Tipos de sistemas de climatización y ejemplos

Los sistemas de climatización

En el presente artículo se constata un estudio comparativo entre 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.

Esta tecnología está basada en el tratamiento de aire por las bombas de calor para obtener un control simultáneo de humedad, temperatura, limpieza y una distribución en los espacios interiores como pueden ser en una habitación o en un edificio.

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:

1. Los sistemas Aire – Aire (Instalaciones todo aire)
2. Los sistemas Aire – Agua
3. Los sistemas Agua – Agua (Instalaciones todo agua)
4. Los sistemas Agua – Aire

Cuando hablamos de un sistema de climatización en red por medio de Aire-Aire o Aire-Agua y Agua-Agua o Agua-Aire, el primer concepto-termino está basado en el fluido de intercambio con esa unidad exterior (Al aire libre) y el segundo atendiendo a la unidad interior.

• 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.

Recordamos que tenemos un artículo interesante sobre los diferentes tipos de acristalamiento en viviendas que puede ser de interés.

¿Qué es un sistema Aire – Aire?

Los sistemas de aire acondicionado más comunes los podemos encontrar en el campo de la construcción residencial, los comercios o por ejemplo entidades bancarias de pequeñas potencias.

Estas instalaciones se pueden ver en los falsos techos y muros conectados a difusores de aire y conductos disponiendo de una unidad exterior unidos normalmente por tuberías de cobre aisladas con los desagües pertinentes. No hace muchos años, también los podíamos encontrar a veces instalados en las ventanas, con la parte externa intercambiando el calor.

Podemos ver mejor cómo funciona un equipo de aire – aire en el esquema siguiente de una instalación de climatización:

Puedes consultar más información desde el apartado de aire acondicionado donde se muestra todas las posibilidad de equipos.

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. 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. 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.

Un ejemplo de climatización con aire acondicionado con bomba de calor lo podemos ver en la siguiente infotografía para esclarecer los conceptos basado en los diferentes tipos de aire acondicionado:

Como vemos en la imagen anterior, los equipos de aire acondicionado pueden generalizarse en tres instalaciones:

• Aire acondicionado split: Sólo tiene una unidad interior.
• Aire acondicionado multisplit: Tienen varias unidades interiores (2×1, 3×1, 4×1…)
• Aire acondicionado por conductos: Un sistema «entudabo» que recorre todo el espacio de la vivienda o local (También ver Aire Acondicionado Cassette)

Y si comparamos las soluciones de instalación para climatización que podemos poner en casa, tendríamos el siguiente esquema:

Aquí entran 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 para casas, 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 (Podemos ver desde el artículo qué es el COP y la bomba de calor inverter), 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.

¿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.

Un sistema de Aire – Agua son los famosos sistemas de Aerotérmica donde además de refrigeración o calefacción, tendremos agua caliente

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 (Ver apartado equipos de aerotermia).

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 un climatizador (unidad de tratamiento de aire) por agua, y qué elementos se regula la temperatura del aire para obtener las mejores condiciones de confort y ahorro energético para edificaciones:

¿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.

Son instalaciones altamente eficientes en términos de energía, pero más relegadas a edificaciones e industria

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. 

Cuándo utilizamos el agua para la condensación de los grupos productores conseguimos disponer de unas temperaturas más bajas y aún más estables que el aire ambiente. Cuando las temperaturas están más estables en el ciclo de compresión pueden aumentar y mejorar notablemente la eficiencia de las instalaciones.

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) es aportar 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 domotico (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 sección 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.

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Algunos artículos de interés:

• Bombas de calor aerotérmicas
• Calderas de biomasa para calefacción y agua caliente
• La aerotermia en calefacción, refrigeración y ACC
• Cómo ahorrar en calefacción
• los recuperadores de calor y sus ventajas

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