Clasificación de sistemas de climatización-ventilación
Las instalaciones de climatización-ventilación son aquellas que tienen por objeto atender las condiciones de bienestar e higiene de las personas controlando la temperatura, humedad, pureza y velocidad del aire del local a climatizar.
El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) impone unas condiciones de eficiencia y seguridad que se deben cumplir para satisfacer dicha demanda. En un futuro se prevé que dichas condiciones sean más exigentes debido al avance y accesibilidad de la tecnología y a las condiciones que impone la normativa europea en cuanto a mejora de la eficiencia energética.
Las instalaciones de climatización-ventilación se pueden considerar en dos sistemas independientes (por un lado, la instalación de climatización atendiendo a la demanda energética del local y, por otro lado, la instalación de ventilación, para introducir aire fresco y filtrado en nuestro local), o en un sistema mixto donde las mismas unidades terminales de climatización pueden servir para introducir a la vez aire fresco.
En esta entrada se vamos a ver los principales tipos de sistemas de climatización en edificios existentes en el mercado analizando los diferentes equipos que se caracterizan ante las tipologías de instalaciones que nos podemos encontrar y distinguiendo los usos de cada instalación de climatización en particular. Una de las clasificaciones más utilizadas es según el fluido caloportador que introducimos en el local a climatizar.
Clasificación
La clasificación de los sistemas de climatización se pueden nombrar según la sistemática que utilizan para tomar la energía primaria o cederla. Ante la casuística, las distinguiremos según:
- Los sistemas Aire – Aire (Instalaciones todo aire)
- Los sistemas Aire – Agua
- Los sistemas Agua – Agua (Instalaciones todo agua)
- Los sistemas Agua – Aire
- Los sistemas todo refrigerante: Llevan el mismo fluido refrigerante a los locales a acondicionar. En el local se dispone de un climatizador de expansión directa.
Cuando hablamos de una red por medio de Aire-Aire o Aire-Agua y Agua-Agua o Agua-Aire, el primer concepto-término está basado en el fluido de intercambio con esa unidad exterior (al aire libre) y el segundo atendiendo a la unidad interior. En realidad se nombra al principio, el medio con el que se condensa el equipo, cuando estamos dando frío al habitáculo que queremos climatizar, es decir:
- El Aire – Aire: Intercambio en la instalación con aire entre ambas unidades.
- El Aire – Agua: Intercambio en la instalación con aire en unidad exterior y con agua en la unidad interior.
- El Agua – Agua: Intercambio en la instalación con agua entre ambas unidades.
- El Agua – Aire: Intercambio en la instalación con agua en unidad exterior y con aire en la unidad interior.
Ante esta pequeña introducción sobre el sistema de climatización existe una cuestión que es interpretable… ¿El circuito primario corresponde a esa unidad interior y el secundario referente al exterior? Desde un intercambiador existe un fluido primario que realmente intercambia su calor para intentar conseguir modificar esa temperatura. A ese fluido que provoca esa alteración de otro, lo llamaríamos primario y al modificado alterado, es el secundario.
¿Qué es un sistema Aire – Aire?
El aire es utilizado para compensar las cargas térmicas en el recinto climatizado, en el cual no tiene lugar ningún tratamiento posterior. Tienen capacidad para controlar la renovación del aire y la humedad del ambiente. Un sistema puramente todo aire sería el basado en una UTA, aunque también se llama así a los sistemas dotados de climatizadores que acondicionan el aire de una zona y que posteriormente se distribuye en los locales.
Ante los sistemas de todo aire, hablando de los que tienen más potencia, los podemos encontrar en distintas tipologías de centrales, atendiendo a su funcionamiento normal tenemos los siguientes tipos de equipos de climatización.
Tipos sistemas Aire – Aire
- Los centrales a caudal de aire constante Aire – Aire (VAC). Esta instalación funciona introduciendo el aire en los locales, con un mismo caudal e ir regulando la potencia a aportar, variando la temperatura a que se aporta y el tiempo.
