¿Qué es la climatización? Conceptos básicos del sistema de calefacción y refrigeración

Probablemente haya visto este acrónimo en el costado de un camión de servicio y se haya preguntado: "¿ Qué significa HVAC?" Suena muy importante, y lo es: HVAC significa calefacción , ventilación y aire acondicionado , que son sistemas utilizados para gestionar el clima interior y la calidad del aire .

Esperamos que nuestros sistemas de calefacción nos mantengan calientes durante el invierno y dependemos del aire acondicionado para mantenernos frescos durante el verano.

Pero la mayoría de nosotros no tenemos idea de cómo funcionan estos sistemas. ¿Cuál es la diferencia entre bombas de calor y un intercambiador de calor? ¿Qué diablos es un controlador de aire? Comprender cómo funcionan los sistemas de calefacción y refrigeración de su hogar le ayudará a evitar problemas antes de que se vuelvan demasiado graves.

Contenido

1. ¿Qué es un sistema HVAC?
2. Cómo funcionan los sistemas de calefacción y refrigeración
3. Sistemas de distribución de calefacción y refrigeración
4. Controles para sistemas de calefacción y refrigeración

¿Qué es un sistema HVAC?

Un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado, o HVAC, es una solución integral para regular el confort ambiental en edificios y vehículos. Su objetivo principal es proporcionar control del clima interior, garantizando una temperatura, flujo de aire y calidad del aire óptimos.

Calefacción

El componente de calefacción es responsable de elevar la temperatura dentro del edificio durante los meses más fríos. Esto generalmente se logra a través de hornos o calderas, que calientan el aire o el agua respectivamente y distribuyen el calor por todo el espacio a través de conductos o radiadores.

Ventilación

La ventilación es crucial para mantener la calidad del aire interior. Implica el intercambio de aire interior con aire exterior, eliminando humedad, olores, humo, calor, polvo, bacterias en el aire y dióxido de carbono y reponiendo oxígeno.

La ventilación se puede lograr mediante medios mecánicos, como ventiladores y conductos, o mediante métodos naturales, como ventanas y respiraderos.

Aire acondicionado

El aire acondicionado, a menudo la parte más reconocida de los sistemas HVAC, enfría el aire interior durante los períodos más cálidos. Funciona eliminando el calor y la humedad del interior del edificio y liberándolos al exterior, mediante un sistema de serpentines llenos de refrigerante.

Los sistemas HVAC modernos están diseñados para ser eficientes y pueden incluir filtros de aire, humidificadores y deshumidificadores para refinar aún más el ambiente interior.

Cómo funcionan los sistemas de calefacción y refrigeración

Los sistemas de control climático en hogares y edificios, como la calefacción y el aire acondicionado, constan de tres partes esenciales : una fuente para calentar o enfriar el aire, un método para distribuir este aire y un mecanismo de control, como un termostato, para regular el sistema.

Normalmente, los mismos sistemas distribuyen y controlan tanto el aire caliente de las calderas como el aire frío de las unidades de aire acondicionado. Por ejemplo, en casas con aire acondicionado central , el aire frío suele viajar por los mismos conductos que se utilizan para la calefacción y está regulado por el mismo termostato.

El principio básico detrás de la calefacción y la refrigeración es el movimiento del calor de un área más cálida a una más fría. Los hornos y calentadores agregan calor al aire para calentar su hogar, mientras que los aires acondicionados eliminan el calor para enfriarlo.

Diferentes fuentes de energía alimentan estos sistemas: los acondicionadores de aire suelen utilizar electricidad, mientras que los sistemas de calefacción domésticos pueden utilizar gas, fueloil o electricidad.

Una bomba de calor eléctrica es una unidad de control de clima versátil alimentada por electricidad, capaz de calentar y enfriar. En verano, una bomba de calor elimina el calor del aire de su hogar. En invierno, extrae calor del aire exterior para calentar tu hogar.

Cuando el horno está encendido, quema combustible (gas, petróleo o electricidad) para producir calor, que luego se envía a través de conductos, tuberías o cables y se emite a través de registros, radiadores o paneles calefactores.

Los sistemas de calefacción más antiguos pueden calentar agua para calentar el aire, utilizando una caldera para almacenar y calentar el suministro de agua, que luego circula como agua caliente a través de tuberías en paredes, pisos o techos.

Por otro lado, cuando se activa un aire acondicionado, utiliza energía eléctrica para enfriar el gas en un serpentín a un estado líquido. Este proceso enfría el aire caliente de su hogar cuando entra en contacto con el serpentín de enfriamiento. Luego, el aire enfriado se dirige a diferentes habitaciones a través de conductos o, en el caso de los acondicionadores de aire para habitaciones, directamente desde la propia unidad.

Sistemas de distribución de calefacción y refrigeración

Una vez que el aire se calienta o enfría en la fuente de calor/frío, debe distribuirse a las distintas habitaciones de su hogar. Esto se puede lograr con los sistemas de aire forzado, gravedad o radiante que se explican a continuación.

Sistemas de aire forzado

Un sistema de aire forzado distribuye el calor producido por la caldera o el frío producido por un aire acondicionado central a través de un ventilador eléctrico, llamado soplador, que impulsa el aire a través de un sistema de conductos metálicos hacia las habitaciones de su hogar.

A medida que el aire caliente del calefactor fluye hacia las habitaciones, el aire más frío de las habitaciones fluye hacia abajo a través de otro conjunto de conductos, llamado sistema de retorno de aire frío , hasta el calefactor que se va a calentar.

