El rendimiento de un equipo de climatización, se obtiene dividiendo la carga térmica compensada entre el consumo de energía empleado en compensar la citada carga.

Desde el punto de vista del aparato de aire acondicionado o de la bomba de calor, es la potencia frigorífica o calorífica, dividida por la energía consumida. 

En términos generales, distinguimos entre 2 tipos de rendimiento:

• Aquellos que se obtienen para y a partir de una sola condición de temperatura de funcionamiento y carga térmica de la muestra, y que se definen en la serie de normas EN 14511:
  • EER – Eficiencia energética en modo refrigeración
  • COP – Coeficiente de rendimiento en modo calefacción
• Aquellos que se obtienen combinando los rendimientos EER o COP, obtenidos en diferentes condiciones de temperatura y carga térmica según la norma EN 14825.
  • SEER – Eficiencia energética estacional en modo refrigeración
  • SCOP – Coeficiente de rendimiento estacional en modo calefacción

Para el cálculo del SEER y SCOP, se consideran además horas a lo largo del año en las que el aparato se encuentra en alguno de los modos no activos.

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El ensayo de prestaciones consiste en realizar ciclos de carga de combustible que se debe quemar en un tiempo determinado. Mediante el análisis de los humos de combustión es posible determinar la potencia y rendimiento de estos equipos.

En una segunda parte, en el ensayo de seguridad, se miden las temperaturas sobre el equipo y a ciertas distancias que deberán tenerse en cuenta a la hora de la instalación del equipo.

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            Se divide a su vez en:

Potencia frigorífica sensible: Cantidad de calor que la muestra transporta desde el ambiente interior y que se refleja como un descenso de la temperatura en la sala.

Potencia frigorífica latente: Cantidad de calor que muestra transporta desde el ambiente interior y que se refleja como un descenso del contenido de agua en el aire (humedad).

Potencia calorífica:  Es la cantidad de energía transportada en la unidad de tiempo entre el intercambiador exterior (actuando como evaporador) y el intercambiador interior (actuando como condensador).

Método de ensayo

La medida de potencia frigorífica y calorífica es fundamental para la caracterización de las prestaciones de un equipo de climatización. Define su capacidad para calentar y/o enfriar un medio líquido o gaseoso, cubriendo la demanda de la instalación o estancia en la que ha sido instalado.

La potencia puede obtenerse mediante múltiples métodos de ensayo en función del tipo de producto a evaluar, la magnitud de potencia frigorífica o calorífica esperada, el tipo de medio de intercambio (aire o agua/salmuera) y la precisión requerida para la medida. Los métodos más extendidos, ofreciendo además las precisiones más altas son:

• Método calorimétrico

Aplica a equipos que utilizan Aire como medio de intercambio de calor. Consiste en determinar la cantidad de energía que ponemos en juego en un conjunto de salas de ensayo cuasi-adiabáticas (con intercambios mínimos y controlados de energía a través de las paredes) para compensar el efecto frigorífico o calorífico de la muestra que se evalúa, manteniendo constantes tanto la temperatura como la humedad del aire.

Siendo este el método más preciso para evaluar potencia frigorífica o calorífica sobre equipos intercambiando calor en aire, en CEISLAB, se aplica a equipos con potencias de diseño de hasta 12kW.

• Método entálpico

Aplica tanto a equipos utilizando aire o agua/salmuera como medio de intercambio de calor. Consiste en determinar la cantidad de energía aportado por el equipo al medio de intercambio determinando 3 parámetros:

1. Cantidad de masa, ya sea aire o agua/salmuera que atraviesa el intercambiador de calor del equipo
2. Entalpía o calor específico del medio de intercambio antes de entrar en el intercambiador de calor
3. Entalpía o calor específico del medio de intercambio a la salida del intercambiador de calor.

Potencia frigorífica = 1 * (2 – 3) ó potencia calorífica = 1 * (3 -2)

En CEISLAB se aplica a equipos de hasta 100kW.

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La medida de límites de funcionamiento consiste en determinar:

• En modo calefacción (TOL): la temperatura exterior más baja a la cual la bomba de calor todavía puede suministrar potencia de calefacción, según declara el fabricante.
• En modo refrigeración: la temperatura exterior más alta a la cual la bomba de calor todavía puede suministrar potencia de refrigeración, según declara el fabricante.

Rango de funcionamiento en temperatura: Ensayos de arranque y funcionamiento

El equipo debe ser capaz de arrancar y/o funcionar dentro de los límites de utilización (temperaturas y caudales) especificados por el fabricante.

