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Articulo de referencia

Aire forzado

Un sistema de aire forzado incluye rejillas ubicadas en cada habitación a través de las cuales se descarga el aire caliente. Un sistema de calefacción central por aire forzado u...

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Fotografía de una rejilla de ventilación instalada en el suelo, por donde entra aire caliente o frío a una habitación.
Un sistema de aire forzado incluye rejillas ubicadas en cada habitación a través de las cuales se descarga el aire caliente.

Un sistema de calefacción central por aire forzado utiliza el aire como medio de transferencia de calor . Estos sistemas se basan en conductos , rejillas de ventilación y cámaras de distribución de aire, independientes de los sistemas de calefacción y aire acondicionado propiamente dichos . La cámara de retorno transporta el aire desde varias rejillas de retorno (ventilaciones) de gran tamaño hasta una unidad de tratamiento de aire central para su recalentamiento. La cámara de suministro dirige el aire desde la unidad central a las habitaciones que el sistema está diseñado para calentar. Independientemente del tipo, todas las unidades de tratamiento de aire constan de un filtro de aire, un ventilador, un intercambiador de calor/elemento/serpentín y diversos controles. Al igual que en cualquier otro sistema de calefacción central, se utilizan termostatos para controlar los sistemas de calefacción por aire forzado.

La calefacción por aire forzado es el tipo de calefacción central más comúnmente instalado en Norteamérica . [ 1 ] Es mucho menos común en Europa , donde predomina la calefacción hidrónica , especialmente en forma de radiadores de agua caliente.

Tipos

Fotografía de una caldera de gas de aire forzado, alrededor de 1991.
Una moderna caldera de calefacción por aire forzado de gas.

gas natural/propano/petróleo/carbón/madera

  • El calor se produce mediante la combustión del combustible.
  • Un intercambiador de calor impide que los subproductos de la combustión entren en la corriente de aire.
  • En el intercambiador de calor se encuentra un quemador de tipo cinta (largo con agujeros), de inyección (similar a una antorcha) o de tipo aceite.
  • El encendido se produce mediante una chispa eléctrica , una llama piloto permanente o un encendedor de superficie caliente.
  • Los dispositivos de seguridad garantizan que los gases de combustión y/o el combustible sin quemar no se acumulen en caso de fallo de ignición o de ventilación.

Eléctrico

  • Un sencillo elemento calefactor eléctrico calienta el aire.
  • Cuando el termostato solicita calefacción, el ventilador y la resistencia se encienden simultáneamente.
  • Cuando el termostato alcanza la temperatura deseada, el ventilador y la resistencia se apagan.
  • Requiere muy poco mantenimiento.
  • Suele ser más caro de operar que una caldera de gas natural.

Bomba de calor

  • Extrae calor del ambiente, utilizando como fuente el suelo o el aire, mediante el ciclo de refrigeración .
  • Requiere menos energía que la calefacción por resistencia eléctrica y posiblemente sea más eficiente que los hornos que funcionan con combustibles fósiles (gas/petróleo/carbón).
  • Los sistemas de calefacción por aire forzado pueden no ser adecuados para climas fríos a menos que se utilicen con una fuente de calor de respaldo (secundaria). Los modelos más recientes aún pueden proporcionar calor incluso a temperaturas inferiores a 0  °C (32  °F).
  • En la unidad de tratamiento de aire se ubica una serpentina de refrigerante en lugar de un quemador o intercambiador de calor. El sistema también puede utilizarse para refrigeración, al igual que cualquier sistema central de aire acondicionado.

Serpentín hidrónico

  • Combina calefacción hidrónica (agua caliente) con suministro de aire forzado.
  • El calor se produce mediante la combustión de combustible (gas/propano/petróleo) en una caldera.
  • En la unidad de tratamiento de aire se ubica un intercambiador de calor (serpentín hidrónico), similar al serpentín de refrigerante en una bomba de calor o un sistema de aire acondicionado central. El cobre se suele utilizar en los colectores de suministro y retorno, así como en los serpentines tubulares.
  • El agua caliente se bombea a través del intercambiador de calor y luego regresa a la caldera para ser recalentada.

Secuencia de operación

  1. El termostato solicita calor
  2. La fuente de ignición se proporciona en la caldera.
  3. La bomba de circulación inicia el flujo de agua hacia la serpentina hidráulica (intercambiador de calor).
  4. Una vez que el intercambiador de calor se calienta, se activa el ventilador principal.
  5. Cuando cesa la demanda de calefacción, la caldera y la bomba de circulación se apagan.
  6. El ventilador se apaga después de un período de tiempo (dependiendo del equipo en cuestión, este puede ser un tiempo fijo o programable).