- Los centrales a caudal de aire variable Aire – Aire (VAV). Estas instalaciones se fundamenten en ajustar la cantidad de energía aportada, cambiando la cantidad de aire introducido en el propio habitáculo, es decir, el caudal será variable.
¿Qué es un sistema Aire – Agua?
Son instalaciones que usan fluido o agua como componente base para el aporte de energía caliente o fría ante unas baterías que intercambian con el aire el calor, climatizándolo. Las maquinarias terminales pueden ser inductores, fan-coils, radiadores, climatizadores centrales para unas instalaciones con más potencia, convectores…etc.
Pero, ¿qué diferencia hay entre equipos de Aire – Aire y Aire – Agua?… Los equipos Aire – Aire no calienta ningún circuito de agua, sino directamente el aire. Así que un equipo Aire – Aire son algo limitados, puesto que únicamente sirven para calentar el aire, por lo que no sirven para calentar agua caliente sanitara, sino sólo como calefacción por medio de la expulsión de aire caliente y también frío, si así se quisiera.
Principalmente las partes – componentes de un equipo de climatización aire-agua son: Central térmica + Distribución de agua + Elementos terminales + Elementos regulación. Para verlo un poco mejor desde la sección en eficiencia energética, bombas de calor, aire acondicionado y calefacción de Panasonic tenemos unos ejemplos claros con equipos modernos con referencia a residencial:
Para un ejemplo de instalación individual en viviendas (Un piso) con sus componentes:
Para un ejemplo de instalación comunitaria – colectiva (Un edificio) con sus componentes:
Tipos sistemas Aire – Agua
Los distintos tipos de sistemas Aire-Agua los encontramos en función del caudal de fluido, si es variable o constante. Así que tendremos:
- Sistemas centrales a caudal de aire constante Aire – Agua
- Sistemas centrales a caudal de aire variable Aire – Agua
- Sistemas centrales a volumen constante de distribución multizona a diferentes temperaturas
En el siguiente vídeo, se explica cómo funciona una UTA, (unidad de tratamiento de aire) por agua, y qué elementos se regula la temperatura del aire para obtener las mejores condiciones de confort y el ahorro energético.
¿Qué es un sistema Agua – Agua?
La producción de calor o frío se basa en qué para la captación o cesión del calor al fluido se utiliza agua o fluido calentado o enfriado, ya sea con combustión en calderas, con calor del exterior para pasarlo el agua para la climatización.
Estas instalaciones dentro de los tipos de aire acondicionado para edificios y equipos, también conocidos como hidrónicos, precisarán circuitos parecidos a las torres de enfriamiento, agua de pozo, geotérmicas y de otras técnicas parecidas para conseguir la condensación del ciclo de compresión.
El identificar cómo funciona una instalación con sistema Agua-Agua lo podríamos definir como; utiliza el propio agua como portador del calor o frio y una unidad terminal que aprovecha esa temperatura para acondicionar un habitáculo o área. Ante estos sistemas son necesarios otros elementos como unidades enfriadoras de agua, fancoils, calderas o bombas de calor.
Pero, qué diferencia hay entre un equipo de Agua – Agua (Todo agua) y los anteriores comentados?…La diferencia principal con los sistemas anteriores que hemos visto, es que no se utiliza el Aire para aclimatar un espacio.
Por ejemplo, si utilizamos una enfriadora por geotermia, es decir, 15ºC (+/- 2ºC) todo el año. En las estancias frías de invierno podremos calentarlas en el aire de ventilación y, en verano, preenfriarlo. Así prácticamente el coste energético es gratuito.
¿Qué es un sistema Agua – Aire?
El funcionamiento de las instalaciones de Agua – Aire (También llamadas comúnmente equipos de Agua – Ambiente) están aportando el calor básicamente por transmisión y radiación. Las tipologías de los elementos de radiación son variadas con distintas alternativas.
