una unidad fan coil son los responsables de regular la potencia de calefacción y refrigeración deseada de la unidad. Los distintos fabricantes emplean distintos métodos para controlar la velocidad del motor. Algunos utilizan un transformador de CA que ajusta las tomas para modular la potencia suministrada al motor del ventilador. Este ajuste se realiza normalmente durante la fase de puesta en servicio de la construcción del edificio y permanece fijo durante la vida útil de la unidad.
Como alternativa, algunos fabricantes emplean motores con condensadores de división permanente (PSC) bobinados a medida con tomas de velocidad en los bobinados. Estas tomas se configuran en los niveles de velocidad deseados para el diseño específico de la unidad fan coil. Para permitir el control local, se proporciona un simple interruptor selector de velocidad (apagado-alto-medio-bajo) para los ocupantes de la habitación. Este interruptor suele estar integrado en el termostato de la habitación y se puede configurar manualmente o controlar automáticamente mediante un termostato de habitación digital.
Para el control automático de la velocidad y la temperatura de los ventiladores, se emplean sistemas de gestión de la energía de los edificios. Los motores de ventilador que se utilizan habitualmente en estas unidades suelen ser motores de CA de polos sombreados o de condensadores de división permanente. Los avances recientes incluyen el uso de diseños de CC sin escobillas con conmutación electrónica. En comparación con las unidades equipadas con motores asíncronos de 3 velocidades, las unidades fan coil que utilizan motores sin escobillas pueden reducir el consumo de energía hasta en un 70 %. [1]
Las unidades fan coil conectadas a unidades de aire acondicionado split con conductos utilizan refrigerante en el serpentín de enfriamiento en lugar de refrigerante frío y están conectadas a una unidad condensadora grande en lugar de a un enfriador. También pueden estar conectadas a unidades condensadoras refrigeradas por líquido que utilizan un refrigerante intermedio para enfriar el condensador mediante torres de enfriamiento.
Estos motores a veces se denominan motores de CC, a veces motores EC y, ocasionalmente, motores de CC/EC. CC significa corriente continua y EC significa conmutación electrónica.
Los motores de CC permiten controlar la velocidad de los ventiladores dentro de una unidad fan coil mediante una señal de control de entrada de 0 a 10 voltios al motor o los motores; no se requieren transformadores ni interruptores de velocidad asociados con los fan coils de CA. Hasta un voltaje de señal de 2,5 voltios (que puede variar según los diferentes fabricantes de ventiladores o motores), el ventilador estará en estado de parada, pero a medida que aumenta el voltaje de señal, el ventilador aumentará la velocidad sin problemas hasta alcanzar el máximo con un voltaje de señal de 10 voltios. Los fan coils generalmente funcionan entre aproximadamente 4 voltios y 7,5 voltios porque por debajo de 4 voltios los volúmenes de aire son ineficaces y por encima de 7,5 voltios es probable que el fan coil sea demasiado ruidoso para la mayoría de las aplicaciones comerciales.
La señal de voltaje de 0 a 10 voltios se puede configurar a través de un potenciómetro simple y dejarlo o se puede enviar la señal de voltaje de 0 a 10 voltios a los motores del ventilador mediante el controlador de terminal en cada una de las unidades Fan Coil. La primera opción es muy simple y económica, pero la segunda ofrece la posibilidad de modificar continuamente la velocidad del ventilador en función de diversas condiciones o influencias externas. Estas condiciones o criterios pueden ser la demanda "en tiempo real" de calefacción o refrigeración, los niveles de ocupación, los interruptores de las ventanas, los relojes temporizadores o cualquier otra cantidad de entradas de la propia unidad, del sistema de gestión del edificio o de ambos.
La razón por la que estas unidades fan coil de CC, a pesar de su aparente complejidad relativa, se están volviendo más populares es su mayor nivel de eficiencia energética en comparación con sus contrapartes impulsadas por motor de CA de hace solo unos años. Un cambio directo de CA a CC reducirá el consumo eléctrico en un 50%, pero la aplicación de un control de velocidad del ventilador en función de la demanda y la ocupación puede llevar los ahorros a un 80%. En áreas del mundo donde existen requisitos de eficiencia energética exigibles por ley para las unidades fan coil (como el Reino Unido), las unidades fan coil de CC se están convirtiendo rápidamente en la única opción.
En edificios de gran altura, los fan coils pueden estar apilados verticalmente, ubicados uno encima del otro de piso a piso y todos interconectados por el mismo circuito de tuberías.
Las unidades fan coil son un excelente mecanismo de suministro para sistemas de calderas de enfriamiento hidrónico en aplicaciones comerciales ligeras y residenciales de gran tamaño. En estas aplicaciones, las unidades fan coil se montan en los techos de los baños y se pueden utilizar para proporcionar zonas de confort ilimitadas, con la capacidad de apagar áreas no utilizadas de la estructura para ahorrar energía.
En la construcción residencial de gran altura, por lo general, cada unidad fan coil requiere una perforación pasante rectangular en la losa de hormigón sobre la que se asienta. Por lo general, hay 2 o 4 tuberías de ABS , acero o cobre que pasan por el suelo. Las tuberías suelen estar aisladas con material aislante para refrigeración, como espuma flexible de acrilonitrilo butadieno / cloruro de polivinilo (AB/PVC) (marcas Rubatex o Armaflex) en todas las tuberías, o al menos en las líneas de agua refrigerada para evitar la formación de condensación.
Un ventilador unitario es una unidad de serpentín de ventilador que se utiliza principalmente en aulas, hoteles, apartamentos y condominios. Un ventilador unitario puede ser un gabinete montado en la pared o colgado del techo, y está diseñado para usar un ventilador para soplar aire exterior a través de un serpentín, acondicionando y ventilando así el espacio al que sirve.
El Fan Coil está compuesto por una cuarta parte de unidades de 2 tubos y tres cuartas partes de unidades de 4 tubos, y los productos más vendidos son “con carcasa” (35%), “sin carcasa” (28%), “cassette” (18%) y “conducido” (16%). [2]
El mercado por regiones se dividió en 2010 de la siguiente manera:
