Partes de la instalación
Un sistema completo de climatización comprendería estas partes:.
• - Generación de energía térmica (frío y calor).
• - Transporte (primario) de esa energía térmica a donde será utilizada. Este trasporte se hará generalmente por agua.
• - Uso de la energía térmica, que puede ser:
- En un climatizador: aparato de tratamiento del aire (UTA) que recibe la energía de una red de agua, caliente o fría, y, por otro lado el aire, del exterior (aire de ventilación) y que también puede ser recirculado, lo mezcla (en su caso), lo trata y lo impulsa hacia los locales a climatizar.
- Directamente a aparatos terminales; lo que se da cuando se trata de sistemas que no integran la ventilación. Para refrigeración se utilizarían ventiloconvectores (llamados en inglés fan-coils) y para calefacción, radiadores, superficies radiantes o también ventiloconvectores.
- Las dos cosas a la vez: climatizadores y aparatos terminales.
• - Transporte (secundario) por medio de aire tratado, por conductos adecuados para llevarlo a los locales a climatizar.
• - Emisión en los locales y, en caso de ser climatización por aire, difusión en los ambientes, de modo que el aire tratado alcance toda la zona considerada como "habitada" dentro de ellos.
Hay instalaciones que no tienen todos los componentes. Un ejemplo corriente de instalación reducida es la calefacción por radiadores: tiene generación térmica, trasporte primario (por agua) y aparatos terminales que emiten al ambiente (radiadores); pero no trata el aire, ni ventila (no lleva aire a los locales).
Para la climatización de invierno lo más lógico es emplear un sistema de calentamiento por caldera de combustible que produce calor de modo económico y desde la que se lleva agua caliente a los climatizadores por tuberías. Y mejor todavía si la caldera es de condensación.
También puede emplearse una máquina en todo semejante a la de refrigeración por compresión, que funciona al revés: tomando calor del aire exterior de invierno, frío, y cediéndolo al aire interior, más caliente. En este caso, la máquina refrigeradora se conoce como bomba de calor. Cuando las temperaturas exteriores son relativamente benignas, el rendimiento de estos aparatos es notable y compensa los precios, generalmente más elevados, de la energía eléctrica utilizada para mover el compresor, pero en días muy fríos, con temperaturas por debajo de 4 °C, los rendimientos descienden rápidamente y llegan en seguida a ser muy deficientes.
Los generadores denominados reversibles permiten, además, hacer el ciclo antes indicado para refrigeración y también para el proceso de calentamiento. Un generador reversible extrae el calor del aire frío (sea exterior o interior) y lo transfiere hacia el aire más caliente (interior o exterior) dependiendo de las estaciones del año. Por consiguiente, el generador reversible constituye un sistema de calefacción separado y permite calentar y refrigerar con el mismo aparato.
Recientemente ha aparecido en el mercado un sistema que llaman híbrido, que tiene una caldera y una bomba de calor. Una centralita electrónica decide cual de las dos máquinas se pone en marcha en función de las condiciones exteriores (rendimiento de la bomba de calor) y de los precios de la energía, de modo que funcione la que resulte más económica en cada momento.
El enfriamiento puede hacerse fundamentalmente por dos medios: por compresión y por absorción. Estos dos sistemas se basan en que transportan calor de un punto de menor nivel energético (el nivel se mide por la temperatura) a otro de mayor nivel, y el medio generalmente usado para este movimiento de calor es un refrigerante.
Las máquinas refrigeradoras grandes, conocidas como enfriadoras de agua, plantas refrigeradoras, equipos de refrigeración (o, en inglés, chiller), enfrían agua que después se distribuye a los climatizadores por tuberías. Los máquinas de refrigeración grandes tienen mejores rendimientos.
En el sistema conocido como partido (split o multi-split), el caloportador es el propio líquido refrigerante, que se lleva a los evaporadores de los terminales situados en los locales a climatizar. En este caso, la máquina refrigeradora es por compresión.
Una vez producida la energía térmica, debe llevarse al punto de tratamiento de aire (UTA) o a los terminales, mediante agua por tuberías (de acero, de cobre o de materiales plásticos). A veces también mediante fluido refrigerante.
El agua puede llevarse por sistemas de dos, tres o cuatro tuberías.
• - Sistema de dos tuberías.- Es el sistema más económico y el que se emplea comúnmente en las instalaciones de solo calefacción, por ejemplo, pero también en los sistemas de climatización de verano y de invierno, a condición de que solo uno de los dos sistemas funcione a la vez. Es muy adecuado para edificios de vivienda: hay unos meses de calefacción, luego unos meses de primavera, sin ningún tipo de climatización artificial, luego el verano, con refrigeración y finalmente una parte del otoño, también sin climatización, de modo que, entre una estación y otra, un simple inversor hace funcionar una u otra instalación.
• - Sistemas de cuatro tuberías.- Se emplea cuando en un edificio pueden darse casos de necesidad simultánea de refrigeración en una zona y calefacción en otra. Es un caso que se da en tiempo no muy frío, en edificios con locales para diversos usos; en él, un local de reuniones multitudinarias (un salón de actos), se calentará por la emisión de las personas y requerirá refrigeración, mientras que los despachos, con poca ocupación, seguirán necesitando calefacción. Entonces se emplea el sistema de cuatro tuberías, dedicadas, por parejas (ida y retorno), a calefacción y a refrigeración, y los sistemas de regulación de cada uno de los ambientes se encargan de poner en marcha el sistema necesario en cada caso.
• - Sistema de tres tuberías.- Se ha dejado para el final porque es un sistema cada vez menos utilizado. Una tubería lleva calor, otra frío, y la tercera sirve de retorno para las dos, de modo que mezcla agua fría con agua caliente. La mayoría de las normativas, celosas de conseguir ahorros de energía, prohíben el sistema, dejándolo utilizar en los contados casos en que la necesidad simultánea de calor y de frío no se da más que rara vez. Tiene las ventajas de ser más económica de instalación que la de cuatro tuberías y que, como esta, permite suministrar simultáneamente calor a unos locales y frío a otros.
Un climatizador (en la normativa española, unidad de tratamiento del aire, UTA; en ciertos países americanos, unidad manejadora de aire, UMA, traducción literal del inglés, que desde el punto de vista lingüístico es un tanto impropio pues el verbo manejar implica utilizar las manos y los procesos son automáticos), es el aparato encargado de tratar el aire en todas sus vertientes e impulsarlo, bien directamente, bien por una red de distribución de aire, a los locales a climatizar. En principio, un climatizador no produce energía térmica, sino que la recibe de generadores de calor y frío específicos (caldera "Caldera (calefacción)") o máquina frigorífica), aunque a veces se llama climatizadores a ciertos aparatos que producen el frío (climatizadores de ventana).
Consta de una serie de elementos que permiten los diversos tratamientos que han de hacerse al aire. Una UTA muy completa, constaría de los dispositivos que se relacionan y explican a continuación, aunque no todos los climatizadores tienen todas las partes:.
• - Admisión de aire:
- Entrada del aire de retorno, con un ventilador.
- Expulsión de una parte del aire de retorno (en los sistemas con aire mezcla).
- Entrada o admisión de aire exterior y caja de mezcla con el resto del aire de retorno.
• - Alternativamente, sustituyendo a los tres dispositivos anteriores, puede ser una entrada de aire exterior, para sistemas de solo aire primario (o aire-agua).
• - Filtros de aire.
• - Baterías de calentamiento y de enfriamiento (en sistemas de dos tuberías, una sola batería).
• - Humificador del aire (para climatización de invierno).
• - Separador de gotas.
• - En su caso, batería de poscalentamiento.
• - Ventilador de impulsión.
No todos los climatizadores tienen todos los dispositivos enumerados. Muy a menudo no tienen más que el ventilador de impulsión, especialmente los que solamente tratan el aire de ventilación, sin mezcla con el aire de retorno. La batería de poscalentamiento no se suele usar más que en sistemas que integran la calefacción o, en refrigeración, cuando el ambiente exterior es muy húmedo.
El transporte, aquí llamado secundario, consiste en llevar la energía térmica a los locales mediante aire tratado, por conductos desde el aparato de tratamiento (climatizador).
Los conductos pueden tener sección circular o rectangular. Pueden ser de chapa galvanizada, de cobre, de planchas de fibra de vidrio y hasta de escayola. Es condición indispensable que las superficies sean lisas y fácilmente limpiables, para lo que deben tener registros de limpieza. Por regla general, los conductos de climatización han de tener un adecuado aislamiento térmico.
Como consecuencia de las últimas directivas europeas relacionadas con la eficiencia energética los conductos de climatización han de ser lo más estancos posible. Los niveles de estanquidad se clasifican desde el nivel A, el menor, al nivel máximo D. La red de conductos está formada por una mezcla de elementos de diferente tipología y forma que confieren a las instalaciones un nivel medio de estanquidad del tipo B. Construir conductos más estancos de nivel C, representaría aumentar el triple la estanquidad de los mismos, contribuyendo de forma sensible a la mejora energética de las instalaciones y al sostenimiento energético global.[4].
A veces se emplea como conducto, especialmente en retorno del aire, el espacio sobre un falso cielorraso e incluso un pasillo (plenum).
La emisión se hace por diversos tipos de bocas de impulsión (rejillas, difusores...) desde los conductos del transporte de aire.
Cuando se trata de sistemas aire-agua, además del aire de ventilación (llamado aire primario) tratado en el climatizador, se emplean como apoyo ventiloconvectores (fan-coils) o inductores&action=edit&redlink=1 "Inductor (climatización) (aún no redactado)").
Si se trata de sistemas partidos (split o multi-split), los evaporadores emiten directamente con un ventilador.
Finalmente, el aire impulsado debe difundirse por el local, de modo que alcance todo el volumen habitable, pero este tema, Difusión de aire en locales"), es tan amplio que merece un artículo aparte.