El aire acondicionado es el proceso de tratamiento del aire interior en el interior. Este tratamiento es regular la calidad del aire interior en relaciรณn con sus condiciones de temperatura, humedad, limpieza y movimiento. Con este fin, un sistema incluye las funciones de calentamiento, enfriamiento, humidificaciรณn, renovaciรณn, filtrado y la ventilaciรณn de aire.
La funciรณn de deshumidificaciรณn se asocia tรญpicamente con enfriamiento. Algunos sistemas expertos pueden incluir otras funciones tales como la presurizaciรณn del aire dentro de un espacio dado.
Es uno de los elementos clave de la tecnologรญa de HVAC (calefacciรณn, ventilaciรณn y aire acondicionado).
El aire tratado se conoce como “acondicionador de aire”.
Contenido
Historia del aire acondicionado
El concepto de aire acondicionado ya se aplicรณ en la antigua Roma, donde el agua de los acueductos se hizo circular a travรฉs de las paredes de algunas casas , que se enfrรญe.
El inventor chino del siglo II Ding Huan inventรณ un ventilador giratorio. Este ventilador se compone de siete ruedas de 3 m de diรกmetro y es operado manualmente. En 747 , el emperador Xuanzong de la dinastรญa Tang habรญa construido en su palacio , el fresco Hall ( Liang Tian ), que se describe como tener ventiladores, agua activada y chorros de agua desde las fuentes. Durante la posterior dinastรญa Song.
En la Persia medieval habรญa edificios que utilizan cisternas y torres de viento ( badgirs ) para su enfriamiento en las estaciones mรกs cรกlidas. tanques abiertos – como piscinas – recogen el agua de la lluvia . Las torres de viento tenรญan aberturas que capturaron la viento y paletas que unรญa el flujo de aire en el edificio, por lo general que pasan sobre el tanque y fuera de una torre de refrigeraciรณn situada aguas abajo de la direcciรณn del viento.
Las torres eรณlicas y otras pastillas fueron ampliamente utilizados en el mundo islรกmico medieval, donde fueron utilizados en muchas ciudades.
En Egipto medieval, que se inventaron los aficionados , que se utiliza en muchas casas de El Cairo. La mayor parte de estos ventiladores se orientaron hacia la Qibla , siguiendo la direcciรณn general de la ciudad.
En los aรฑos 1600 , el inventor holandรฉs Cornelius Drebbel hizo la declaraciรณn “girando el verano en invierno ,” ante el rey James VI de Escocia y I de Inglaterra , mediante la adiciรณn de sal al agua .
En 1758 , el estadounidense Benjamin Franklin y el britรกnico John Hadley realizaron un experimento para explorar el principio de la evaporaciรณn como un medio para enfriar rรกpidamente un objeto. Franklin y Hadley confirmaron que la evaporaciรณn de lรญquidos altamente volรกtiles – como alcohol y รฉter – se podrรญa utilizar para reducir la temperatura de un objeto a estar por debajo del punto de congelaciรณn del agua.
Ambos llevaron a su experiencia con el bulbo de un termรณmetro de mercurio de hasta 7 ยฐ F (- 13.8 ยฐ C ), mientras que la temperatura se mantuvo a 65 ยฐ F (18,3 ยฐ C). Benjamin Franklin observรณ que poco despuรฉs de pasar el agua helada (32 ยฐ F / 0 ยฐ C), una fina capa de hielo formada en la superficie del bulbo del termรณmetro y que la masa de hielo tenรญa un grosor tan acerca de 6 mm cuando el experimento se detuvo al alcanzar la 7- ยฐ F. Franklin concluyรณ, “Con esta experiencia, nos podemos ver la posibilidad de congelar un hombre a la muerte en un dรญa caluroso de verano.”
En 1820 , el cientรญfico britรกnico Michael Faraday descubriรณ que comprimir y licuar el amoniaco podrรญa enfriar el aire cuando se permitiรณ que el amoniaco licuado a evaporarse.
En 1842 , el mรฉdico estadounidense John Gorrie utiliza la tecnologรญa de compresor para crear hielo, que se usa para enfriar el aire a los pacientes en su hospital, en Apalachicola , Florida . Que esperaba que, con el tiempo el uso de la mรกquina de hielo para regular la temperatura en el interior de los edificios. Incluso se prevรฉ futuros sistemas de aire acondicionado central que podrรญa enfriar ciudades enteras.
A pesar de su prototipo tener fugas y mal funcionamiento en 1851 , uno fue concedida la patente de Gorrie, para su fรกbrica de hielo.
La primera unidad de A/Aย moderno fue inventado en 1902 por Willis Carrier en Buffalo en EE.UU. . Despuรฉs de graduarse en ingenierรญa mecรกnica en la Universidad de Cornell, Carrier estaba trabajando para la empresa metalรบrgica Buffalo Forge Company.
Ali Carrier empezรณ a experimentar como una manera de resolver un problema prรกctico para la empresa de impresiรณn Sackett-Wihelms que litografรญa y editorial de Nueva York. El Sackett-Williams se enfrentรณ con su obra daรฑada en verano , temporada en la que el papel absorbe la humedad del aire y se hinchรณ.
En el otro lado, los colores impresos en dรญas hรบmedos no se alinean o fijaron con los colores impresos en dรญa mรกs seco, lo que causรณ imรกgenes borrosas y oscuras.
Portador de la teorรญa de que podrรญa eliminar la humedad de la grรกfica de enfriamiento al aire. De acuerdo a este principio, diseรฑado y construido el primer aparato de aire acondicionado, que comenzarรญa a funcionar el 17 de de julio de 1902. Diseรฑado para mejorar el control del proceso de producciรณn en el grรกfico, la invenciรณn de Transporte Reguladas no sรณlo la temperatura, sino tambiรฉn la humedad.
