Guía práctica

Free cooling en climatización: qué es, cuándo es obligatorio y cómo programarlo

El free cooling, o enfriamiento gratuito, consiste en refrigerar un edificio con aire o agua exterior cuando está más fría que lo que necesita el edificio, sin poner en marcha los compresores o reduciendo su trabajo. Bien programado ahorra mucha energía en primavera, otoño y noches de verano. Mal programado, pasa desapercibido o crea problemas.

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Qué es el free cooling

Free cooling significa enfriamiento gratuito. La idea es sencilla: si fuera hace más fresco que el aire que hay que impulsar o el agua que hay que enfriar, se aprovecha el exterior en lugar de producir frío con compresores. El frío no es del todo gratis, porque siguen funcionando ventiladores y bombas, pero el consumo es muy inferior.

Hay dos grandes familias:

  • Free cooling por aire: el climatizador introduce más aire exterior y menos aire de retorno cuando el exterior está fresco. Es lo que en inglés se llama economizador.
  • Free cooling por agua: el agua del circuito de frío se enfría con el aire exterior, en una batería de la propia enfriadora, en un aerorefrigerador o con agua de torre, antes de que entren los compresores.

Tiene más sentido cuanto más carga interna tiene el edificio: auditorios, cines, salas con mucha ocupación, centros de datos o plantas con muchos equipos, que necesitan refrigerar incluso con temperaturas exteriores suaves.

Free cooling por aire: el economizador del climatizador

Un climatizador con free cooling tiene tres compuertas motorizadas: aire exterior, aire de retorno y aire de expulsión. El control las mueve de forma coordinada para mezclar la proporción adecuada.

Hay dos criterios para decidir cuándo activarlo:

  • Por temperatura: se activa cuando la temperatura exterior es inferior a la de retorno, con un margen. Es sencillo y necesita pocas sondas.
  • Por entalpía: compara la energía total del aire, temperatura y humedad. Evita meter aire fresco pero muy húmedo que luego hay que deshumectar. Necesita sondas de humedad fiables en exterior y retorno.

Si el climatizador tiene recuperador de calor, en modo free cooling hay que anularlo: abrir el bypass del recuperador de placas o parar el rotativo. Si no, el recuperador calienta el aire exterior con el de retorno y se pierde el efecto. Es uno de los fallos que más vemos.

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Free cooling por agua: enfriadoras y aerorefrigeradores

En instalaciones con agua fría, el free cooling se hace sobre el circuito hidráulico:

  • Enfriadoras con free cooling integrado: incorporan baterías por las que pasa el agua de retorno antes del evaporador. Con exterior frío, el agua se preenfría en esas baterías y los compresores trabajan menos o se paran.
  • Aerorefrigeradores o drycoolers conectados al circuito mediante intercambiador, que enfrían el agua con aire exterior.
  • Agua de torre de refrigeración, preferentemente en circuito cerrado.

Rinde más cuanto más alta es la temperatura del agua de retorno: con agua fría a 7/12 °C hace falta un exterior muy frío; con temperaturas de trabajo más altas, el número de horas útiles crece mucho. Y casi siempre exige glicol en el circuito expuesto al exterior, para evitar la congelación.

Qué exige el RITE sobre free cooling y recuperación

El RITE recoge el free cooling en la instrucción técnica IT 1.2.4.5.1, Enfriamiento gratuito por aire exterior. Establece que los subsistemas de climatización del tipo todo aire de potencia térmica nominal mayor que 70 kW en régimen de refrigeración dispondrán de un subsistema de enfriamiento gratuito por aire exterior. Para sistemas todo aire fija además una velocidad frontal máxima de 6 m/s en las compuertas de toma y expulsión y una eficiencia de temperatura en la sección de mezcla superior al 75 %.

Para sistemas mixtos agua-aire, la misma instrucción contempla el enfriamiento gratuito con agua de torres de refrigeración, preferentemente en circuito cerrado, o con baterías conectadas hidráulicamente en serie con el evaporador en enfriadoras aire-agua, y pide valorar si hace falta glicol.

La IT 1.2.4.5.2 obliga a recuperar calor del aire de extracción cuando el caudal expulsado al exterior por medios mecánicos supera 0,28 m³/s, umbral fijado por el Real Decreto 178/2021. Free cooling y recuperación conviven en el mismo climatizador, y el control debe decidir en cada momento cuál de los dos conviene.

Cuéntenos qué edificio tiene y qué le preocupa. Le decimos por dónde empezar.

Cómo programar el free cooling en el control

Tener las compuertas no basta. El ahorro depende de la secuencia. Estos son los puntos que revisamos en cada programa:

  1. Condición de activación: exterior inferior al retorno en un margen, o entalpía exterior inferior a la de retorno.
  2. Histéresis de activación y desactivación, para que las compuertas no oscilen cuando las temperaturas están próximas.
  3. Secuencia de frío: primero el aire exterior; solo cuando las compuertas están al máximo, entra la batería de frío. Nunca a la vez calor y free cooling.
  4. Límite inferior de temperatura de impulsión o de mezcla, para no enfriar de más ni poner en riesgo la batería de agua por congelación.
  5. Bloqueo por humedad: con exterior muy húmedo, el free cooling se bloquea aunque la temperatura acompañe.
  6. Aire mínimo de calidad: con free cooling inactivo, la compuerta exterior nunca baja del mínimo de ventilación, idealmente ajustado por CO2.
  7. Recuperador en bypass mientras el free cooling está activo.
  8. Purga nocturna, si el uso lo permite: ventilar con aire fresco antes de la apertura para llegar con el edificio frío.

