Cómo resolver los problemas de espacio de instalación, soporte de carga estructural y emisión de ruido de colectores solares y unidades exteriores con bomba de calor en edificios urbanos de alta densidad

Calentadores de agua solares con fuente de aire (SAWH) desempeñan un papel vital a la hora de impulsar la transición energética en los edificios urbanos. Sin embargo, en entornos urbanos de alta densidad, la instalación y operación de sus componentes clave (colectores solares y unidades exteriores de bomba de calor) enfrentan una serie de desafíos de ingeniería especializados, principalmente en términos de espacio de instalación, capacidad de carga estructural y emisiones de ruido.

Soluciones a los desafíos de la integración espacial

En los edificios urbanos, el espacio en los tejados y las paredes exteriores suele ser muy limitado, lo que requiere una planificación precisa para cumplir con la proporción de superficie y los requisitos estéticos.

1. Despliegue vertical y en fachada de colectores solares

Los captadores tradicionales de instalación inclinada requieren de una gran superficie proyectada. En entornos urbanos, los proyectos de ingeniería profesionales tienden a utilizar tecnología solar térmica integrada en edificios (BIST).

Integración de fachada: Los colectores de placa plana se integran en la fachada del edificio, reemplazando los materiales tradicionales de los muros cortina. Esto no sólo conserva el espacio de la azotea sino que también aprovecha la fachada vertical para lograr un atractivo estético y protegerse del sol. Si bien la instalación en fachada sacrifica parte de la eficiencia de recolección de calor obtenida con el ángulo de inclinación óptimo, su eficiencia espacial y valor arquitectónico son aún más significativos en proyectos urbanos.

Integración de balcones y barandillas: Los pequeños colectores modulares se integran en las barandillas de los balcones residenciales o debajo de las sombrillas. Esta estrategia de instalación distribuida transforma el espacio previamente no utilizado en espacio generador de energía y es particularmente adecuado para edificios residenciales de gran altura.

Dividido y modular: utilizando un diseño de sistema dividido, los módulos colectores se distribuyen en múltiples espacios pequeños disponibles (como plataformas de equipos y conductos de ventilación), conectados a un tanque de almacenamiento térmico centralizado a través de tuberías especializadas, lo que mejora la flexibilidad del espacio.

2. Unidades exteriores con bomba de calor compactas y ocultas

Las unidades de bomba de calor para exteriores requieren un amplio espacio de ventilación y disipación de calor y, al mismo tiempo, cumplen con los requisitos del paisaje urbano.

Diseño ultradelgado y modular: seleccione unidades de bomba de calor ultradelgadas enfriadas por aire o emplee bombas de calor modulares de división múltiple, dispuestas en paralelo para acomodar plataformas de equipos estrechas.

Plataforma de equipos centralizados: durante la fase inicial de diseño del edificio, planifique un piso dedicado para equipos mecánicos o un área centralizada para equipos en la azotea. Instale el equipo oculto con cajas y rejillas insonorizadas para garantizar un flujo de aire adecuado alrededor de la bomba de calor.

Medidas de seguridad y soporte de carga estructural

El peso de los colectores solares, los tanques de almacenamiento de calor (especialmente cuando están llenos) y las unidades de bomba de calor plantea desafíos estructurales de carga para edificios existentes o de gran altura.

Estrategia de carga distribuida: Evite concentrar todo el equipo en una sola área de carga. Distribuya el peso de los colectores entre las vigas primarias o los muros de corte del techo, en lugar de las vigas secundarias o el centro de la losa del piso.

Tecnología de colectores livianos: prefiera colectores livianos de tubo de vacío con tubería de calor o colectores livianos de placa plana para reducir las cargas adicionales en la estructura del techo.

Implementación de tanques de almacenamiento de calor en los niveles inferiores o inferiores: los tanques de almacenamiento de calor, especialmente los grandes centralizados, son extremadamente pesados ​​cuando están llenos. Los diseños profesionales generalmente requieren la colocación de tanques de almacenamiento de calor en áreas con una fuerte capacidad de carga estructural, como el sótano del edificio, el nivel de equipos o el techo del podio. Bombas de circulación eficientes transportan el calor a los colectores y lo distribuyen a varios puntos de agua, evitando cargas excesivas en tejados de gran altura.

Cálculo de la carga de viento: en tejados de gran altura, las cargas de viento suelen superar el peso del equipo. Se requieren cálculos rigurosos de la presión del viento y diseños de anclaje estructural, empleando una combinación de pernos de anclaje integrados y contrapesos para garantizar la seguridad estructural del sistema en condiciones climáticas extremas.

Control y mitigación de emisiones de ruido profesional

El ruido mecánico y del flujo de aire generado por las unidades exteriores con bomba de calor durante el funcionamiento es una fuente de quejas en entornos urbanos y debe controlarse estrictamente mediante un diseño acústico para cumplir con los estándares de ruido ambiental urbano.

Selección de unidad de bajo ruido: Seleccionar una unidad de bomba de calor de ruido ultrabajo con un compresor inversor y un ventilador de baja velocidad y gran diámetro es clave para reducir la intensidad de la fuente de sonido en la fuente.

Tecnología de aislamiento y amortiguación de vibraciones: Se instalan almohadillas amortiguadoras de vibraciones de alta eficiencia o aisladores de resorte debajo de la base de la unidad para bloquear eficazmente el ruido transmitido por la estructura y evitar que llegue a la estructura del edificio.

Absorción y aislamiento acústico: se instalan barreras o recintos acústicos alrededor de la plataforma del equipo. El material y la altura de la barrera se deben considerar cuidadosamente basándose en cálculos acústicos para garantizar que bloquee eficazmente las rutas de transmisión del sonido, especialmente hacia áreas sensibles (como las ventanas de los dormitorios).

Modo silencioso nocturno: un sistema de control inteligente cambia automáticamente al modo silencioso durante las horas nocturnas, reduciendo adecuadamente las velocidades del compresor y del ventilador para cumplir con límites de ruido nocturno más estrictos.