Si el funcionamiento fuera del rango de temperatura puede dañar al equipo, este debe suministrarse con dispositivos de seguridad que aseguren que el equipo no sufra daño cuando se excedan los límites de operación indicados por el fabricante y sea capaz de recuperar el funcionamiento cuando se vuelva a estar dentro de esos límites. El fabricante debe indicar cualquier dispositivo de seguridad y sus condiciones de funcionamiento

Ensayo de congelación en modo refrigeración

El ensayo se realiza en modo refrigeración para comprobar las consecuencias de una posible congelación del intercambiador de aire en el lado interior de la unidad.

Una vez que el equipo haya funcionado durante 6 h en unas determinadas condiciones, o después de que el último ciclo de congelación se haya completado después de esas 6 h, debe comprobarse que no aparece hielo acumulado en el evaporador, no gotea hielo ni agua, y esta no es proyectada desde el equipo al recinto.

Corte de caudal del fluido caloportador

El correcto funcionamiento de los dispositivos de seguridad de un equipo, se comprueba simulando de manera consecutiva, durante 30 min, cada uno de los siguientes fallos:

1. Corte del caudal, al intercambiador de calor exterior, del fluido caloportador.
2. Corte del caudal, al intercambiador de calor interior, del fluido caloportador.
3. Corte del caudal, al intercambiador de calor de recuperación de calor, del fluido caloportador, cuando proceda.

El equipo debe ser capaz de funcionar después de que se restauren los caudales durante 30 min una vez que se ha reiniciado el compresor.

Fallo total de alimentación eléctrica

El ensayo consiste en simular un fallo total de alimentación eléctrica de aproximadamente 5s de duración. El equipo debe haber alcanzado las condiciones de régimen estable antes de la simulación del fallo, en una de las condiciones nominales en modo refrigeración y en modo calefacción, según proceda.

El equipo debe arrancar automáticamente en 30 min. Si la declaración del fabricante indica que el equipo no arranca automáticamente, es necesaria la información al usuario.

Se comprueba si el equipo ha sufrido daños durante el ensayo y si alguno de los dispositivos de seguridad ha actuado durante el mismo.

Ensayo de drenaje del condensado y de condensación en la envolvente

El ensayo se realiza sobre equipos aire-aire y agua (salmuera)-aire, funcionando en modo refrigeración con posibilidad de condensación de aire húmedo.

El drenaje del condensado incluye el condensado formado en la envolvente. Durante el ensayo de 4h., el agua condensada no debe gotear, discurrir ni ser proyectada desde el equipo, excepto a través del tubo de evacuación de condensados.

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Durante los ensayos de prestaciones a potencia térmica nominal y potencia térmica reducida es posible determinar la emisión de estos compuestos en los gases de combustión cuyo contenido está limitado por el reglamento de ecodiseño.

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• Espera o Standby (modo de funcionamiento del aparato en el que permanece parcialmente desactivado y puede reactivarse por un dispositivo de control (control remoto, temporizador, etc)
• Desactivado por termostato o Thermostat Off (modo de funcionamiento del aparato en el que habiendo cubierto la demanda frigorífica o calorífica de la estancia, el aparato desconecta el compresor frigorífico).
• Desactivado o Power Off (modo en el que el aparato está completamente desconectado y no puede reactivarse mediante un dispositivo de control, señal externa o temporizador).
• Calentamiento del cárter o Crankcase heater (modo en el que el aparato activa un dispositivo para calentar el aceite del compresor evitando así que el refrigerante se concentre en el aceite del compresor, previniendo de este modo, daños al compresor en el momento del arranque).

Ensayos y Métodos

Consumo de potencia eléctrica durante el modo desactivado por termostato (Pto)

Después de que la unidad haya estado funcionando durante 30 min en la condición de ensayo D en el modo de refrigeración (para sólo refrigeración o unidades reversibles), el punto de consigna del termostato se incrementa hasta que el compresor se pare. El consumo de energía en espera se deduce del consumo de energía total medido de la unidad para determinar la energía con el termostato apagado durante un periodo de tiempo no inferior a 1 h.

Para el modo de calefacción, se aplica el mismo principio, pero el punto de consigna del termostato se reduce hasta que el compresor se para después de que la unidad haya estado funcionando durante 30 min en la condición de ensayo D.

Consumo de potencia eléctrica durante el modo de espera (Psb)

Se hace funcionar la muestra en la condición D durante 30 minutos. A continuación, la unidad se para con el dispositivo de control. Después de 10 min, el promedio del consumo de energía residual durante 10 minutos representa la potencia consumida en el modo de espera.

Consumo de potencia eléctrica durante el modo de dispositivo de calentamiento del cárter (Pck)

Si el dispositivo de calentamiento del cárter está encendido durante las mediciones en modo de espera, entonces el consumo de potencia eléctrica se considera igual al consumo de potencia eléctrica en modo de espera.

Si el dispositivo de calentamiento del cárter no funciona durante la medición en modo de espera, se hace funcionar la unidad durante 30 minutos en condiciones de temperatura «D», y se para con el dispositivo de control. 10 minutos tras la parada del compresor, se registra el consumo de energía durante 8 h y se calcula la potencia promedio consumida.

