¿Qué son los recuperadores de calor?  ¿Cómo funcionan? ¿Dónde se utilizan? ¿Qué implicaciones tienen en la eficiencia y ahorro energético de las instalaciones?

En este artículo responderé a estas preguntas y haré mención a la normativa que recoge la obligatoriedad de la instalación de estos equipos y los requerimientos necesarios.

¿Qué son los recuperadores de calor?

Ventilación en edificios. Renovación de aire

En el interior de los edificios, necesitamos renovar el aire mediante la inyección de aire limpio del exterior y la extracción de parte del aire viciado del interior.

Con ello, conseguimos que la calidad del aire en los locales habitados y en los que se realiza alguna actividad humana sea el adecuado, de acuerdo a los requerimientos de la normativa de aplicación.

Para disponer de una adecuada ventilación, es necesario disponer de ventilación mecánica con ventiladores de impulsión de aire exterior y ventiladores de extracción de aire.

Cuando no había conciencia de obtener la máxima eficiencia energética y los requisitos normativos no eran tan estrictos, el aire caliente (invierno) o frío (verano) del interior se desaprovechaba, expulsándolo directamente al exterior. 

¿Qué es un recuperador?

Pensemos en un edificio climatizado. El aire en el interior, estará caliente en invierno y frío en verano.
 
Pero, como ya hemos dicho, es necesario aportar aire del exterior y extraer aire del interior, para mantener las condiciones de salubridad, confort y una correcta renovación.
 
Lógicamente, el aire que se extrae, estará caliente en invierno, y frío en verano. ¿Por qué no vamos a aprovechar esa energía residual y desprendernos de ella cediéndola al exterior?
Vivienda unifamiliar con impulsion y extracción de aire, humedades y calorfrío
 

Los recuperadores de calor, son equipos cuya función es aprovechar las propiedades psicométricas (temperatura y humedad) del aire que extraemos del edificio o local, e intercambiarlas con el aire de ventilación que impulsamos del exterior. En este proceso de intercambio, no se mezclan el aire del exterior y el aire del interior.

Gráfico del comportamiento de un recuperador de calor, con sus componentes
 
 
Con ello, conseguimos pretratar (precalentar o preenfriar) el aire exterior, y por lo tanto, reducir el consumo energético de la instalación de climatización, ya que la carga térmica a combatir por aire de ventilación, será mucho menor que si no existiera ese pretratamiento.

¿Cómo recuperamos el calor de extracción?

Para recuperar el calor de la extracción, necesitamos un elemento que nos facilite esa tarea, denominado intercambiador o core. El intercambiador, está compuesto por un entramado de láminas con aperturas opuestas, por donde circulan el aire de extracción y el de impulsión. Cada una de las corrientes de aire, está en contacto con sendas superficies sólidas, en las cuales, se produce una cesión de calor del aire más caliente (el del interior del edificio o aire de extracción) con el aire más frío (aire del exterior).
 
Gráfico de recuperador de calor con sus componentes y circulación de aire
 

¿Cuáles son los tipos de intercambiadores de calor?

Como hemos visto, el intercambiador de calor es el elemento que nos permite ceder calor al aire de impulsión procedente de la entalpía contenida en el aire de extracción, sin mezclar las corrientes de aire. Disponemos de tres tipos principales de intercambiadores:

Intercambiador de Flujos Cruzados

Los caudales de aire de impulsión y extracción se cruzan en el interior del intercambiador en sentido perpendicular uno del otro.

Intercambiador-Flujos-CruzadosLa eficiencia media, estará comprendida entre un 50% a 85%, dependiendo de las condiciones de trabajo y fabricante.

Intercambiador de Flujos Paralelos

Los caudales de aire de impulsión y extracción circulan paralelos y a contracorriente en el interior del intercambiador, con lo que el tiempo y la superficie de intercambio es mayor, y por lo tanto, se incrementa la capacidad de recuperación.