Carrier utilizรณ su conocimiento de los objetos de calentamiento con vapor de agua y se invierte el proceso. En lugar de enviar aire a travรฉs de bobinas en caliente, la mandรณ a travรฉs de frรญo, lleno de baterรญas de agua frรญa. El aire soplado a travรฉs de las bobinas frรญas, se enfriรณ y era por lo tanto por lo tanto podrรญa controlar la cantidad de humedad contenida en el mismo.
A su vez, la temperatura en la habitaciรณn tambiรฉn podrรญa ser controlada. Los bajos niveles de calor y la humedad fueron diseรฑados para mantener constantes las dimensiones del papel y la alineaciรณn de la tinta. Posteriormente, se aplicรณ la tecnologรญa Carrier para aumentar la productividad en el lugar de trabajo y la creciente demanda de esta tecnologรญa dio lugar a la creaciรณn de la empresa Carrier Air Conditioning Company of America, ahora en una importante industria HVAC.
Con el tiempo, el acondicionador de aire ha llegado a ser utilizado tambiรฉn para el confort interior de viviendas y automรณviles. En la dรฉcada de 1950 , el uso de acondicionadores de aire de uso domรฉstico se ha expandido dramรกticamente.
En 1906 , otro estadounidense, Stuart W. Cramer estaba explorando formas de aรฑadir humedad al aire en su fรกbrica textil. Cramer acuรฑรณ el tรฉrmino “aire acondicionado” – utilizarlo en una solicitud de patente presentada en ese aรฑo – en analogรญa con el tรฉrmino “acondicionamiento de agua”, a continuaciรณn, un proceso bien conocido para que sean mรกs fรกciles de procesar los textiles.
La humedad combinada con ventilaciรณn para acondicionar y cambiar el aire en las fรกbricas, el control de la humedad, de modo necesario en la industria textil. Willis Carrier tambiรฉn adoptรณ el tรฉrmino y la incorporรณ en el nombre de su empresa. Este tipo de evaporaciรณn de agua en el aire, para producir un efecto de enfriamiento, se conoce ahora como “enfriamiento por evaporaciรณn”.
Los primeros aparatos empleabanย gas tรณxico o inflamable como el amonรญaco, el cloruro de metileno y propano, lo que podrรญa dar lugar a accidentes fatales si no es una fuga. Para reemplazarlos, Thomas Midglev junior creรณ el freรณn en 1928. El nombre de “Freรณn” es una marca comercial propiedad de una multinacional DuPont, la aplicaciรณn de refrigerante en cualquier tipo de clorofluorocarbonos ( CFC ), hidrogenado CFC (HCFC) o hidrofluorocarbonos (HFC).
El nombre especรญfico de cada indica su composiciรณn molecular (por ejemplo:. R-11, R-12, R-22 y R-134A). La mezcla se usa mรกs comรบnmente en el aire acondicionado de confort es un HCFC expansiรณn directa conocido como ” clorodifluorometano ” o ” R22 “. Ya no se debe utilizar en nuevos equipos en 2010 y completamente descontinuado en 2020.
El R-12 era una mezcla ampliamente utilizada en aparatos de climatizaciรณnย de automรณviles, siendo sustituido por R-134A. Se han desarrollado varios tipos de refrigerantes menos daรฑinos para la capa de ozono – como el R-410A – la sustituciรณn gradual de mรกs edad refrigerantes mรกs daรฑinos.
La innovaciรณn en la tecnologรญaย ha estado continuando ahora con un รฉnfasis en el aumento de la eficiencia energรฉtica y la mejora de la calidad del aire interior. La reducciรณn del impacto sobre el cambio climรกtico es un รกrea importante de la innovaciรณn, ya que, ademรกs de las emisiones de gases asociados al consumo de energรญa, los CFC, HCFC y HFC son ellos mismos potentes gases de efecto invernadero cuando filtrado en la atmรณsfera.
Por ejemplo, R-22 (tambiรฉn conocido como ” el HCFC-22 “) tiene un potencial de calentamiento global de aproximadamente 1800 veces la del diรณxido de carbono ( CO2 ). Como una alternativa a los refrigerantes convencionales, se han propuesto alternativas naturales tales como CO2 ( R-744 ).
Efecto entrรณpico
Aunque contribuyen eficazmente a la comodidad de las personas, esto sรณlo ocurre en un ambiente como una oficina, una habitaciรณn, una sala , etc., pero en el otro lado, en la proximidad de su propio medio condicionado, la soluciรณn se muestra en los conflictos una primera y segunda ley de la termodinรกmica.
Aparte del consumo excesivo de electricidad consumida y disipado en la atmรณsfera durante el intercambio de calor del proceso de refrigerante, cuando estas unidades instaladas en lugares en los que tiene mala ventilaciรณn – tales como centros comerciales, prismas ventilaciรณn, etc. – causar en el mismo entorno en el que viven las personas temรญan efecto entrรณpico, que anteriormente sรณlo se dispensarรก en la teorรญa del caos, y como saben los ingenieros, con el equilibrio termodinรกmico, no puede haber trabajo.
