Los componentes de un sistema HVAC de aire forzado

Si tiene registros de ventilación en los pisos y paredes de su casa, tiene un Sistema de climatización, lo que significa que tiene un horno central o aire acondicionado que calienta o enfría toda la casa. No todos los sistemas de calefacción y refrigeración son sistemas de aire forzado. Los calentadores de placa base, los calentadores de gas montados en la pared y las tuberías en el piso que suministran calor radiante son ejemplos de calentadores pasivos que dependen de la convección natural. (en lugar de un ventilador) para distribuir el aire caliente, y si bien un aire acondicionado montado en la ventana tiene un ventilador, generalmente solo da servicio a una habitación en lugar de a toda la casa.

No hace falta decir que un sistema HVAC de aire forzado debe tener un ventilador porque eso es lo que hace el forzado, pero también debe tener una serie de otros componentes. Como mínimo, necesita un horno, aire acondicionado o bomba de calor para acondicionar el aire, un sistema de conductos para intercambiar aire en la casa con aire acondicionado, una chimenea para expulsar los gases de combustión (para sistemas de gas) y un termostato para controlar eso. Si el sistema incluye un acondicionador de aire o una bomba de calor, también debe tener una unidad de condensación, y esto es normalmente situado en el exterior y conectado a la unidad interior mediante un tubo que lleva los cables eléctricos y líneas de refrigerante.

El horno es el corazón de un sistema de calefacción

Aunque el aire acondicionado central se está volviendo más común, la mayoría de los sistemas centrales de HVAC son sistemas de calefacción que emplean un horno que suministra calor de una de dos maneras. Hornos de gas quemar gas natural, y hornos electricos tienen elementos calefactores resistivos que funcionan de manera muy similar a los elementos de una estufa eléctrica típica o de una secadora eléctrica. El costo inicial de un horno eléctrico suele ser menor que el de un horno de gas, pero esta ventaja financiera se pierde rápidamente porque la electricidad es más cara como combustible que el gas. Sin embargo, los hornos eléctricos necesitan menos infraestructura que los de gas y generalmente son más limpios y fáciles de mantener, y en lugares que carecen de servicios municipales de gas, podrían ser la única opción.

Un sistema HVAC que da servicio a un horno de gas debe incluir un conducto de humos para ventilar los gases de combustión fuera del edificio. El conducto de humos es un tubo de acero galvanizado que normalmente se eleva a través del techo y termina con un tubo tapado, muy parecido a una chimenea. La combustión produce gases tóxicos, como el monóxido de carbono, por lo que es de vital importancia que la cámara de combustión de un horno de gas esté sellada y sea hermética, y ese es otro inconveniente de los hornos de gas. El calor debilita gradualmente el metal del recinto de la cámara de combustión y acorta la vida del horno entre 15 y 20 años, mientras que un horno eléctrico puede durar de 20 a 30 años.

Algunos sistemas de calefacción utilizan una bomba de calor

A bomba de calor funciona de forma muy similar a un sistema de aire acondicionado pero a la inversa, y una de sus ventajas es que puede cambiar las funciones entre calefacción y refrigeración. Consta de dos juegos de bobinas, un refrigerante y un compresor. Las bobinas del evaporador normalmente se encuentran dentro del edificio, mientras que las bobinas del compresor y del condensador están afuera. En los serpentines del evaporador, el refrigerante se evapora y extrae calor del aire, y en el serpentín del condensador, el gas refrigerante se licua y libera el calor al aire exterior. Al cambiar la dirección del flujo de aire, la casa puede recibir el aire frío del serpentín del evaporador o el aire caliente del serpentín del condensador.

Todo está dentro de un recinto

La caja de metal poco impresionante de la que emanan todos los conductos en muchos sistemas HVAC es el horno o el aire acondicionado, y alberga el soplador y los filtros para limpiar el aire circulado. Si el sistema incluye una unidad de aire acondicionado o una bomba de calor, el serpentín del evaporador está dentro del controlador de aire. Muchos hornos y manipuladores de aire, conocidos por los profesionales de HVAC como unidades de tratamiento de aire, también albergan atenuadores de sonido para reducir el ruido y las vibraciones de las unidades mecánicas del interior.