Intercambiador-Flujos-Paralelos

Intercambiador Rotativo

Los intercambiadores rotativos, se componen de un rotor, que es la masa acumuladora de calor, un motor eléctrico y una carcasa.
 
Gráfico funcionamiento intercambiador rotativo
La eficiencia de este tipo de intercambiador, está entre el 65%-70%.

¿Cuál es la eficiencia de un recuperador de calor?

Logotipo Sistema Ventilación Eficiente en Inglés

La eficiencia de un recuperador de calor además del tipo de intercambiador de calor utilizado, depende de las condiciones psicométricas (temperatura y humedad) del aire exterior, y del aire del local, así como del caudal que circula por él.

Debemos fijar dos conceptos fundamentales:

    1. A mayor caudal, menor es la eficiencia de un recuperador de calor
    2. A mayor diferencia de temperatura entre el aire exterior y el aire interior, más eficiencia del recuperador de calor

Los fabricantes deben aportar tablas y gráficas de eficiencia de sus equipos, en función de dichos parámetros. A continuación mostramos unos ejemplos:

Valores de eficiencia energética recuperador de calor en función de las temperaturas

 

Gráfica de eficiencia energética de recuperadores de calor en función del caudal de aire

 
Se cumplen las dos premisas que indicábamos en el apartado anterior. A mayor caudal menor eficiencia. A mayor diferencia de temperaturas entre exterior e interior, mayor eficiencia.
 

¿Dónde se pueden instalar los recuperadores de calor?

Sección de un recuperador de calor y sus componentesComo hemos comentado hasta ahora, los recuperadores de calor se deben instalar en unidades de ventilación que incorporen ventiladores de impulsión y retorno de aire. Para ello, existen equipos específicos denominados propiamente «recuperadores de calor» que ya incorporan todos estos elementos, además de filtros para el aire, y accesorios opcionales. Estos equipos, están diseñados para mover pequeños y medianos caudales de aire, y pueden instalarse en falsos techos.

Otra forma de incorporar los recuperadores de calor, es en las unidades de tratamiento de aire o climatizadores. En la siguiente imagen, podéis observar la configuración de una UTA, que incorpora un recuperador con intercambiador rotativo.
 
Despiece de una unidad de tratamiento de aire con recuperador de calor rotativo
 
Gráfico de funcionamiento del intercambiador de calor rotativo
 
En la siguiente imagen, se observa un recuperador de calor con intercambiador de flujos cruzados, incorporado en una unidad de tratamiento de aire.
 
 
Unidad de tratamiento de aire con recuperador de flujos cruzados
 

¿Qué elementos opcionales podemos incorporar en los intercambiadores?

En los recuperadores tipo compacto, en los que se incorporan los ventiladores de impulsión y retorno, se pueden incluir elementos opcionales para cumplir la normativa, o para mejorar las condiciones de funcionamiento y control del equipo. Veamos algunos de los más importantes:

  • Unidades de filtración: Son unidades que incorporan los filtros de aire, adecuados para cumplir los requisitos de Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios (RITE)
Módulo de filtración F9 añadido a recuperador de calor
 
Imagen de una batería de agua para recuperador de calor
 
  • Baterías de agua: Aunque la función del recuperador, como hemos visto, es ceder calor (o frío en verano) al aire de impulsión, hay situaciones, en que además, es necesario emplear baterías de agua para elevar (o enfriar) mucho más la temperatura de impulsión. Sería el caso de instalaciones situadas en zonas geográficas, cuya temperatura en invierno sea muy baja (o en verano muy alta), con lo que, además de ceder calor (o frío) en el recuperador, haremos pasar agua caliente (o agua fría) por la batería, consiguiendo condiciones más favorables y evitando sensaciones desagradables en el interior.
  • By-Pass: Es un dispositivo que desvía el caudal de aire, evitando que pase a través del recuperador, y por lo tanto no se realice el intercambio térmico. Con ello, se aprovechan al máximo las condiciones ambientales para mejorar el ahorro energético. Imaginemos, una temperatura interior en verano de 25ºC y exterior de 19ºC. Si nuestro objetivo es refrescar el ambiente, no sería lógico ceder calor al aire de impulsión. En esta situación, emplearíamos el by-pass, para que el aire de extracción no circulase por el intercambiador, y de esta manera el aire exterior entrase a 18ºC. En el sentido contrario, podríamos utilizarlo en invierno, cuando la temperatura exterior fuese más alta que la temperatua interior.
 