Para no contaminar directamente el entorno donde se mueve la gente, la soluciรณn encontrada por los ensambladores fue la instalaciรณn de condensadores remotos y torres de refrigeraciรณn en la parte superior de los edificios, sin embargo, todavรญa la mitad de la energรญa consumida en el trabajo de enfriamiento continรบa simple hecho de estar liberado a la atmรณsfera en forma de calor, que es una gran pรฉrdida para el consumidor paga y una pรฉrdida no retorno al ecosistema , en este sentido comienzan a desarrollarse, productos de refrigeraciรณn compactos que pueden operar en el mismo ambiente climatizado y sin condensadores externo.
Estos dispositivos, que tienen una cรกmara de condensaciรณn del refrigerante integrada en el cuerpo del compresor, tienen una cรกmara de frรญo con el consumo de agua propio con la tarea de capturar el calor del condensador y el compresor, transfiriรฉndola al medio hรญdrico para su posterior uso en baรฑos.
Algunos sistemas especiales de refrigeraciรณn que utilizan agua subterrรกnea como medio de refrigeraciรณn, tambiรฉn se estรกn desarrollando para su uso en edificios o arquitecturas que no estรกn relacionados con el clima ambiental de edad. El sistema de condensaciรณn integrado es un sistema semi-cerrado que elimina la oferta de condensaciรณn a distancia para el usuario un mรญnimo de mantenimiento.
Aplicaciones deย A/A
De acuerdo con sus principales aplicaciones, se divide generalmente en la comodidad y el proceso de aire acondicionado.
En ambas aplicaciones, el objetivo puede ser no sรณlo el control de la temperatura, sino tambiรฉn la humedad, calidad del aire y del espacio de movimiento de aire para el espacio.
El confort
En tรฉrminos de confort, las aplicaciones estรกn destinadas a proporcionar un ambiente interior cuyas condiciones permanecen relativamente constantes, dentro de los estรกndares que ofrecen mรกs comodidad a las personas, a pesar de las variaciones de las condiciones climรกticas exteriores y las cargas tรฉrmicas internas.
La existencia de la acondicionador de aire permite la viabilidad del diseรฑo de edificios con plantas de profundidad, que de otro modo tendrรญan que ser mรกs estrecha o pozos de respiraciรณn a fin de permitir que sus espacios interiores reciben suficiente de aire exterior a travรฉs de la ventilaciรณn natural.
Tambiรฉn permite edificios mรกs altos, ya que la velocidad de los viento aumenta significativamente con la altitud, por lo que es poco prรกctico ventilaciรณn natural en edificios muy altos. Las aplicaciones de confort para los distintos tipos de edificios son muy diferentes y se pueden clasificar de la siguiente manera:
- Bajos edificios residenciales – incluyendo viviendas monofamiliares y pequeรฑos edificios de apartamentos;
- Los altos edificios residenciales – incluyendo grandes bloques de apartamentos y hoteles;
- Edificios comerciales y de servicios – incluyendo la construcciรณn de oficinas , restaurantes , centros comerciales y espacios industriales donde el confort de los trabajadores necesarios;
- Edificios institucionales – incluyendo hospitales , oficinas gubernamentales y escuelas;
- Camiones y vehรญculos industriales – incluyendo coches , trenes , barcos , aviones y naves espaciales.
Proceso del aire acondicionado
Del procedimiento, el acondicionador de aire estรก diseรฑado para asegurar las condiciones ambientales adecuadas a la aplicaciรณn de un proceso dado, independientemente de la carga tรฉrmica y la humedad interior y las condiciones climรกticas exteriores.
A pesar de estas condiciones ambientales incluyen a menudo dentro de los estรกndares de confort humanos, es las necesidades del proceso que determina y no las necesidades humanas.
- Quirรณfanos – en la que el aire es altamente filtran para reducir el riesgo de infecciรณn y la humedad se controla para limitar la deshidrataciรณn del paciente . A pesar de las temperaturas se encuentran dentro de los estรกndares de confort, algunos procedimientos especialidades como abiertos – operaciones de corazรณn, requieren temperaturas mรกs bajas (alrededor de 18ยบC) y otros, como los relativos a los reciรฉn nacidos, requieren temperaturas relativamente alta (alrededor de 28 ยฐ C).
- Habitaciones limpias para la producciรณn de circuitos integrados , de productos farmacรฉuticos y otros, cuyos procesos requieren muy altos niveles de limpieza del aire y el control estricto de la temperatura y la humedad.
- Viveros para la crรญa artificial – ya que muchos animales que normalmente sรณlo se reproducen en la primavera , los mantienen en instalaciones con condiciones ambientales que reflejan el tiempo que le permite jugar durante todo el aรฑo de largo.
- Aviones – aunque por lo general para asignar a la comodidad de los pasajeros y la tripulaciรณn y equipos de refrigeraciรณn, los aviones constituyen un desafรญo particular debido a la variaciรณn de la densidad del aire asociada con los cambios en tรฉrminos de altitud.
- centros de procesamiento de datos ;
- Las fรกbricas textiles ;
- Instalaciones de prueba de resistencia mecรกnica;
- Invernaderos y otras instalaciones para la creaciรณn de plantas ;
- Las instalaciones nucleares ;
- Laboratorio quรญmico y biolรณgico;
- minas ;
- La instalaciรณn en ambientes industriales;
- Cocinas y otras instalaciones de procesamiento de alimentos.
Funciones de los sistemas de aire acondicionado
Un sistema de A/A tendrรก las siguientes funciones:
- Enfriamiento – en verano ;
- Deshumidificaciรณn – en el verano;
- Calefacciรณn – en invierno
- Humidificaciรณn – en invierno;
- Ventilaciรณn – en verano e invierno;
- Filtrado – en verano e invierno;
- Circulaciรณn – en verano como en invierno.
