Climatización: Fancoils y Splits

Siempre que se habla de clima se habla de calor, pero que pasa con el frío. Para climatizar una casa en verano no podemos usar los radiadores que usamos en invierno para calentar el ambiente. Tampoco es muy recomendable usar el suelo radiante para refrescar nuestra casa, ya que si bien en invierno nos beneficia la estratificación del aire caliente en la parte superior de la habitación, en verano no nos interesa que el aire que enfriemos se quede en la parte inferior de la estancia, ya que tendremos la sensación de frío en los pies mientras que en el resto del cuerpo tendremos sensación de calor.

Es por eso que para climatizar una vivienda utilizaremos sistemas diseñados expresamente con este fin, como son los Fancoils y Splits.

¿Qué es un Fancoil y qué es un Split?

A diferencia de los radiadores y el suelo radiante en que la convección se produce de forma natural, en los sistemas de Split y Fancoils la convección se produce de forma forzada. Esto quiere decir básicamente que el aire de la habitación a climatizar es impulsado por unos ventiladores a través del aportador de frío. Al tratarse de convección forzada y no natural como en el caso de un radiador (en que el aire no se impulsa), el intercambio de calor será mucho más rápido por lo que podremos climatizar una habitación más rápidamente con este sistema.

La diferencia básica entre un Split y un Fancoil es que el primer calienta o enfría las baterías  por donde el aire cede el calor con un líquido refrigerante. Por el contrario un Fancoil enfriará esta misma batería usando agua exclusivamente. Mientras que los Splits tienen una sola batería que tanto podrá funcionar en calor o en frío según se desee. Un Fancoil puede tener dos baterías: una de calor y una de frío (a estos se les denomina Fancoils de 4 tubos), de manera que podremos cambiar de frío a calor independientemente del funcionamiento de la bomba de calor. Aunque también es frecuente encontrar Fancoils con tan solo un batería (se denominan Fancoils de 2 tubos, que funcionarán como un Split.

Partes y funcionamiento de un Fancoil

Un Fancoil está formado por 4 elementos:

Caja: Es la parte exterior del Fancoil, dentro de la cual se ensamblan el resto de los elementos. Suelen estar provistos de un buen aislamiento tanto térmico, para no tener pérdidas, como acústico, ya que al impulsar el aire a través suyo generaremos ruido.

Ventiladores: Son los encargados de hacer pasar la cantidad justa de aire a través de la baterías de frío y calor. Estos ventiladores son casi siempre centrífugos por una cuestión de espacio. La mayoría de fancoils llevan conexiones para hacer funcionarlos a distintas velocidades para así poder regular mejor la temperatura. Aunque últimamente es bastante común encontrar fancoils que controlan la velocidad del ventilador a través de una señal 0.10V, lo que nos permite ser mucho más precisos en la regulación de la temperatura, lo que a lo largo se traduce en ahorro.

Válvulas: Las válvulas son las que se encargan de dar o no dar paso al agua a través de las baterías de calor o de frío. Y no solo eso, sino que regulando su posición podremos regular el calor que se aporta o extrae al aire que pasa a través de las baterías, lo que nos permitirá tener un mayor control de la instalación.

Baterías: Es por donde circula el agua o líquido refrigerante, se trata de un serpentín que pasa a través de unas rejillas que son las que se encargan de direccionar el aire para que la convección con el serpentín sea la máxima.

Instalación de un Fancoil

Hemos empezado hablando de los fancoils como metro para climatizar una vivienda en verano, pero el método es igualmente válido para calentar la vivienda durante el invierno. Pero tendremos que tener en cuenta varias cosas.
Primeramente hay que diseñar el sistema de retorno del aire. El retorno es por donde los ventiladores succionarán el aire de la habitación para pasarlo a través de la batería. Tenemos que tener muy presente si los fancoils se usarán solo como climatizadores en verano, invierno o durante todo el año, para colocar los retornos en la mejor posición.

Si colocamos los retornos en la parte superior de la habitación, estaremos cogiendo el aire que está estratificado en la parte superior de la habitación, por lo tanto aire caliente. Esto será muy útil durante el verano para enfriar la habitación, pero en invierno será un inconveniente ya que al coger aire que ya está caliente para calentarlo la aportación de calor será menor y tardaremos mucho más en calentar la habitación.

Si por el contrario colocamos los retornos en la parte inferior de la habitación, solucionaremos el problema anterior ya que en invierno estaremos cogiendo el aire frio de la parte inferior de la estancia por lo que la aportación de calor será más alta. Pero por el contrario en verano nos encontraremos que estaremos extrayendo calor a un aire muy frío por lo que el intercambio será pequeño y el tiempo de climatización mayor.

Cuando se trate de un sistema que funcionará durante todo el año lo mejor siempre será optar por este último sistema. La razón es que la impulsión del aire suele hacerse casi siempre des del techo, por lo que en verano el aire frío que impulse el fancoil tendrá que ir desde la parte de arriba hasta abajo. Por lo tanto existirá una estratificación, el aire caliente de arriba se mezclará con el aire impulsado por el fancoil, así el intercambio de calor no se verá tan reducido como en el primer caso.

Girona, 30 de Marzo de 2015

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Ventilación: Recuperadores de Calor

¿Que és un recuperador de calor?

