Hospital Comunitario de Nápoles
Ingenieros y contratistas resuelven las limitaciones de tonelaje de refrigeración en la modernización de la climatización de laboratorios hospitalarios.
Publicado: 30 de enero de 2020
De un vistazo
Proyecto:
Hospital Comunitario de Nápoles
Localización:
Naples, FL
Industria:
Laboratorio hospitalario
ERV RenewAire instalados:
Resultados clave:
- La estrecha sala de máquinas sólo podía alojar un conjunto de núcleo estático diseñado a medida e instalado en la unidad de tratamiento de aire para la recuperación de energía
- La matriz consta de núcleos estáticos de 20 pulgadas2 en tres pilas verticales de cuatro núcleos cada una
- El departamento de mantenimiento de NCH prefiere ahora los núcleos estáticos para la recuperación de energía, frente a las anteriores ruedas entálpicas, que requerían un mantenimiento intensivo
Visión general
Los jugadores de póquer dirían que a los ingenieros y contratistas les tocó una «mano difícil» para la modernización del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado de un laboratorio del Naples Community Hospital (NCH), en Naples, FL.
La oficina de Affiliated Engineers SE Inc. de Tampa (Florida) tuvo que duplicar prácticamente el tonelaje de refrigeración, utilizando el mismo espacio reducido de la sala de máquinas que el climatizador original de 49 años y 11.000 pies cúbicos por minuto. La actualización de la refrigeración era necesaria para hacer frente al aumento de la carga térmica de los equipos electrónicos de laboratorio de última generación añadidos en la última década para hacer del NCH uno de los laboratorios hospitalarios más avanzados de Florida.
Un equipo de diseño de ingenieros consultores de AEI, dirigido por Nelson Long, P.E., LEED AP, jefe de proyecto, y Gary Foll, P.E., ingeniero mecánico, resolvió el reto reduciendo la capacidad de refrigeración hasta en 27 toneladas, según la estación del año, con un conjunto de 12 núcleos entálpicos de placas estáticas para la recuperación de energía. La actualización de la refrigeración también añadió vigas frías suministradas por un bucle secundario de agua fría, que rechaza el calor hacia el bucle de agua fría de la planta central del hospital de 354 camas y 600.000 pies cuadrados.
Solución RenewAire
El Conjunto de Núcleos de Recuperación de Energía de la Serie SA, fabricado por el fabricante de equipos de ventilación con recuperación de energía RenewAire, Waunakee, WI, preacondiciona el aire exterior para reducir las cargas latentes y sensibles en la batería de refrigeración del climatizador. Utiliza la recuperación de energía del aire de escape para pretratar el aire exterior, lo que es vital para reducir los puntos de rocío del espacio y evitar la condensación del haz frío. Los núcleos estáticos de 20 pulgadas cuadradas se diseñaron en tres pilas verticales de cuatro núcleos instalados con componentes plenum adjuntos sobre una placa base. El conjunto se diseñó a medida para adaptarse al climatizador ClimateCraft, de Oklahoma City (OK), con un ajuste hermético que minimiza la posibilidad de cualquier contaminación cruzada que pueda poner en peligro el laboratorio. AEI proporcionó los CFM de aire de impulsión y extracción; la estática externa, las condiciones de diseño del aire de retorno del laboratorio y del aire exterior, y una presión estática máxima deseada de una pulgada-w.g.a. El cálculo del conjunto de núcleos resultante fue un esfuerzo de colaboración en el que también participó el representante del fabricante, Keenan Sanz, ingeniero de ventas de sistemas de Tampa Bay Trane.
Desafíos de la ventilación
«Los núcleos parecen rendir igual que las ruedas entálpicas y son más fiables y requieren menos mantenimiento, porque no hay piezas móviles». – Lee Wehr, Director de Instalaciones del NCH
El climatizador original tenía una rueda de calor de primera generación (sólo calor sensible) que se había vuelto irreparable con los años y había dejado la unidad ineficaz como unidad 100% exterior sin recuperación de calor. En combinación con unos conductos viejos y con fugas, el climatizador no podía alcanzar las temperaturas de consigna de la zona del laboratorio durante el verano extremo de Florida. Ni siquiera cuatro sistemas split suplementarios de 3 toneladas podían compensar la carga térmica previa generada por el equipo del laboratorio. Además, se preveía una carga térmica adicional por el nuevo equipo de laboratorio electrónico automatizado Siemens Aptio que el NCH puso en marcha para agilizar el análisis de muestras y otras funciones de laboratorio de vanguardia.