Se llevarรกn a cabo las siguientes funciones:
- De forma automรกtica;
- No hay ruido y vibraciones molestas;
- Con el consumo de energรญa mรกs bajo posible.
El enfriamiento y la deshumidificaciรณn
Las funciones de refrigeraciรณn y deshumidificaciรณn se llevan a cabo de forma simultรกnea en las baterรญas de refrigeraciรณn, por lo general en el verano o en otros perรญodos cรกlidos y hรบmedos. Un alto porcentaje de humedad relativa del aire se causar una sensaciรณn de incomodidad y peso.
La humedad contenida en el aire de circulaciรณn se elimina por condensaciรณn realizado cuando entra en contacto con la baterรญa serpentรญn de refrigeraciรณn mantenido a una temperatura inferior a la del punto de rocรญo .
En las plantas industriales, que requieren una deshidrataciรณn en un gran escala para separar los sistemas de efectos pueden ser aplicados, que utilizan absorbentes de humedad tales como gel de sรญlice.
Calefacciรณn
La calefacciรณn o aire, de calefacciรณn se lleva a cabo – por lo general en el invierno – el calentador de aire a travรฉs de los intercambiadores de calor de gas, de resistencias elรฉctricas o bobinas o agua caliente de vapor . Estos รบltimos estรกn unidos – a travรฉs de tuberรญas y bombas – la caldera fuera de las unidades de tratamiento de aire.
Para aplicaciones en los sistemas de agua frรญa se puede utilizar tanto para la misma baterรญa que el aire de refrigeraciรณn al calor mediante la circulaciรณn de agua caliente a travรฉs de la bobina en invierno y frรญo en verano. En los sistemas de expansiรณn directa tambiรฉn pueden utilizar la misma baterรญa a travรฉs del sistema de bomba de calor.
Humidificaciรณn
En invierno, el aire se calienta sin que aumente la humedad, la humedad relativa de los mismos disminuye, haciendo que el secado de la mucosa respiratoria, con el consiguiente daรฑo fisiolรณgico. Por tanto, la funciรณn de humidificaciรณn de un acondicionador de aire se efectรบa en invierno a travรฉs de humidificadores , colocado aguas abajo de la bobina de calentamiento, ya que el aire mรกs caliente absorbe mรกs humedad.
Hay dispositivos que vaporizan el agua contenida en una bandeja por medio de una resistencia elรฉctrica blindada, que estรก controlado por un medio ambiente y comportamiento higrostato. En el caso de grandes instalaciones, se recurre a umidificadoras baterรญas que introducen el aire agua pulverizada en pequeรฑas gotitas . Estas baterรญas tambiรฉn se denominan “lavadores de aire” ya que tambiรฉn cumplen esta funciรณn.
Para aplicaciones en comodidad del aire acondicionado, excepto en los casos de climas muy secos, la experiencia demuestra que no es necesario llevar a cabo la funciรณn de deshumidificaciรณn, teniendo en cuenta que las propias personas proporcionan una cierta cantidad de humedad en el medio ambiente. De hecho, el nivel de equipamiento de confort llevar dispositivos de humidificaciรณn no incorporadas.
Ventilaciรณn
La funciรณn de ventilaciรณn es nueva en la toma de aire exterior, con el fin de renovar permanentemente el aire interior en las proporciones requeridas para lograr y mantener un nivel adecuado de pureza. Durante el proceso de la respiraciรณn de las personas, hay un consumo de oxรญgeno y la emisiรณn de diรณxido de carbono , con la sustituciรณn del aire interior por lo tanto se requiere para un lugar cerrado para evitar que se conviertan en adictos y los olores.
El aire nuevo y el aire recirculado penetra en una cรกmara de mezcla donde se mezclan y tratados, posteriormente introdujeron en el sitio a ser ventilado. Algunos sistemas no se reutilizan y recircular el aire extraรญdo, utilizando sรณlo el aire fresco. [ 12 ] [ 13 ]
Filtraciรณn del aire
La funciรณn de filtrado se realiza mediante filtros y pre-filtros existentes en las unidades de tratamiento de aire. Es para tratar el aire por el uso de filtros adecuados, a fin de que para eliminar el polvo , la suciedad y otras partรญculas en suspensiรณn. El grado de filtraciรณn requerido dependerรก del nivel de calidad del aire interior a obtener y el grado de contaminaciรณn de aire fresco.
Para limpiar el aire, emplear filtros, que son generalmente de tipo mecรกnico que se componen de elementos porosos que fuerzan el aire que pasa a travรฉs de ellos no dejar que las partรญculas de polvo tiene en suspensiรณn.
En las aplicaciones comunes, los filtros se utilizan de poliuretano, de lana de vidrio, microfibras sintรฉticas o de malla de acero o de aluminio empapado en aceite. En laboratorio o instalaciones industriales y otros casos especiales filtros especiales se pueden emplear, mucho mรกs eficiente.
En un sistema de circulaciรณn de aire acondicionado, el que el primer elemento es un filtro, ya que proteger no sรณlo los puntos culminantes de localizaciรณn como su propio equipo.
Circulaciรณn
La funciรณn de movimiento se lleva a cabo por el ventilador , ya que es necesario con el fin de evitar el estancamiento de un cierto movimiento del aire en las zonas restantes, evitando al mismo tiempo las corrientes perjudiciales de la formaciรณn.
La mayorรญa de las veces, son usados ventiladores centrรญfugos, capaces de hacer circular el flujo de aire necesario, la superaciรณn de la resistencia a la fricciรณn mientras se mantiene un bajo nivel de ruido y vibraciones.