Mecanismo de autoequilibrio

La base de cualquier regulador CAV es el mecanismo de autoequilibrio. [ 2 ] [ 3 ] El diseño de este mecanismo determina la precisión en el mantenimiento del caudal establecido, el nivel de ruido, la resistencia mínima del regulador, el rango de caudal y otros parámetros. [ 4 ] [ 5 ]

Existen diferentes diseños del mecanismo de autoequilibrio que determinan en gran medida las características técnicas de los reguladores CAV:

  • Mecanismo de autoequilibrio basado en un diafragma de ajuste de silicona que cambia su volumen en función de la presión del aire en el conducto, aumentando o disminuyendo así la superficie de flujo de aire.
  • Mecanismo de autoequilibrio con sección superpuesta. La compuerta autoequilibrante con resorte cierra automáticamente la parte restante de la sección transversal en función de las presiones del conducto.
  • Mecanismo de autoequilibrio con conector para ajuste de caudal.

Normalmente, el regulador amortiguador está fabricado en aluminio ligero, y el mecanismo de autoequilibrio consta de palancas y transmisión de plástico, un resorte de acero y amortiguadores de vibración de silicona, necesarios para evitar la autooscilación.

CAV y VAV

Una alternativa a un sistema de volumen de aire constante es un sistema de volumen de aire variable (VAV). [ 6 ] Los sistemas de volumen de aire variable suelen ser más complejos que sus homólogos CAV porque deben utilizar control de temperatura y controlar el volumen real de aire que se sopla en cada habitación. [ 7 ] Aunque es más difícil de diseñar e implementar, un sistema VAV es más eficiente energéticamente que un sistema CAV porque los componentes de un diseño de flujo de aire variable funcionan solo cuando es necesario.

Ventajas y desventajas

En comparación con el agua, las masas de aire tienen una menor capacidad calorífica. Esto significa que se enfrían más rápido, pero también elevan la temperatura ambiente en poco tiempo. [ 8 ] [ 9 ] La baja inercia térmica permite calentar edificios de diferentes volúmenes en cuestión de minutos. [ 10 ] Al mismo tiempo, todo el calor se destina únicamente a calentar las habitaciones. [ 11 ]

Sistemas con unidades de calefacción de aire

Desventajas: alto nivel de ruido, dispersión de polvo, cada unidad requiere un suministro de fluido de transferencia de calor y electricidad, tienen un alto gradiente de temperatura del aire con la altura. [ 12 ]

Ventajas: no requiere conductos de gran sección transversal, tiene un amplio rango de pulverización.

Sistemas de calefacción de aire combinados con ventilación de suministro

Desventajas: requieren conductos con grandes secciones transversales, es necesario reservar la unidad de suministro y la bomba en el conjunto de tuberías, tienen un alto gradiente de temperatura del aire en altura, tienen un alcance pequeño del chorro. [ 13 ]

Ventajas: estéticamente agradable (solo se ven las rejillas), económico (teniendo en cuenta la combinación con el sistema de ventilación).

Véase también

Referencias

  1. ↑ Allen, Edward; Thallon, Rob; Schreyer, Alexander C. (2017). Fundamentos de la construcción residencial (4.ª  ed.). Wiley. pág.  410. ISBN 9781118977996.
  2. ↑ "Volumen de aire constante – CAV" . theengineeringmindset.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
  3. ↑ "US7582009B1" . patents.google.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
  4. ↑ "Volumen de aire constante-CAV" . theengineeringmindset.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
  5. ↑ "¿Qué es un volumen constante de aire?" . www.mrductcleaning.com.au . Consultado el 27-10-2023 .
  6. ↑ "VAV vs CAV en HVAC" . airfixture.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
  7. ↑ "¿Cuál es la diferencia entre los sistemas de volumen de aire constante y los de volumen de aire variable?" . knowledgeburrow.com . Consultado el 27/10/2023 .
  8. ↑ "¿Qué tiene una capacidad calorífica menor que el agua?" . greed-head.com . Consultado el 22/10/2023 .
  9. ↑ "Capacidad calorífica específica y agua: calor vs. temperatura, datos, fórmula, unidad SI" . www.collegesearch.in . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
  10. ↑ "¿Qué es la calefacción por conductos de gas?" . www.comfyhome.com.au . Consultado el 22/10/2023 .
  11. ↑ "Inercia térmica, confort y consumo de energía en edificios: un estudio de caso en el estado de São Paulo - Brasil" . www.researchgate.net . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
  12. ↑ "9 Tipos de Sistemas de Aire Acondicionado (AC) – Ventajas y Desventajas [ Guía Completa ] " . engineeringlearn.com . Consultado el 22-10-2023 .
  13. ↑ "Recuperación de calor mediante una unidad de ventilación" . www.researchgate.net . Consultado el 22 de octubre de 2023 .