Consumo de potencia eléctrica durante el modo desactivado (Poff)

A continuación del ensayo de potencia en modo de espera, la unidad pasa al modo desactivado mientras permanece conectada. Después de 10 min, la potencia energética residual corresponde al consumo en modo desactivado.

En caso de que no haya interruptor para el modo desactivado en la unidad, la potencia en modo desactivado se considera igual a la potencia en modo de espera.

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Método de ensayo:

La potencia acústica es un parámetro inherente a los elementos u objetos mecánicos. Sirve para caracterizar y comparar el nivel de ruido emitido por un objeto. La potencia acústica no depende de la distancia al objeto emisor a la que se realiza la medida como sí ocurre con la presión acústica. Tampoco depende del entorno en el que se ubica el objeto emisor. Depende exclusivamente del objeto emisor.

La potencia acústica puede determinarse esencialmente por 4 mecanismos:

1. Métodos de campo libre: Se determina la potencia acústica a partir de medidas de presión acústica realizadas alrededor del objeto emisor en un entorno donde el sonido se propaga sin reflexiones. Típicamente se implementa en exteriores o en salas semi-anecoicas donde las superficies límite de la sala están tratadas para absorber las ondas de presión sonora que reciben.
2. Métodos de campo reverberante: Son una variante del anterior que requiere un entorno reverberante en el que las superficies límite de la sala reflejan las ondas de presión sonora en múltiples direcciones. La medida de la presión acústica no se realiza alrededor del objeto emisor si no que se realiza dentro del campo acústico inducido por el emisor en la sala.
3. Evaluación de la intensidad acústica (valor promediado en el tiempo del producto de la presión acústica en un punto, multiplicado la velocidad instantánea de las partículas en ese punto. [W/m^2]) alrededor del objeto emisor.
4. A partir de la velocidad de vibración de las superficies el objeto emisor.

En CEISLAB determinamos la potencia por los métodos de campo reverberante e intensimetría.

Métodos de campo reverberante:

Para su aplicación, requieren de salas especiales de ensayo. CEISLAB implementa los métodos de la norma EN ISO 3741:2010

Existen dos métodos de campo reverberante. El denominado método directo y el método de comparación.

En el método directo, determinamos la potencia acústica a partir de las medidas del nivel de presión acústica promedio en la sala cuando el objeto sometido a ensayo se encuentra en funcionamiento, y a partir de medidas de tiempo de reverberación (T10 o T15 extrapolados para obtener el T60) que nos permiten determinar como la propia muestra, el aire que rodea la muestra y las superficies límite, amortiguan la energía acústica.

En el método de comparación, se utiliza una fuente acústica de referencia, de la que se dispone de una carta de calibración de potencia acústica emitida bajo ciertas condiciones. El ensayo consiste en comparar los niveles de presión acústica promedio que se registran en la sala de ensayo cuando la muestra sometida a ensayo está en funcionamiento y cuando solo la fuente sonora de referencia está en funcionamiento. La diferencia entre los niveles de presión registrados en ambos casos se suma a la potencia emitida por la fuente de referencia en las condiciones del ensayo para obtener la ponencia de la muestra en ensayo.

Para los equipos más voluminosos o con múltiples unidades interiores, utilizaremos en general métodos de intensimetría para la determinación de los niveles de potencia acústica. Esté método de ensayo no requiere de un entorno de ensayo específico y presenta además interesantes ventajes por su inmunidad frente al ruido de fondo, si bien, no cualquier entorno acústico permite trabajar con elevados niveles de precisión.

En los métodos de intensimetría, utilizamos la serie de normas EN ISO 9614. Trazamos una superficie imaginaria alrededor de la muestra a ensayar y a una distancia fija de esta. Sobre las superficies definidas, determinamos los niveles de intensidad acústica mediante el uso de una sonda de intensidad (instrumento acústico dotado de 2 micrófonos de condensador enfrentados y separados unos pocos milímetros, con sus electrónicas trabajando de forma estrictamente coordinada o en fase ), realizando un barrido o muestreo en posiciones fijas de la sonda de intensidad en las superficies de medida definidas. Finalmente la potencia acústica se calcula como el producto de la intensidad acústica y el área de las superficies de medida.

CEISLAB dispone de dos cámaras reverberantes gemelas de unos 215 m^3 de volumen, con capacidades de cámara climática, lo que nos permite determinar los niveles de potencia acústica en equipos de aire acondicionado, bombas de calor, enfriadoras de líquido, etc, en condiciones de temperatura y humedad controladas.

Los equipos más voluminosos, se ensayan en cámaras climáticas de grandes dimensiones en las que además se realizan los ensayos de determinación e potencias frigoríficas, caloríficas y rendimientos, con volúmenes de hasta 550m^3.

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