En el equipo para sitios pequeรฑos, tales como aparatos de ventana o fan coils individuales, aire se distribuye directamente por las redes de distribuciรณn y las caracterรญsticas de retroalimentaciรณn incorporados en ellos.
Sin embargo, en equipos de mayor escala suministrar mรบltiples espacios o entornos, el aire debe ser dirigido – a travรฉs de conductos, tรญpicamente hechos de chapa de acero galvanizado , con un aislamiento adecuado -. Para las unidades terminales de distribuciรณn.
Control automรกtico
La automatizaciรณn de la operaciรณn de los sistemas se lleva a cabo bรกsicamente por termostatos que regulan el funcionamiento de los equipos y umidostatos para controlar la humedad.
El sistema de control automรกtico es uno de los aspectos clave en el funcionamiento de los acondicionadores de aire, dado que – una vez que el diseรฑo de las instalaciones normalmente se lleva a cabo de acuerdo a las condiciones mรกs desfavorables o crรญticos, debe funcionar correctamente para adaptarse a todas las variables y el clima de uso que requiere y por lo tanto debe confiar en los controles automรกticos adecuados, especialmente en casos de necesidades mรกs pequeรฑas o parciales.
Por otra parte, la optimizaciรณn del consumo de cada instalaciรณn en grandes edificios requiere la adopciรณn de un sistema de gestiรณn tรฉcnica centralizada completa, lo que permite el funcionamiento de toda la instalaciรณn y el ajuste de su consumo de energรญa, asรญ como reducir los costes de mantenimiento.
De este modo, se obtiene un control directo de cada uno de los parรกmetros de la instalaciรณn, proporcionando verdadera – la informaciรณn de tiempo de lo que sucede en en el edificio y puede tomar hasta las decisiones sobre los elementos que conducen al ahorro de energรญa, como la selecciรณn las condiciones interiores de confort, el establecimiento de parรกmetros de funcionamiento ( puntos de ajuste ), la regulaciรณn de la iluminaciรณn y el funcionamiento del sistema de la bomba de agua.
Consumo de energรญa
El costo de la electricidad ha llegado a representar cada vez mรกs asociada a la contribuciรณn que el consumo de energรญa ha aumentado la contaminaciรณn y el calentamiento global , provoca que el consumo es un elemento vital para los sistemas, que se caracterizan por ser una tecnologรญa de gran consumo de energรญa y donde por tanto, su reducciรณn es uno de los supuestos bรกsicos en los criterios de diseรฑo.
Para esto, existen numerosas tecnologรญas y herramientas de aplicaciรณn que se centran principalmente en las necesidades de ajuste, el uso de energรญas alternativas , el aumento de la eficiencia y la recuperaciรณn de energรญa y el uso de dispositivos de alto rendimiento.
Un uso adecuado del aislamiento tรฉrmico del edificio es un elemento importante, ya que permite el uso de aparatos de mรกs pequeรฑa de potencia, lo que lleva a un consumo total de energรญa menor durante la totalidad de la vida del edificio. A su vez, el aislamiento tรฉrmico reduce la OA equipos ad pรฉrdidas de calor mรญnimas, incluyendo unidades de tratamiento de aire, conductos y tuberรญas .
En el otro lado, la adopciรณn de soluciones es esencial arquitectรณnico teniendo en cuenta la necesidad de reducir el consumo de energรญa. Estas soluciones pueden incluir el uso de la radiaciรณn solar, la protecciรณn contra esta radiaciรณn, ventilaciรณn natural y aislamiento para reducir la infiltraciรณn de frรญo o calor.
Es muy importante para analizar la automatizaciรณn de los circuitos de iluminaciรณn y el uso de lรกmparas de alto rendimiento, asรญ como reguladores que ajustan el nivel de luz en funciรณn de la necesidad real.
Durante cada aรฑo de funcionamiento de un sistema de climatizaciรณn, hay perรญodos de tiempo en el que las caracterรญsticas del entorno exterior del edificio son favorables para los equipos, lo cual puede hacerse usando el aire exterior en un sistema economizador de refrigeraciรณn libre ( free cooling ), especialmente en las estaciones medias .
Otro aspecto a considerar es el aumento de la eficiencia energรฉtica mediante el fraccionamiento de equipos de transmisiรณn, con el fin de adaptar el sistema en busca de calor. Esto se hace, parcializando las unidades con el fin de lograr, en cada momento, el mรกs cercano al rรฉgimen de mรกxima potencia de salida.
Es recomendable utilizar la bomba de calor para calefacciรณn – en lugar de la resistencia elรฉctrica – y el uso de gas natural para la refrigeraciรณn, unidades de refrigeraciรณn de agua con ciclo de absorciรณn de funcionamiento.
Como un modo de ahorro de energรญa tambiรฉn puede ser usado para recuperar el calor de condensaciรณn, teniendo la ventaja de que el gasto de equipos de refrigeraciรณn grandes cantidades de calor en su funcionamiento, que se pueden recuperar a emplear en otros usos.
El almacenamiento de energรญa O, por el congelamiento del agua en las horas de la noche, cuando las tarifas elรฉctricas son mรกs bajos, permite evitar los picos de consumo durante todo el dรญa, lo que lleva, ademรกs, a reducir el tamaรฑo de los acondicionadores de aire.
Equipos de refrigeraciรณn de aire
Cada sistema incluye equipos de refrigeraciรณn para enfriar y deshumidificar el aire a tratar o para enfriar el agua que se envรญa a las unidades de tratamiento de aire . Todos estos sistemas operan en el ciclo de refrigeraciรณn .
Dependiendo en el tipo del aire de refrigeraciรณn, se clasifican en dos grupos principales :. expansiรณn directa y de expansiรณn indirecta (agua frรญa).
