Un sistema de aire forzado incluye registros ubicados en habitaciones individuales a través de los cuales se descarga aire caliente.
Un sistema de calefacción central de aire forzado es aquel que utiliza aire como medio de transferencia de calor . Estos sistemas se basan en conductos , respiraderos y cámaras de distribución como medios de distribución de aire, separados de los sistemas de calefacción y aire acondicionado reales . La cámara de retorno transporta el aire desde varias rejillas de retorno grandes (respiraderos) a un manipulador de aire central para recalentarlo. La cámara de suministro dirige el aire desde la unidad central a las habitaciones que el sistema está diseñado para calentar. Independientemente del tipo, todos los manipuladores de aire constan de un filtro de aire, un ventilador, un intercambiador de calor/elemento/serpentín y varios controles. Al igual que cualquier otro tipo de sistema de calefacción central, se utilizan termostatos para controlar los sistemas de calefacción de aire forzado.
La calefacción por aire forzado es el tipo de calefacción central más comúnmente instalado en América del Norte . [1] Es mucho menos común en Europa , donde predomina la calefacción hidrónica , especialmente en forma de radiadores de agua caliente.
Tipos
Un moderno horno de calefacción por aire forzado del tipo de gas.
Gas natural/propano/petróleo/carbón/madera
El calor se produce mediante la combustión del combustible.
Un intercambiador de calor evita que los subproductos de la combustión ingresen a la corriente de aire.
En el intercambiador de calor se ubica un quemador tipo cinta (largo y con agujeros), tipo antorcha o de aceite.
El encendido se proporciona mediante una chispa eléctrica , un piloto permanente o un encendedor de superficie caliente.
Los dispositivos de seguridad garantizan que los gases de combustión y/o el combustible no quemado no se acumulen en caso de un fallo de encendido o de ventilación.
Cuando el termostato solicita calor, el ventilador y el elemento se encienden al mismo tiempo.
Cuando el termostato está "satisfecho", el ventilador y el elemento se apagan.
Requiere muy poco mantenimiento.
Generalmente es más costoso de operar que un horno de gas natural.
Bomba de calor
Extrae calor del ambiente, utilizando como fuente el suelo o el aire, a través del ciclo de refrigeración .
Requiere menos energía que la calefacción por resistencia eléctrica y posiblemente sea más eficiente que los hornos alimentados con combustibles fósiles (gas/petróleo/carbón).
Los tipos de fuente de aire pueden no ser adecuados para climas fríos a menos que se utilicen con una fuente de calor de respaldo (secundaria). Los modelos más nuevos aún pueden proporcionar calor cuando se enfrentan a temperaturas inferiores a 0 °C (32 °F).
En el manipulador de aire se encuentra un serpentín de refrigerante en lugar de un quemador/intercambiador de calor. El sistema también se puede utilizar para refrigeración, como cualquier sistema de aire acondicionado central.
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 el manipulador de aire se coloca un intercambiador de calor (serpentín hidrónico), similar al serpentín de refrigerante en un sistema de bomba de calor o un aire acondicionado central. El cobre se suele especificar en los colectores de suministro y retorno y en los serpentines de los tubos.
El agua calentada se bombea a través del intercambiador de calor y luego regresa a la caldera para recalentarse.
Secuencia de operación
El termostato pide calor
La fuente de ignición se proporciona en la caldera.
El circulador inicia el flujo de agua hacia el serpentín hidrónico (intercambiador de calor)
Una vez que el intercambiador de calor se calienta, se activa el soplador principal.
Cuando cesa la demanda de calor, la caldera y el circulador se apagan.
El soplador se apaga después de un período de tiempo (dependiendo del equipo particular involucrado, este puede ser un período de tiempo fijo o programable)
Mecanismo de autoequilibrio
La base de cualquier regulador CAV es el mecanismo de autoequilibrio. [2] [3] Es el diseño de este mecanismo el que 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 de aire en el conducto, aumentando o disminuyendo así el área de paso de aire.
Mecanismo de autoequilibrio con sección superpuesta. La compuerta autoequilibrada con resorte cierra automáticamente la parte restante de la sección transversal en función de las presiones del conducto.
Mecanismo autoequilibrante con conector para ajuste de caudal.
Normalmente, el amortiguador regulador está hecho de aluminio ligero, y el mecanismo de autoequilibrio consta de palancas y transmisión de plástico, un resorte de acero y amortiguadores de vibraciones de silicona, que son 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 son generalmente más complejos que sus contrapartes CAV porque deben utilizar control de temperatura y controlar el volumen real de aire inyectado 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 según sea necesario.
Ventajas y desventajas
En comparación con el agua, las masas de aire tienen una capacidad térmica menor, lo que significa que se enfrían más rápido, pero también aumentan la temperatura ambiente en poco tiempo. [8] [9] La baja inercia térmica permite calentar edificios de diferentes tamaños en solo unos minutos. [10] Al mismo tiempo, todo el calor se destina únicamente a calentar las habitaciones. [11]
Sistemas con unidades de calentamiento de aire
Desventajas: alto nivel de ruido, polvo disperso, cada unidad requiere un suministro de fluido de transferencia de calor y electricidad, tienen un alto gradiente de temperatura del aire sobre 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 a lo largo de la altura, tienen un pequeño alcance del chorro. [13]
Ventajas: presentable desde el punto de vista del diseño (solo son visibles las rejillas), económico (considerando la combinación con el sistema de ventilación).
^ Allen, Edward; Thallon, Rob; Schreyer, Alexander C. (2017). Fundamentos de la construcción residencial (4.ª ed.). Wiley. pág. 410. ISBN 9781118977996.
^ "Volumen de aire constante – CAV". theengineeringmindset.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "US7582009B1". patents.google.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "Volumen de aire constante (CAV)". theengineeringmindset.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "¿Qué es un volumen de aire constante?". www.mrductcleaning.com.au . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "VAV vs CAV en HVAC". airfixture.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "¿Cuál es la diferencia entre los sistemas de volumen de aire constante y de volumen de aire variable?". knowledgeburrow.com . Consultado el 27 de octubre de 2023 .
^ "¿Qué tiene una capacidad calorífica menor que el agua?". greed-head.com . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
^ "Capacidad calorífica específica y agua: calor frente a temperatura, datos, fórmula, unidad del SI". www.collegesearch.in . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
^ "¿Qué es la calefacción por conductos de gas?". www.comfyhome.com.au . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
^ "Inercia térmica, confort y consumo energético en edificios: un estudio de caso en el estado de São Paulo, Brasil". www.researchgate.net . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
^ "9 tipos de sistemas de aire acondicionado (AC): ventajas y desventajas [Guía completa]". engineeringlearn.com . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
^ "Recuperación de calor mediante una unidad de ventilación". www.researchgate.net . Consultado el 22 de octubre de 2023 .