Errores típicos y cómo comprobar que funciona con tendencias

En auditorías de control encontramos siempre los mismos fallos:

  • Sonda exterior al sol o junto a una salida de aire caliente, que lee varios grados de más y nunca activa el free cooling.
  • Compuertas agarrotadas o con el actuador desacoplado: la pantalla dice 100 % y la compuerta está cerrada.
  • Free cooling bloqueado por un permiso antiguo que nadie recuerda.
  • Recuperador funcionando a la vez que el free cooling.
  • Batería de calor y free cooling compitiendo en la misma secuencia.

La forma de comprobarlo es mirar tendencias en el supervisor: temperatura exterior, de retorno, de mezcla y de impulsión, posición de compuertas y estado de la batería de frío o de la enfriadora, en un mismo gráfico. Si con exterior a 14 °C y retorno a 24 °C la compuerta exterior está al mínimo y la enfriadora en marcha, algo falla. Con mezcla y exterior casi iguales y compuerta al 100 %, el free cooling trabaja de verdad.

Este tipo de comprobación es justo lo que automatiza la detección automática de averías en climatización. Si su factura de verano no baja en primavera, revise por qué la climatización consume demasiado; para el contexto general, vea qué es HVAC.

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Caso de éxito

Gran Teatro de Cáceres: climatizadores con recuperador en supervisión Niagara

El Gran Teatro de Cáceres tiene climatizadores con recuperador de calor y una enfriadora. Con un uso muy variable, entre ensayos y funciones, es clave ver cómo trabaja cada equipo.

Qué hicimos

  • Integración de los climatizadores CL1 y CL2, con recuperador, y de la enfriadora en una supervisión Niagara.
  • Gráficos 3D modelados por ACIPro para cada equipo.
  • Señales con nombres normalizados y etiquetado Project Haystack, que facilitan revisar tendencias.

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Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes

¿Qué es el free cooling?

Es el enfriamiento gratuito: aprovechar aire o agua exterior más fríos que lo que necesita el edificio para refrigerar sin compresores, o con menos trabajo de ellos. En un climatizador se hace abriendo la compuerta de aire exterior; en una enfriadora, preenfriando el agua de retorno en baterías expuestas al aire exterior.

¿Es obligatorio el free cooling según el RITE?

La IT 1.2.4.5.1 del RITE establece que los subsistemas de climatización del tipo todo aire de potencia térmica nominal mayor que 70 kW en régimen de refrigeración dispondrán de un subsistema de enfriamiento gratuito por aire exterior. Para sistemas agua-aire contempla soluciones con torre de refrigeración o enfriadoras con baterías en serie con el evaporador.

¿Qué diferencia hay entre free cooling por temperatura y por entalpía?

El de temperatura compara solo la temperatura exterior con la de retorno; es sencillo pero puede meter aire fresco y húmedo. El de entalpía compara la energía total del aire, incluida la humedad, y decide mejor en climas o épocas húmedas. Exige sondas de humedad fiables y bien mantenidas en exterior y retorno.

¿El free cooling es compatible con un recuperador de calor?

Sí, pero no a la vez. En modo free cooling el recuperador debe anularse, abriendo el bypass si es de placas o parando el rotor si es rotativo. Si sigue trabajando, calienta el aire exterior con el de retorno y se pierde el efecto. Es uno de los errores de programación más frecuentes que encontramos.

¿Cómo sé si el free cooling de mi climatizador funciona?

Mire las tendencias del sistema de control: temperatura exterior, de retorno, de mezcla y de impulsión, junto con la posición de las compuertas y la batería de frío. Si con exterior fresco la compuerta sigue al mínimo y la enfriadora en marcha, no funciona. Compruebe también en campo que la compuerta se mueve de verdad.

¿El free cooling en enfriadoras necesita glicol?

Casi siempre. Las baterías de free cooling están expuestas al aire exterior y, en invierno, el agua podría congelarse y romperlas. El RITE pide al proyectista valorar el uso de soluciones con glicol para bajar la temperatura de congelación. Conviene revisar la concentración en el mantenimiento, porque el glicol afecta también al rendimiento.

¿Cuánto ahorra el free cooling?

Depende del clima, de la carga interna del edificio y de la temperatura de trabajo del agua o del aire. Es más rentable en edificios con mucha ocupación o equipos que necesitan frío en primavera, otoño y noches de verano. Como referencia general, optimizar el control de climatización suele dar entre un 15 y un 40 % de ahorro.

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¿Tiene un sistema de control que nadie sabe mantener?

Revisamos su instalación y le decimos qué se puede aprovechar, qué conviene sustituir y cuánto puede ahorrar.

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