Expansiรณn directa
El equipo de expansiรณn directa caracterizarse porque tienen bobinas que se expande un fluido refrigerante – que absorben el calor y la refrigeraciรณn del espacio alrededor – que son atravesados por el aire a tratar, que se enfrรญa por contacto directo con ellos.
Se puede utilizar para auto compacto -contained dispositivos son los que juntos, en una sola carcasa o unidad, todas las funciones necesarias para el funcionamiento del acondicionador de aire.
Todo el ciclo de refrigeraciรณn se lleva a cabo dentro de la carcasa del equipo. Ejemplos de este tipo de dispositivos son los acondicionadores de aire de ventana individuales o comunes del tipo unidad de techo superior (cobertura de unidades compactas) o RTU con mayor capacidad y permitir la distribuciรณn de aire a travรฉs de conductos.
El equipo de divisiรณn (separado) difieren de los sistemas compactos se divide en dos unidades o cajas separadas, una situada en el exterior y otra interior del sitio para condicionar. Esta separaciรณn tiene por objeto dividir las fases del ciclo de refrigeraciรณn, de salir de la etapa de evaporaciรณn dentro y fuera de etapa de condensaciรณn. Ambas unidades estรกn conectadas entre sรญ por tubos por los que circula el refrigerante.
Los sistemas de mรบltiples divididas constituyen una variante de los sistemas de divisiรณn . Tienen una sola unidad de condensaciรณn al aire libre, que se pueden unir dos o mรกs unidades de evaporaciรณn de interior. Han sido desarrollados que permiten este tipo de dispositivos para colocar un gran nรบmero de unidades de evaporaciรณn, mediante la regulaciรณn del refrigerante, que son conocidos como ” VRV (volumen de refrigerante variable) “.
Todos de estos sistemas utilizan ventiladores para que circule el aire para refrigerar el condensador y el aire es tratado para ser introducido en el interior y se enfrรญa. Tambiรฉn hay sistemas de agua refrigerada, en el que la condensaciรณn del refrigerante se produce por el agua que circula a travรฉs de las bombas y tuberรญas, utilizando una torre de refrigeraciรณn.
Expansiรณn indirecta
Este tipo de sistema utiliza unidades refrigeradas de producciรณn de agua ( chillers ), que el agua se distribuye por los diferentes equipos de tratamiento de aire, tales como la UTA , la UTAN o fan coils ( fan-coils ). En estos dispositivos, hay una bobina – donde circula agua frรญa -. Que es atravesado por el aire a tratar, que en contacto con que se enfrรญa.
Sistemas de A/A con caracterรญsticas especiales
Aire acondicionado deย automรณviles
Hoy en dรญa, muchos modelos de coches estรกn equipados con un sistema diseรฑado para dar una mayor sensaciรณn de confort para el conductor y el pasajero durante el viaje caliente y hรบmedo incรณmodo en un vehรญculo.
Ha habido mucho debate y discusiรณn acerca de cuรกles son las causas de eficiencia en el consumo de combustible de un vehรญculo.
Factores tales como la fuerza de la eรณlica , la aerodinรกmica , la potencia del motor y el peso del vehรญculo deben tenerse en cuenta en la bรบsqueda del verdadero impacto que el uso o no, tiene sobre el consumo de combustible. Otros factores, como el sobrecalentamiento del vehรญculo de motor, tambiรฉn tienen un impacto en el mismo sistema de refrigeraciรณn.
Packard fue el primer fabricante de automรณviles en el mundo en introducir aparatos de aire acondicionado en sus coches a partir de 1939 . Estos acondicionadores de aire son opcionales y pueden ser instalados a travรฉs de un pago adicional de 274 dรณlares (correspondientes a unos 4.000 dรณlares o 3.000 euros de hoy). El sistema ocupaba la mitad de la totalidad del espacio del maletero , al no ser muy eficiente y sin termostato o mecanismo automรกtico para apagar. La opciรณn de A/Aย se interrumpiรณ despuรฉs de 1941 .
La mayorรญa de los acondicionadores de aire para vehรญculos utilizan un sistema de calefacciรณn independiente y un compresor montado en el motor, accionado por el cigรผeรฑal mediante una correa con un evaporador instalado en el maletero para distribuir el aire enfriado a travรฉs de rejillas de ventilaciรณn en el techo trasera y el interior pasajeros. En 1950 , los acondicionadores de aire montados por completo en la parte frontal de los sistemas de automociรณn se han desarrollado.
Actualmente, la mayor parte del automรณvil opera en un sistema de compresiรณn de vapor. Este sistema hace que el calor presente en el interior del vehรญculo a ser eliminado, lo que provoca una reducciรณn de la temperatura y proporciona una mayor comodidad tรฉrmica para el conductor.
Funcionamiento
Tienen cuatro componentes bรกsicos: compresor, condensador, evaporador y del dispositivo de expansiรณn.
El ciclo termodinรกmico que se produce en el interior del vehรญculo comienza con el refrigerante en un estado gaseoso a una temperatura de 0 ยฐ C. El compresor, que estรก acoplado al motor, comprime rรกpidamente el fluido ( compresiรณn adiabรกtica ), de modo que el aumento de la temperatura y la presiรณn; Esto estรก cerca de la saturaciรณn (punto en el que el gas estรก en el lรญmite de sufrir un cambio de estado) y que se eleva a aproximadamente 80 ยฐ C.