Funcionamiento by-pass recuperador de calor
 
  • Módulo Enfriamiento Adiabático: El enfriamiento adiabático, es un proceso que consiste en enfriar el aire mediante la humectación del mismo. En este proceso, no hay aporte ni cesión de calor al ser adiabático. Se instala en el lado del aire de extracción antes del intercambiador, y funcionará en régimen de verano. De esta forma, cuando el aire proveniente del local entre en el intercambiador más frío y húmedo, aumentaremos el gradiente de temperatura, con lo que el aire que entre al local será más frío, aumentando la eficiencia del recuperador.
Funcionamiento módulo enfriamiento adiabático recuperador de calor
 

¿Cuál es la normativa de aplicación de los recuperadores de calor?

La normativa española que recoge la aplicación de los recuperadores de calor es el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. Veamos lo que nos dice:

En su instrucción técnica IT 1.2.4.5.2.1, indica que «en los sistemas de climatización de los edificios en los que el caudal de aire expulsado al exterior, por medios mecánicos, sea superior a 0,5 m3/s, se recuperará la energía del aire expulsado». Es decir, que para un caudal de extracción de 1.800 m3/h, será obligatoria la recuperación  de energía de la extracción. Como vemos, el caudal de referencia no es muy alto, por lo que la práctica totalidad de edificios (a excepción de pequeñas instalaciones), necesitarán disponer de recuperadores de calor.

Autor

Ingeniero. Propietario y creador de esta web. Propietario y administrador del grupo profesional en Linkedin + importante sobre Instalaciones y Eficiencia Energética

41 Comentarios

  1. Tengo una duda respecto a los recuperadores de calor. Si el aire del interior de la vivienda (aire caliente viciado) entra al intercambiador en donde se enfría al intercambiar las calorías con el aire frío del exterior, se supone que habrá condensación de la humedad del aire al enfriarse. ¿Como se elimina esa humedad? ¿Tiene algún desagüe? Porque de no eliminarse podrían aparecer hongos y mohos en el interior de la maquina.
    Un post genial, un saludo!

    • Gracias Jose por tu comentario.
      En principio, todo depende de las condiciones ambientales. Si en el interior de la vivienda tenemos una humedad relativa elevada, o el recuperador de calor extrae aire de zonas húmedas, sí se podría alcanzar la temperatura de rocío (temperatura a partir de la cual empieza la condensación). No obstante, por mi experiencia, es difícil que se dé este aspecto en obra nueva, que es donde se han comenzado a instalar recuperadores de calor.

      Saludos.

  2. Lo veis interesante para un piso o ático en una zona cálida? Para un elemento bajo techo, el nivel de sonoridad no sería excesivo para una vivienda?

    Gracias y, saludos.

  3. ¿En el caso de viviendas unifamiliares de 50 m2 tiene sentido un recuperador de calor?.
    ¿En el caso de un bloque de 11 viviendas de PB + 2P hay que doblar los tubos de ventilación de las viviendas inferiores y solucionar individualmente la recuperación de calor?. ¿Doblamos tubos en baños y cocinas?
    gracias

    • Hola Agusti,

      Todo depende del sistema de ventilación que elijas. El HS3 del CTE admite los sistemas híbridos o mecánicos como sistemas de ventilación para viviendas, aunque no obliga a instalar sistemas de recuperación de energía.

      Si el sistema escogido fuera mecánico, con aporte de aire y extracción mecánica, lo lógico sería instalar recuperación de calor para aprovechar la energía contenida en el aire de extracción, ya sea en invierno o en verano (en el caso de estar la vivienda climatizada).