Este sistema es ajustable: puede aumentar o disminuir la cantidad de aire que fluye por su hogar. Los sistemas de aire acondicionado central utilizan el mismo sistema de aire forzado, incluido el ventilador, para distribuir aire frío a las habitaciones y traer aire más caliente para enfriarlo.

Los problemas con los sistemas de aire forzado generalmente implican un mal funcionamiento del ventilador. El ventilador también puede ser ruidoso y añade el costo de la energía eléctrica al costo del combustible del horno. Pero debido a que emplea un soplador, un sistema de aire forzado es una forma eficaz de canalizar el calor o el aire frío del aire por toda la casa.

Sistemas de gravedad

Los sistemas de gravedad se basan en el principio de que el aire caliente sube y el aire frío desciende. Por lo tanto, los sistemas de gravedad no se pueden utilizar para distribuir aire frío desde un aire acondicionado.

En un sistema de gravedad, el horno está ubicado cerca o debajo del piso. El aire caliente sube y fluye a través de conductos hasta registrarse en el suelo de toda la casa.

Si la caldera está ubicada en el piso principal de la casa, los registros de calefacción generalmente se colocan en lo alto de las paredes porque los registros siempre deben estar más altos que la caldera. El aire caliente sube hacia el techo.

A medida que el aire se enfría, desciende, ingresa a los conductos de aire de retorno y regresa al horno para ser recalentado.

Otro sistema de distribución básico para la calefacción es el sistema radiante. La fuente de calor suele ser agua caliente, que la caldera calienta y hace circular a través de tuberías incrustadas en la pared, el suelo o el techo.

Sistemas Radiantes

Los sistemas radiantes funcionan calentando las paredes, suelos o techos de las habitaciones o, más comúnmente, calentando los radiadores de las habitaciones. Estos objetos calientan el aire de la habitación.

Algunos sistemas utilizan paneles calefactores eléctricos para generar calor, que se irradia a las habitaciones. Al igual que los calentadores de pared por gravedad, estos paneles generalmente se instalan en climas cálidos o donde la electricidad es relativamente económica. Los sistemas radiantes no se pueden utilizar para distribuir aire frío desde un aire acondicionado.

Los radiadores y convectores, los medios más comunes de distribución de calor radiante en casas antiguas, se utilizan con los sistemas de calefacción de agua caliente. Estos sistemas pueden depender de la gravedad o de una bomba circuladora para hacer circular el agua calentada desde la caldera hasta los radiadores o convectores.

Un sistema que utiliza una bomba o circulador se llama sistema hidrónico .

Los sistemas modernos de calefacción radiante suelen estar integrados en casas construidas sobre cimientos de losas de hormigón. Debajo de la superficie de la losa de hormigón se coloca una red de tuberías de agua caliente.

Cuando las tuberías calientan el concreto, calienta el aire que entra en contacto con la superficie del piso. No es necesario que la losa se caliente mucho; Eventualmente entrará en contacto y calentará el aire de toda la casa.

Los sistemas radiantes más antiguos, especialmente cuando dependen de la gravedad, son propensos a sufrir varios problemas. Las tuberías utilizadas para distribuir el agua caliente pueden obstruirse con depósitos minerales o tener una inclinación incorrecta. La caldera en la que se calienta el agua en la fuente de calor también puede funcionar mal.

Sin embargo, los sistemas de calefacción radiante modernos suelen utilizar bombas circuladoras y están diseñados para minimizar estos problemas.

Controles para sistemas de calefacción y refrigeración

El termostato , un interruptor sensible al calor, es el control básico que regula la temperatura de tu hogar. Responde a los cambios en la temperatura del aire donde está ubicado y enciende o apaga la caldera o el aire acondicionado según sea necesario para mantener la temperatura en un nivel establecido, llamado punto de ajuste.

El componente clave del termostato es un elemento bimetálico que se expande o contrae a medida que aumenta o disminuye la temperatura en una casa.

Los termostatos más antiguos tienen dos contactos expuestos. A medida que baja la temperatura, una tira bimetálica se dobla, haciendo primero un contacto eléctrico y luego otro. El sistema se activa completamente cuando se cierra el segundo contacto, encendiendo el sistema de calefacción y el anticipador del termostato.

El anticipador calienta el elemento bimetálico, provocando que se doble y rompa el segundo contacto eléctrico. Sin embargo, el primer contacto aún no se rompe y el calentador continúa funcionando hasta que la temperatura supera el ajuste del termostato.

Los termostatos más modernos tienen elementos de tira bimetálica enrollados y los contactos están sellados detrás de un vidrio para protegerlos de la suciedad. A medida que baja la temperatura, los elementos bimetálicos comienzan a desenrollarse.

La fuerza ejercida por el desenrollado de los elementos separa una barra de acero estacionaria de un imán al final de la bobina. El imán desciende cerca del contacto encerrado en vidrio, tira hacia arriba del brazo de contacto dentro del tubo y hace que los contactos se cierren, completando el circuito eléctrico y encendiendo el calentador y el anticipador.

A medida que el aire de la habitación se calienta, la bobina comienza a rebobinarse y rompe la sujeción del imán en el brazo de contacto. El brazo cae, rompe el circuito y apaga el sistema.

En este punto, el imán regresa a la barra estacionaria, manteniendo los contactos abiertos y el calentador apagado hasta que la habitación se enfríe nuevamente.

Los últimos controles de calefacción y aire acondicionado utilizan dispositivos electrónicos de estado sólido para controlar la temperatura del aire. Por lo general, son más precisos y responden mejor que los sistemas más antiguos. Sin embargo, la reparación de controles de estado sólido generalmente significa reemplazo.

Este artículo se actualizó junto con la tecnología de inteligencia artificial, luego fue verificado y editado por un editor de HowStuffWorks.