Despuรฉs de eso, el fluido que estรก a alta temperatura y presiรณn, se toma al condensador, donde se intercambia calor con el ambiente externo. Como la temperatura exterior es no mayor que la temperatura del fluido, se pierde calor, la licuefacciรณn de la misma. A continuaciรณn, el fluido sale del condensador en la temperatura de estado lรญquido y relativamente alto, moviรฉndose para el dispositivo de expansiรณn, el cual, como su nombre implica, la expansiรณn de gas, haciendo que la temperatura y la presiรณn se reducen drรกsticamente.
Los cambios de temperatura a aproximadamente 0ยบC Finalmente, el gas es conducido al evaporador, que se encuentra cerca del panel del vehรญculo en el que el fluido que se va a una temperatura mรกs baja que la de ambiente -car, elimina el calor de este, que proporciona la evaporaciรณn del fluido y la reducciรณn de la temperatura en el interior del automรณvil . A continuaciรณn, el fluido fluye de vuelta al compresor, repitiendo el ciclo.
Funciones de los componentes del sistema para vehรญculos
Compresor
El compresor, estando conectado el motor del coche, “roba” parte de la energรญa de la combustiรณn del combustible. Por esta razรณn, el acondicionador de aire, incluso si no estรก conectado, influyen en el consumo de combustible de automรณviles, se aumenta la carga en el motor.
Obviamente, cuando el compresor estรก activado (acondicionador de aire) la influencia es significativamente mayor. La potencia del vehรญculo tambiรฉn se ve afectada, sobre todo en los coches con menos desplazamientos.
Condensador
El condensador estรก colocado en un lugar que tiene buen flujo de aire, porque el aire externo es responsable de la licuefacciรณn del fluido. Ademรกs, el condensador tiene ventiladores que se desencadenan en situaciones en las que el flujo de aire no es suficiente para la transformaciรณn de fase del fluido, cuando el coche se detiene, por ejemplo.
Condensadores de automociรณn estรกn provistos de tubos de metal en el que circula el refrigerante. El aire exterior que entra en contacto con el condensador circula aletas soldadas a estos tubos. Inicialmente, los tubos se hicieron de hierro y cobre, sin embargo, debido a la menor masa y la facilidad de reciclaje , el aluminio es el material mรกs utilizado en la actualidad.
Dispositivos de expansiรณn
Hay dos tipos comunes de dispositivos de expansiรณn, la vรกlvula de expansiรณn y el orificio tubos termostรกticas. Ambos dan los mismos resultados: reducir la presiรณn y la temperatura del fluido (lรญquido) que sale del condensador, por lo que es las condiciones ideales para hacer frente al evaporador.
Evaporador
El evaporador es donde se produce la evaporaciรณn del refrigerante. Su estructura es muy similar al condensador, ya que ambos son intercambiadores de calor que reciben aire, lo que hace que el fluido para cambiar su estado fรญsico. La diferencia es que el fluido dentro del evaporador estรก a una temperatura mucho mรกs baja. La temperatura del fluido en el evaporador es menor que el interior del vehรญculo, lo que hace que el calor fluya al fluido, que se vaporizan.
Dispositivos auxiliares
En muchos vehรญculos, el evaporador y el condensador tienen dispositivos que ayudan en la mejor funcionamiento del ciclo. El separador de vapor y el acumulador de lรญquido son dispositivos que se colocan respectivamente en la salida del condensador y el evaporador.
El primer objetivo es hacer sรณlo el fluido en estado lรญquido se dirige a la vรกlvula de expansiรณn, de forma anรกloga, el segundo fin es tener รบnicamente un lรญquido gaseoso se lleva al compresor.
El acondicionador de aire del automรณvil y la segunda ley de la termodinรกmica
De acuerdo con la segunda ley de la termodinรกmica :
Qh = Qc + W
Donde “Qh” y “Qc” son, respectivamente, los calores liberados y retirados de los depรณsitos caliente y frรญo; y W es el trabajo realizado / previsto.
En el sistema del automรณvil:
– “Qh” es el calor liberado en el condensador.
– “W” es el trabajo del compresor.
– “Qc” es el calor recibido por el evaporador.
El calor liberado por el vehรญculo estรก en un ciclo real, mayor que la suma de la obra y el calor extraรญdo del interior del automรณvil, sobre todo debido a la fricciรณn dentro de la tuberรญa, la influencia de la radiaciรณn solar , etc.
El refrigerante
Inicialmente, CFC-12 uno ( clorofluorocarbono ) ha sido ampliamente utilizado en los sistemas de refrigeraciรณn, sin embargo, debido a su contribuciรณn a la reducciรณn de la capa de ozono fue sustituido por HFC-134 (un hidrofluorocarbono ), no – lรญquido inflamable o tรณxico, que es el mรกs ampliamente utilizado.
Aire acondicionado portรกtil
Un acondicionador de aire portรกtil es un aparato montado sobre ruedas , lo que permite que sea movido fรกcilmente de un lado a otro dentro de una casa o la oficina. En la actualidad hay dispositivos portรกtiles con poder entre 6.000 y 60.000 BTU / h (1800 a 18000 W ), que puede o no incluir elementos de calentamiento elรฉctrico. acondicionadores de aire portรกtiles pueden ser refrigerativos o por evaporaciรณn.
El portรกtil puede ser de dos tipos: de divisiรณn o de la manguera. Estos sistemas operan con un refrigerante basado en un compresor, el aire que estรก siendo enfriado, lo que significa que el uso de aire a intercambio de calor de la misma manera que un aire tรญpico acondicionador de un automรณvil o del hogar.