El soplador suele ser un tambor con aletas que gira sobre un eje horizontal. Está ubicado en la parte inferior del compartimiento del horno o del manejador de aire y, a medida que gira, fuerza el aire a pasar el calor. intercambiador o bobina del evaporador en la salida del conducto principal, que se divide en ramas más pequeñas para alimentar a los individuos habitaciones. El soplador recibe aire de un conducto de retorno que proviene de la habitación del horno o de otra habitación de la casa, y dentro del conducto de retorno hay un filtro extraíble que elimina el polvo y el polen del aire. El motor del ventilador es eléctrico incluso si el horno quema gas, y una señal del termostato le indica cuándo debe encenderse y apagarse.

Lo mas filtros comunes están filtros de panel plano que consiste en fibras de fibra de vidrio estiradas sobre un marco de cartón, pero si bien estos filtros económicos están bien para el aire que ingresa al controlador de aire, no son los más eficientes para el aire de salida que la gente respirar. Filtros plisados hechos con algodón o fibras plásticas son mejores, y los mejores son cargado electrostáticamente para atraer mejor las partículas de polvo. Sin embargo, los filtros eficientes limitan el flujo de aire y no todos los sistemas están diseñados para ellos, por lo que es mejor consultar con un profesional antes de adaptar sus filtros.

El intercambiador de calor y la bobina del evaporador

Dentro de un horno hay un intercambiador de calor, que es un recinto, generalmente de metal, que transfiere el calor del quemador o elemento calefactor al aire circundante. El intercambiador de calor está sellado herméticamente e incluye el conducto que expulsa los gases de combustión de un horno de gas, y en unidades de alta eficiencia, el gas de combustión pasa a través del conducto a un intercambiador de calor secundario donde la humedad de la mezcla de gases se condensa en un líquido, liberando aún más calor.

Los hornos de alta eficiencia son aquellos que tienen una eficiencia superior al 90 por ciento, lo que significa que convierten el 90 por ciento o más del combustible que utilizan (el 98,5 por ciento es el más alto) en calor utilizable. Estos hornos tienen un intercambiador de calor secundario y a veces se conocen como hornos de condensación. La proximidad a la fuente de calor tensiona el metal del que está hecho el intercambiador de calor primario, y cuando es pequeño se desarrollan grietas y agujeros que liberan los gases tóxicos en la sala del horno, por lo general es hora de un horno potenciar.

En el controlador de aire para un sistema de aire acondicionado o bomba de calor, el intercambiador de calor se reemplaza por un serpentín evaporador. Por lo general, se encuentra en el pleno en la parte superior del controlador de aire donde se conecta el conducto de salida, lo que garantiza que todo el aire frío que produce circule a través del conducto. A veces, un sistema de calefacción y aire acondicionado comparten el mismo recinto, en cuyo caso la bobina se coloca justo encima del intercambiador de calor. El serpentín necesita una limpieza periódica, por lo que el manejador de aire tiene un panel removible que permite el acceso a él. Puede limpiar el serpentín con aire comprimido o cepillándolo y frotándolo con agua y jabón, y puede ayudar a mantenerlo limpio limpiando o reemplazando regularmente el filtro de entrada.

Los conductos distribuyen el aire

Los conductos son una característica a menudo subestimada del sistema HVAC de una casa y es de vital importancia. Debe diseñarse de tal manera que minimice las turbulencias y optimice el flujo de aire para que el aire caliente viaje. uniformemente a través de cada terminal de aire: el nombre técnico de cada uno de los respiraderos de piso y pared en el casa. La mayoría de los conductos están hechos de acero galvanizado, pero algunos están hechos de aluminio liviano, fibra de vidrio e incluso espuma de poliuretano recubierta de papel de aluminio para el aislamiento.

