¿Cómo elegir entre vigas frías y fan-coils?

Cuando se diseña un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado hay que tomar una serie de decisiones. Una de ellas es el tipo de unidad terminal que debe utilizarse para cumplir los requisitos establecidos. Hay muchos factores que influyen en la elección, como el consumo de energía, las necesidades de servicio y la facilidad de diseño e instalación del sistema. A continuación presentamos los pros y los contras de las vigas frías y los fan-coils, dos tipos de unidades terminales que compiten entre sí.

Las vigas frías y los fan-coils son dos tipos diferentes de unidades terminales que se utilizan para controlar la temperatura de una habitación. Ambos están equipados con una batería que intercambia energía entre el aire ambiente y el agua que circula por la batería. Esta última puede estar más caliente que el aire de la habitación, para suministrar calor a la misma, o puede estar más fría y eliminar así el calor de la habitación.

Las unidades de fan-coils  pueden conectarse a un conducto de ventilación y utilizarse para distribuir aire primario en una habitación, pero no son necesarias para controlar la temperatura ambiente. En un fan-coil, el aire de la sala es forzado a circular a través de la batería mediante un ventilador. En cambio, una viga fría activa debe conectarse a un sistema de ventilación y depende del ventilador de la unidad de tratamiento de aire para generar presión en el sistema de conductos. El aire primario se distribuye a través de pequeñas aberturas en la cámara de presión de la viga fría activa y más allá en la cámara de mezcla que crea una zona de baja presión que atrae el aire ambiente a través de la batería. Esto se denomina inducción y funciona sin partes móviles en el vigas frías.

Las vigas frías suelen considerarse una forma muy eficiente de suministrar calefacción y refrigeración a una habitación. La razón principal es que están diseñadas para funcionar en modo de refrigeración seca, lo que significa que la temperatura del agua de suministro mientras se enfría se mantiene siempre por encima del punto de rocío de la sala. Esto permite hacer funcionar una enfriadora con un rendimiento muy alto. Las instalaciones tradicionales de vigas frías se basaban en un flujo constante de aire de suministro para garantizar una buena calidad del aire interior. La última generación de vigas frías se ha desarrollado para poder utilizarse con funcionalidades como el volumen de aire variable (VAV) y la ventilación controlada a demanda (DCV) con el fin de aumentar aún más la eficiencia energética.

Por otro lado, los fan-coils suelen estar diseñados para refrigeración húmeda, lo que significa que funcionan con temperaturas del agua de suministro mucho más bajas. Gracias a la menor temperatura del agua y al ventilador incorporado que hace circular una gran cantidad de aire ambiente, los fan-coils pueden proporcionar una gran capacidad de refrigeración a partir de una unidad compacta, pero con un mayor coste energético en comparación con las vigas frías. El mayor consumo de energía se debe en parte a la menor eficiencia de la enfriadora para producir agua más fría, y en parte a la energía necesaria para condensar la humedad del aire ambiente circulante. Es posible hacer funcionar los fan-coils en condiciones de refrigeración seca, sin embargo, el ventilador debe funcionar entonces a mayor velocidad, lo que puede dar lugar a problemas de ruido y de velocidad del aire en el espacio ocupado, lo que reduce la calidad del clima interior. Los ventiladores modernos son relativamente eficientes desde el punto de vista energético, lo que significa que el consumo de energía añadido es bastante moderado, pero con fan coils en cada habitación el consumo de energía se irá sumando. Además, los ventiladores no son tan eficientes, ya que parte de su energía se transforma en calor que debe eliminarse durante la temporada de refrigeración. Los ventiladores modernos y de reciente desarrollo son bastante silenciosos cuando son nuevos y, sobre todo, cuando funcionan a bajas velocidades. Sin embargo, los ventiladores que funcionan a máxima velocidad, y especialmente los que se acercan al final de su vida útil, generan un ruido indeseable en todas las instalaciones de un edificio, pero especialmente en habitaciones de hotel y oficinas.