Tal sistema deshumidifica el aire mientras se enfrรญa. Recoger el agua condensada del aire se enfrรญa y produce aire caliente para tener una salida hacia el exterior del espacio a acondicionar. Al hacerlo, las transferencias de calor al aire desde el espacio acondicionado al aire exterior.
Un sistema de divisiรณn portรกtil incluye una unidad interior descansa sobre ruedas, conectadas a una unidad exterior – similar a las unidades externas de sistemas Impressum split fijos – a travรฉs de tubos flexibles.
En los sistemas basados en la manguera – que puede ser aire o aire monobloque – el aire se ventila al exterior a travรฉs de una manguera flexible – en forma de conducto. En los sistemas de monobloque, el agua se recoge en un cubo o bandeja que, cuando estรก lleno, hace que el sistema se detenga.
En el aire para sistema de aire que re-evaporรณ y el agua se descarga a travรฉs de un condensado de drenaje, que permite que se ejecute de forma continua. En el รบnico sistemas de tuberรญas, el aire se elimina el espacio para enfriar el condensador, de ventilaciรณn mรกs tarde hacia el exterior.
Este aire se sustituye por aire mรกs caliente de las zonas exteriores o de otro tipo, lo que reduce la eficacia de la refrigeraciรณn. La mayorรญa de los aparatos modernos, pueden tener un coeficiente de rendimiento ( “eficiencia”) de aproximadamente 3, o 1 kW de electricidad producirรก 3 kW de refrigeraciรณn.
En los sistemas de doble conducto, el aire utilizado para la refrigeraciรณn del condensador se elimina al exterior y no el espacio con aire acondicionado, por lo que hay mรกs eficiencia que los sola – unidades de tuberรญa.
Los sistemas evaporativos no tienen compresor o condensador. El agua lรญquida se evapora a travรฉs de los serpentines de enfriamiento, la liberaciรณn de vapor al espacio. El agua de la evaporaciรณn absorbe una cantidad significativa de calor ( calor latente de evaporaciรณn ), el enfriamiento del aire.
Este sistema es similar al mecanismo natural de los seres humanos y otros animales, que se enfrรญa por la transpiraciรณn . Las desventajas de este sistema son que, a menos que la humedad es baja, el enfriamiento se limita, y el aire enfriado en lugar hรบmedo, lo que puede hacer que se sienten frรญo.
A sus grandes ventajas son los hechos no requieren conductos de ventilaciรณn hacia el exterior, lo que los hace verdaderamente portรกtil, que tienen una instalaciรณn mรกs fรกcil y mรกs econรณmico y consumen menos energรญa que los sistemas refrigerativos.
Las bombas de calor
Se llama bomba de calor una especie de sistema que el ciclo de refrigeraciรณn es reversible y puede producir calor en lugar de frรญo en el interior del espacio. Este tipo de sistema tambiรฉn se conoce como “aire acondicionado de ciclo inverso“.
El uso de un acondicionador de aire de esta manera para producir calor, es significativamente mรกs eficaz que el calentamiento realizado por resistencias elรฉctricas . Los propietarios de algunos hogares optan por instalar un sistema de bomba de calor que en la prรกctica consiste en un sistema central que incluye la funcionalidad de bomba de calor que utiliza el ciclo inverso en invierno.
Cuando se activa la bomba de calor, el evaporador de interior cambia la funciรณn y se convierte en el serpentรญn del condensador, y para producir calor. La unidad de condensaciรณn al aire libre serรก tambiรฉn cambiar la funciรณn de servir como un evaporador de producciรณn de aire frรญo.
Las bombas de calor son muy populares en las regiones con temperaturas moderadas (4 ยฐ C – 13 ยฐ C), una vez con temperaturas extremadamente frรญas, se vuelven ineficientes. Esto es debido a la formaciรณn de hielo en el serpentรญn exterior se produce lo que conduce al bloqueo de la a travรฉs del mismo flujo de aire.
Para compensar esto, el sistema de bomba de calor serรก topsy – turvy para el modo de ciclo regular, por lo que el funcionamiento de la bobina al aire libre como un condensador para calentar el hielo y la descongelaciรณn de la misma. por lo tanto, un sistema de este tipo estarรญa equipado con una resistencia elรฉctrica de calefacciรณn en el interior, que se activa sรณlo cuando el ciclo regular de manera que para funcionar a fin de compensar y contrarrestar la entrada de aire frรญo.
El problema se vuelve mรกs frecuente congelaciรณn con temperaturas exteriores bajas. Por lo tanto, a menudo las bomas de calor se instalan en serie con los sistemas de calefacciรณn mรกs convencionales, como es el caso de las calderas a gas natural , que se pueden utilizar en lugar de la bomba de calor durante las temperaturas mรกs severas de invierno. este caso la bomba de calor se utiliza eficientemente durante temperaturas moderadas, y el sistema se conmuta a la calefacciรณn convencional a temperaturas mรกs bajas.
Las bombas de calor de absorciรณn son en realidad un tipo de bombas de calor aire, pero no depende de la electricidad para funcionar. En cambio, el gas, la energรญa solar o el agua caliente se utilizan como la fuente principal de energรญa. Ademรกs, cualquier refrigerante no se utiliza en el proceso. Para extraer el calor de una bomba de absorciรณn absorbe el amonรญaco en agua. A continuaciรณn, la mezcla de agua y amonรญaco se somete a presiรณn para inducir la ebulliciรณn del amonรญaco.
Algunos aparatos de ventana mรกs caros incluyen la funciรณn de bomba de calor. Sin embargo, una unidad de ventana con la funciรณn de calentamiento puede no necesariamente estar equipado con una bomba de calor, pero con una calefacciรณn por resistencia elรฉctrica.
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