      Según el RITE sí es obligatoria la instalación de recuperación de energía en instalaciones de climatización en las que se extraigam más de 1.800 m3/h.

      Saludos.

  4. Buenos dias,
    Me podriais decir dentro de los recuperadores de calor que hay hoy en dia que marcas son las que relacion precio calidad me recomenarian? Sobre que precios hablamos en cuanto instalación y maquina estamos hablando que me supondria ponerme in recuperador de calor?
    Gracias

  5. Ante todo enhorabuena por este blog de divulgación. Me gustaria que nos pudieras resolver las diferencias que tengo con mi dirección facultativa…Partiendo de las muchas variables para calcular la temperatura de impulsión, yo entiendo que debe haber un intercambio de temperaturas entre el aire frio ext. y el interior (caso invierno) y unas temperaturas de 0º y 20º estaria aprox. por 10º, sabiendo que influye humedad, recuperador, caudal,etc. En cambio la parte contraria habla que en 90% de rendimiento estaria cerca de los 18º. A lo mejor la discusión parece tonta pero para nosotros que somos aparejadores nos interesa por la comodidad del aire de entrada. Un saludo y de nuevo gracias por el blog

  6. Hola, sabeis de algun sistema o marca/modelo de para ventilación/renovación de local que no sea un recuperador de calor.

  7. alejandro rodriguez Contestar

    me gusta , un espacio necesario para quienes nos dedicamos al proyecto de instalaciones termoenergeticas, un espacio para el intercambio y el flujo de la informacion de este tipo tan necesaria para trabajar mejor, gracias.

  8. Coincido con ECOproyectos, excelente entrada y excelente blog en general. La labor de divulgación que hacéis es absolutamente encomiable. Un saludo

  9. Una pregunta señor Rivas, citando el texto ¿Por qué a mayor caudal la eficiencia del recuperador de calor disminuye?
    Gracias por su atención.

    • Interesante pregunta.Pero justamente se responde con los conocimientos básicos del intercambio entre fluídos.
      En lugar de esperar una respuesta, que realmente si se reponde como se debe lleva tiempo, yo buscaría en la red y despejaría esta duda tan básica, para el tema de la climatización.
      Cuanto más firme tengas este concepto, más facil se te hara el tema de climatización en general.

    • Al aumentar el caudal, aumentamos la velocidad de paso del aire por el core del recuperador, con lo que el tiempo de contacto entre flujo saliente y flujo entrante es menor. Por ello, disminuye la eficiencia.

  10. Hola Paulino, en primer lugar, felicitarte por el esfuerzo que conlleva generar un blog de estas características.
    No he trabajado nunca con ningún intercambiador rotativo pero me parace que se alcanzan unos rendimientos muy altos para ser el intercambio aire-aire. Como has calculado los coeficientes de convección del aire?? El análisis lo haces por elementos finitos, o has tomado solamente las entradas y las salidas en el intercambiador?? Has considerado que habra situaciones donde condense la humedad del aire en las aletas??
    Por otro lado, cuando dices que al incrementar el caudal se pierde eficiencia, por que no dimensionas la superficie del intercambiador para la condición de máximo caudal y asi ya no pierdes eficiencia?? Con caudales más grandes se puede intercambia más potencia térmica.
    Como ves me ha parecido interesante. Felicitarte de nuevo y un saludo.