Tipos de sistemas Agua – Aire más comunes
- Techos radiantes
- Suelos radiantes
- Convectores y radiadores
Zonificación de aire
La zonificación en climatización persigue en todo momento ese ahorro energético utilizando una base principal dónde cada estancia representa un microclima independiente y que se debe de gestionar de tal forma.
En el mercado podemos encontrar sistemas adaptables a la zonificación según ambientes y necesidades. El objetivo es buscar el confort donde se podrán adaptar los grados y hoy en día con la tecnología que disponemos ya podemos utilizar sistemas de zonificacion con control domótico (Ver artículo con ejemplos de instalaciones domóticas para viviendas) en viviendas que además ofrecen múltiples ventajas y posibles interacciones con otras instalaciones.
Por lo general, cualquiera de las instalaciones de climatización que pueda tener una vivienda puede ser adaptado para un control zonificado (Ver artículo de termostatos para calefacción de viviendas), con mayor o menor inversión y modificaciones. Se exponen unos ejemplos:
- Zonificación por Suelo radiante: el suelo radiante es un sistema con una inercia térmica muy lenta, por lo que hay que prestar especial atención al control por detección de presencia, no es conveniente activarlo y desactivarlo de forma continuada. Es necesario instalar circuitos independientes para cada estancia, con sus correspondientes válvulas de control. Un balance hídrico adecuado se hace imprescindible, que tenga en cuenta el funcionamiento o no de diferentes zonas a la vez.
- Zonificación con Fan Coil: en este caso, la inercia térmica es más rápida, gracias al aporte de los ventiladores, además de la circulación del agua por las tuberías. Tiene que haber una unidad como mínimo en cada estancia.
- Zonificación con unidades de A/C (splits): es necesario instalar al menos una unidad interior por estancia a climatizar. Se puede conseguir tanto utilizando el sistema “multi-split” o el más eficiente y novedoso “VRV”, desarrollado por la compañía Daikin. La diferencia entre uno y otro es la gestión del volumen de líquido refrigerante enviado a cada unidad interior, siendo variable en el caso de VRV (Variable Refrigerant Volume).
- Zonificación con gran unidad de A/C y dispersión por conductos: con una gran máquina de A/C, se reparte el caudal de aire a través de conductos aislados térmicamente, y se controla su flujo en cada estancia con rejillas motorizadas.
Recuerda que dentro de la tecnología que podamos instalar en la vivienda, también tenemos el control termostático, es decir, los afamados termostatos digitales para calefacción en viviendas que nos ahorrarán unos euros al controlar la temperatura de las estancias.
¿Qué es un sistema todo refrigerante?
Aquí entran en juego los equipos VRF – Volumen de Refrigeración Variable, qué pueden trabajar en modo calor o frío y también, con el efecto de recuperación de calor.
Como se ha comentado anteriormente, los equipos climatizados de la parte interna reciben líquido para producir frío, expansionar y en el mismo circuito, algunos actúan en forma de condensadores aportando calor. Desde la unidad externa hará las funciones de evaporador y condensador según los requerimientos de todos los climatizadores en conjunto.
Estos sistemas de climatización, además usan compresores de accionamiento inverter, es decir, cambia la velocidad de giro atendiendo al consumo de energía (Los equipos portátiles y compactos normalmente no, podemos el artículo sobre tipos de aire acondicionado portátil). Comparativamente disminuye el consumo eléctrico con respecto a otros sistemas y procesos de forma sustancial, lo que equivale a que el COP, qué son los vatios térmicos aportados divididos entre vatios eléctricos consumidos, en cargas intermedias es mucho más alto.
Hay que tener en cuenta que la tecnología y el I+D está avanzando a pasos de gigante refinando técnicas en busca de una mayor eficiencia energética y eficacia en los equipos sobre los diferentes tipos de sistemas de aire acondicionado.