Instalación y mantenimiento, un coste hoy o mañana

Normalmente, una viga fría no tiene piezas móviles, por lo que apenas necesita mantenimiento. Se recomienda aspirar la batería para eliminar el polvo que puede acumularse con el tiempo en su superficie. Esto debe hacerse en función de las condiciones del edificio. Algunos edificios requerirán una limpieza trimestral, mientras que otros sólo necesitarán una limpieza cada dos años. Las vigas frías tienen una vida útil muy larga y apenas necesitan mantenimiento, lo que los convierte en una solución rentable si se tiene en cuenta la vida útil de los productos. En una viga fría activa más avanzada es posible ajustar la cantidad de aire suministrado a una sala, lo que significa que puede adaptarse en función de un cambio de uso del espacio. Esto, a su vez, reduce la necesidad de sustituir unidades, piezas y componentes cuando se renueva un edificio, por lo que el CO2 generado puede limitarse a lo largo del ciclo de vida del edificio. 

Un fan-coil que funciona en condiciones de refrigeración húmeda está equipada con filtros para evitar que el polvo se adhiera a la batería húmeda. También está equipada con bandejas de drenaje y un sistema de evacuación para eliminar el agua condensada del aire ambiente circulante a través de la batería. Además del ventilador, tanto el filtro como el sistema de drenaje son elementos de funcionamiento que requieren mantenimiento. Un sistema de drenaje que no se cuida puede provocar la proliferación de moho y bacterias, lo que a su vez puede dar lugar a olores desagradables y riesgos para la salud. 

Una viga fría debe conectarse al conducto de ventilación, mientras que esto es opcional para una instalación fan coils, ya que la ventilación puede distribuirse opcionalmente a través de difusores separados. La instalación de las tuberías es relativamente similar para las vigas frías activas y las unidades de fan-coils, ya que pueden ser de dos o cuatro tuberías conectadas a la batería de la unidad terminal. La principal diferencia radica entonces en que un fan-coil destinado a funcionar en condiciones húmedas necesita disponer de tuberías aisladas en el lado de refrigeración, tanto para el agua de suministro como para la de retorno. Por otra parte, una instalación de vigas fría ssólo requerirá la instalación de un sistema de control para modular el flujo de agua a través de la batería y, posiblemente, el suministro de aire VAV. Un fan-coil también requerirá la conexión a un sistema de control para gestionar las válvulas de agua y la velocidad del ventilador. Sin embargo, una unidad de fan-coil requerirá además energía para el ventilador y un sistema de drenaje, lo que aumentará el coste de la instalación.

Las ventajas en resumen

En los casos en que no se requiere ventilación, las vigas frías resultan ser una solución más cara. Otra ventaja de los fan-coils es que es relativamente fácil construir un sistema y seleccionar las unidades terminales. Para diseñar una solución con vigas frías hay que prestar más atención al manejo de la humedad y al control de las temperaturas del agua de suministro. La gran capacidad de calefacción y refrigeración de un fan-coil suele considerarse una ventaja y una posibilidad de ahorrar energía, ya que se puede permitir que la temperatura ambiente se aleje más del punto de consigna deseado durante los periodos sin demanda. Esto puede ahorrar energía, especialmente en edificios con menos inercia térmica, pero a expensas de un mayor consumo de energía, ruido y riesgo de corrientes de aire.

Está claro que tanto las vigas frías como los fan-coil tienen características positivas y negativas, y siempre habrá casos en los que una u otra serán la opción preferida como unidad terminal. En una situación en la que los requisitos de calidad ambiental interior son muy exigentes, las vigas frías suelen ser la solución favorita, ya que ofrecen un confort térmico excelente, una buena calidad del aire interior, bajos niveles sonoros y un consumo energético mínimo. Los fan-coils suelen tener un coste inicial más bajo por W (o BTU/H) de refrigeración, sin embargo, si se tiene en cuenta el reducido coste de funcionamiento y mantenimiento combinado con una larga esperanza de vida, suele traducirse en un coste favorable durante el ciclo de vida útil de las vigas frías.