El conjunto de núcleos permitió a la AEI ganar más capacidad de entalpía en comparación con una rueda. «Una rueda con la misma capacidad que el conjunto de núcleos no se habría ajustado a las limitaciones de la sala de máquinas», dijo Long.
«Los núcleos parecen tener el mismo rendimiento que las ruedas entálpicas, son más fiables y requieren menos mantenimiento, porque no tienen piezas móviles», afirma Lee Wehr, director de instalaciones del NCH, que ahora prefiere los núcleos a las ruedas entálpicas del pasado, que requerían mucho mantenimiento.
Resultados
Además de reducir los requisitos de tonelaje de refrigeración mediante la recuperación de energía, la otra innovación de diseño de AEI incluye vigas frías activas que suministran 109.000 BTU o 10 toneladas de refrigeración. AEI diseñó un circuito secundario de agua fría para suministrar agua a 59 °F a las diez vigas frías de 9 x 2 pies fabricadas por Titus, Plano, Texas. La elevada temperatura del agua de suministro secundaria garantiza que no se forme condensación en las vigas frías del laboratorio. El agua de retorno de las vigas frías circula por el intercambiador de calor y la bomba del circuito secundario, ambos fabricados por Bell & Gossett, Morton Grove, IL. El bucle secundario rechaza el calor del agua de retorno de la viga fría mediante un intercambiador de calor de placas y bastidor conectado al sistema de agua fría de la planta enfriadora del hospital. El climatizador, con la ayuda de la entalpía de los núcleos estáticos, suministra 240-CFM a cada haz para mantener una temperatura de laboratorio de 70°F y una humedad relativa del 50 por ciento. El bucle secundario y sus componentes son escalables para adaptarse a futuras mejoras de la refrigeración de las vigas frías de la periferia de 2.000 metros cuadrados que alberga el banco de sangre, histología, microbiología y otras áreas.
El laboratorio supera con creces los requisitos mínimos de las normas ASHRAE 62.1, 90.1 y 170. Por ejemplo, los seis cambios de aire/hora de esta última se superaron con nueve cambios de aire/hora totales. «El aire primario de la nueva unidad de tratamiento de aire nos proporcionó un caudal de aire más que suficiente para cumplir los requisitos de cambio de aire del código», dijo Long. «Utilizamos las vigas frías activas para proporcionar capacidad adicional, no para reducir el caudal de aire».
El climatizador se desmontó en docenas de secciones para adaptarlo al transporte en montacargas y que cupiera por la estrecha puerta de dos metros de ancho de la sala de máquinas del tercer piso. Lo montó e instaló el contratista mecánico del proyecto, United Mechanical Inc. de Fort Myers, FL.
«El aire primario de la nueva unidad de tratamiento de aire nos proporcionó un caudal de aire más que suficiente para cumplir los requisitos de cambio de aire del código. Utilizamos las vigas frías activas para proporcionar capacidad adicional, no para reducir el caudal de aire.» – Nelson Long, P.E., Affiliated Engineers Inc.
Para complicar aún más la adaptación, hubo que mantener el laboratorio en funcionamiento durante las obras utilizando conductos provisionales de aire acondicionado y extracción.
Otras opciones añadidas fueron las lámparas germicidas de irradiación ultravioleta (UVGI) fabricadas por UV Resources, para evitar el moho en las bobinas frías y en el armario interior del climatizador. Los filtros MERV 14 complementan los filtros MERV 8 del conjunto central. Dado que la sala de máquinas se utilizaba originalmente como plenum de aire exterior, el equipo de AEI también sustituyó la rejilla de admisión original por una rejilla con clasificación para huracanes NOA de Miami-Dade y diseñó un sistema de plenum/conducto de aire exterior que suministra al nuevo climatizador.
El proyecto ha tenido mucho éxito, según Wehr, y AEI tiene previsto diseñar ahora la sustitución del sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado de un laboratorio en el campus norte del NCH.
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