En su forma más simple, un sistema de conductos es una red continua que se extiende desde el horno o manipulador de aire y se ramifica para alimentar cada zona térmica en la casa, pero la mayoría de los sistemas incorporan una serie de características para controlar y optimizar flujo de aire:

• ​Amortiguadores de control de volumenregular el flujo de aire a cada uno de los terminales. Si una habitación de la casa se calienta mientras otra permanece fría, es posible que sea necesario ajustar uno o más de estos reguladores. Si el conducto pasa a través de una cortina cortafuegos o un cortafuegos, también debe tener compuertas de humo y cortafuegos que permitan sellar completamente el conducto.

• ​Aisladores de vibracionesinsertado cerca del controlador de aire evita que el ruido y las vibraciones creadas por el motor del ventilador se transfieran a través de los conductos.

• ​Botas de pila y cabezasproporcionan transiciones desde el conducto principal a conductos ovalados o rectangulares más pequeños que viajan verticalmente detrás de las paredes.

• ​Paletas giratorias​ son accesorios de codo que contienen una red de paletas que ayudan a reducir la turbulencia en el aire a medida que cambia de dirección.

• ​"Unidades terminales"es el término técnico para las cubiertas de ventilación. Algunos están equipados con pequeños ventiladores y serpentines calefactores para aumentar la temperatura del aire sin tener que hacer funcionar todo el sistema a una configuración más alta.

Las juntas de los conductos suelen estar selladas con cinta de papel de aluminio (no cinta adhesiva, como era de esperar) para mantenerlos herméticos porque las pequeñas fugas reducen la eficiencia de todo el sistema de calefacción y refrigeración y aumentan los costos de energía. Los conductos de aire de metal a menudo están cubiertos con fibra de vidrio o aislamiento de espuma para evitar que el aire caliente se condense al entrar en contacto con el metal frío. La humedad es un imán de moho, por lo que se recomienda a los propietarios que inspeccionen los conductos sin aislamiento cada pocos años y que los limpien si es necesario.

El termostato es el centro de control

Si el horno, el aire acondicionado o la bomba de calor es el corazón de un sistema HVAC, el termostato es el cerebro. Contiene un dispositivo sensible a la temperatura que detecta la temperatura ambiente y envía una señal al sistema de calefacción o refrigeración para encender cuando la temperatura cae por debajo o sube por encima de un valor preestablecido. El dispositivo sensor en los viejos termostatos mecánicos, que todavía se utilizan en algunos hogares, es una tira o bobina bimetálica, pero moderna termostatos electrónicos Emplee un termistor, que es un componente electrónico con una resistencia eléctrica que cambia con la temperatura.

Los termistores son mucho más sensibles que otros sensores y permiten mantener la temperatura ambiente dentro de un rango estrecho, aunque la mayoría de los termostatos permiten cierto margen de maniobra para evitar que el sistema se encienda y apague con demasiada frecuencia. Si un contemporáneo el termostato no funciona como se esperaba, a menudo es por alguna razón que no sea el termostato en sí, y la razón más común es una mala ubicación. Un termostato cerca de una ventana abierta, sobre un respiradero o en un lugar que recibe pleno sol no detectará la temperatura con precisión. Si nota que la temperatura en su casa siempre es demasiado alta, podría deberse a que el termostato está demasiado cerca de una ventana abierta y cree que en la casa hace más frío de lo que realmente es.

Además de ser más sensibles, los termostatos contemporáneos también son programable para que pueda apagar el sistema HVAC cuando no esté en casa y encenderlo justo antes de regresar, lo que ahorra energía. Si tiene una bomba de calor, puede usar el termostato para cambiar entre las funciones de calefacción y refrigeración, y si ha dividido su casa en zonas de calefacción utilizando amortiguadores en los conductos, puede comprar un termostato que controlará cada zona por separado. Lo mas termostatos modernos sofisticados están Wi-Fi habilitado, lo que le permite cambiar la configuración del programa de forma remota utilizando un dispositivo móvil.