  11. Hola Paulino!
    Después de leer tu excelente artículo, quería hacerte notar un tema ,que generalmente se deja de lado.
    Se habla generalmente de la «Recuperación de calor», en climatización de edificios, solamente refiriendose al desperdicio de energía, utilizada y desperdiciada en la renovación del aire climatizado.
    Hasta ahora, nunca leí un artículo, referido al mismo tema, pero dirigido a la «generación primaria», es decir, el cuidado de NO desperdiciar, el calor generado por la combustión de gases en el calentamiento del agua del primer anillo del sistema.
    Nunca he visto el cuidado de la entrada y salida del aire circulante en las salas de calderas, (cuanto más abiertas, mejor), sin tener en cuenta, que por ejemplo, en pleno invierno, puede entrar en la aspiración de la turbina del quemador, aire que tiene una temperatura por debajo de los 10º o más aún.
    No me quiero extender, si no ya haría un artículo.
    Solo remarcar, que se podría bajar el consumo de gas, proporcionalmente a la subida de la temperatura de aspiración del aire del quemador.
    Saludos
    Marcelo

    ps: ya tienes otro artículo!!!

    • Hola Joserra. Todo dependerá, como siempre, de la profesionalidad de las personas. En cualquier caso, una instalación que requiera proyecto o memoria técnica, está «fiscalizada», como dices, por las Delegaciones de Industria; son estos estamentos, los que,al final, revisan los requerimientos normativos. Por mi experiencia profesional en edificios terciarios, siempre los he visto instalados, ya que si no, no se legalizaban por la Delegación de Industria correspondiente ni por el Control de Calidad o el Organismo de Control Autorizado.

      Saludos.

      Saludos.

    • Pues en mi experiencia habitual (que es el sector terciario pequeño) prácticamente ninguno hace caso a esto por diversos motivos:
      1 – EL local se ubica en el bajo de un edificio de viviendas con poca altura y las ordenanzas municipales exigen una altura mínima.

      2 – La ventilación para los que explotan un local es algo que no valoran y normalmente incluso la desconectan la mayor parte del tiempo.

      Y lo más importante el coste de estos aparatos y de su instalación por la limitación técnica que supone tener que captar y expulsar el aire en la misma fachada.

    • Siempre existen soluciones para estos casos.
      Pero lo más importante, es hacer ver al cliente, al ahorro que tendrá en su factura de suministro eléctrico.
      Por ahí ,si entienden rápido.

  12. En el final de tu comentario dices que «el caudal de referencia no es muy alto, por lo que la totalidad de edificios (a excepción de pequeñas instalaciones), necesitarán disponer de recuperadores de calor».
    Lo que está claro es que lo necesiten y otra que realmente lo instalen porque mientras no haya un estamento que realmente fiscalice que eso se lleve a cabo, por mi experiencia, el 90% de ese 90% no se ejecuta de acuerdo a norma, por lo menos en locales comerciales.

  13. Muy buen artículo Paulino. Si te diría que, cumpliendo normativa, hay mucho casos en el que el recuperador es perjudicial. Como se te queda el cuerpo? Si te dijera que el enfriamiento adiabático, en muchos casos, es energéticamente contraproducente. Como lo ves? Pues bien, es así porque la normativa no tiene la suficiente profundidad y al amparo de la misma se pueden cometer grandes errores.

    • Gracias por comentar. Por supuesto, como todo, la normativa no es perfecta, y muchas veces si no se diseña bien una instalación, lo que se pretendia incialmente que fuera una ventaja, se convierte en un inconveniente.

      Saludos.

  14. Mi más sincera enhorabuena por los artículos, son excelentes en explicación, contenido, gráficos, etc…
    Gracias por la dedicación y el esfuero que ello supone.

    • Gracias a ti por el comentario y por seguir la web.

      Como siempre comento, os agradezco que votéis los artículos, os suscribáis (vía rss o e-mail), y compartáis en redes sociales.

      Saludos.

    • Como todos los artículos que llevo leídos en tu blog me ha parecido un trabajo de divulgación excelente. Enhorabuena por tu trabajo y por tu labor a través de este blog. Ya te venía siguiendo a través del grupo de Linkedin sobre instalaciones y con la realización de este blog debo decirte que prestas una ayuda que merece, como mínimo, un agradecimiento sincero como este. No me ha dado tiempo a leerme todas la entradas que tienen. Lo haré sin dudarlo, ya te comentaré. Gracias por tu trabajo y esfuerzo.

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