Existen muchas razones para climatizar una vivienda. Primeramente por una cuestión de salubridad, intercambiando el aire interior de una vivienda con el exterior evitamos la acumulación de gases contaminantes como el humo de tabaco, gases generados con la cocción, etc… También es importante para el confort en la vivienda, ya que nos permite eliminar olores molestos. Y por último nos ayuda a preservar la propia vivienda, evitando altas concentraciones de humedad que puedan producir condensaciones y la aparición de moho en los puntos más fríos de una vivienda.
La mayoría de viviendas no suele tener ningún sistema de ventilación, a parte de los extractores de baños y cocinas, ya que antiguamente las casas solían tener una mala estanqueidad de forma que la ventilación de la casa se producía de forma natural. Un aspecto importante de las nuevas viviendas es su aislamiento, tanto acústico como térmico, que nos ayuda a reducir nuestro consumo energético. A causa de este aislamiento la ventilación ya no se hace de forma natural por lo que tiene que hacerse de manera forzada.

Una opción es la abertura de puertas y ventanas para facilitar la circulación del aire a través de la vivienda, aunque sea muy simple muchas veces supone una pérdida de energía en forma de aire ya climatizado. Imagínese que en verano se vea obligado a ventilar su casa a 21ºC, y que en el exterior el aire se encuentra a 30ºC, evidentemente tendremos que invertir una cantidad de energía para climatizar ese aire de nuevo. Con tal de evitar estas pérdidas de energía por ventilación tenemos la opción de equipar nuestra vivienda con un recuperador de calor.

¿Cómo funciona un recuperador de calor?

El objetivo de un recuperador de calor es la correcta ventilación de un espacio, pero evitando, en la mayor medida posible, las pérdidas energéticas en forma de aire climatizado. Para conseguir esto, un recuperador de calor en invierno transmitirá el calor del aire expulsado del interior al aire que se introducirá en la vivienda, o en verano transmitir el calor del aire que se introduce en la vivienda al aire extraído.

Un recuperador de calor consta básicamente de un ventilador que se encarga de extraer el aire del interior de la vivienda, otro ventilador que será el encargado de impulsar el aire exterior al interior y un intercambiador de calor. Todos ellos integrados en una estructura aislada acústica y térmicamente. El primer ventilador impulsa el aire interior hacia una de las entradas del intercambiador de calor, mientras que el otro hace lo propio hacia la otra entrada. Es en este intercambiador donde el calor se transmite de un aire a otro sin que haya ningún tipo de contacto entre ellos.

Existen varios tipos de intercambiadores, los más eficientes son los de flujo contracorriente, pero a causa del gran espacio que ocupan no suelen utilizarse en viviendas. Los intercambiadores más usados son los denominados de flujo cruzado. Estos consisten en un intercalado de placas, tal y como podemos ver en la siguiente imagen. Como vemos unas placas permiten el flujo del aire en una dirección y las otras en una dirección perpendicular, de tal manera que los aires no se mezclan pero por la conducción de estas placas si se pueden transmitir el calor.

El recuperador entálpico.

Sin entrar mucho en el mundo de la termodinámica diremos que el calor de un aire depende de dos factores: su temperatura (calor sensible) y su humedad (calor latente). Usando los recuperadores de calor que hemos visto en los anteriores apartados solo estamos recuperando el calor sensible, por lo que estamos desaprovechando todo el calor latente que contiene el aire.
A parte de recuperar el calor sensible, un recuperador entálpico tiene la capacidad de recuperar también el calor latente del aire, por lo que en relación tendremos unos rendimientos y un aprovechamiento de la energía muy superiores cuando usemos un intercambiador entálpico.

Control

En la mayoría de los casos nos interesará que el aire nuevo intercambie su calor con el aire extraído, pero no siempre será así. Pongamos por ejemplo una noche de verano en que la temperatura de nuestra vivienda se encuentra a 28ºC, por otra parte el aire exterior ha empezado a bajar y ahora se encuentra a 21ºC. Si ventilásemos usando el recuperador de calor el aire extraído transmitiría calor al aire introducido por lo que  estaríamos introduciendo aire caliente en la vivienda cuando en realidad no interesa que la temperatura disminuya. Es por esa razón que la mayoría de los intercambiadores de calor vienen equipados con un sistema de by-pass, que permitirá la extracción e impulsión del aire sin pasar por el intercambiador de calor.

Si se trata de un recuperador de calor no entálpico la cosa no es muy complicada, solo nos hará falta una sonda de temperatura para medir el aire del interior de la vivienda y con una estación meteorología podemos obtener el valor de la temperatura del aire exterior. Programando el sistema adecuadamente podemos activar el sistema de by-pass cuando el aire exterior no necesite ni una aportación ni una extracción de calor.

En el caso de un recuperador entálpico la cosa se complica, ya que no solo tenemos que tener en cuenta la temperatura de los dos aires sino que aquí nos hará falta también su humedad relativa. La misma estación meteorológica nos medirá la humedad relativa del aire exterior, pero en el interior tendremos que colocar una sonda de humedad además de la sonda de temperatura. A parte nos hará falta un módulo lógico lo suficientemente potente como para calcular las entalpias (calores) de los dos aires y decidir si nos beneficia o no el intercambio de calor y por otra parte el intercambio de humedad.

Girona, 14 de Febrero de 2015

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