El aire acondicionado es el proceso de tratamiento del aire interior en el interior. Este tratamiento es regular la calidad del aire interior en relación con sus condiciones de temperatura, humedad, limpieza y movimiento. Con este fin, un sistema incluye las funciones de calentamiento, enfriamiento, humidificación, renovación, filtrado y la ventilación de aire.
La función de deshumidificación se asocia típicamente con enfriamiento. Algunos sistemas expertos pueden incluir otras funciones tales como la presurización del aire dentro de un espacio dado.
Es uno de los elementos clave de la tecnología de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado).
El aire tratado se conoce como “acondicionador de aire”.
Contenido
Historia del aire acondicionado
El concepto de aire acondicionado ya se aplicó en la antigua Roma, donde el agua de los acueductos se hizo circular a través de las paredes de algunas casas , que se enfríe.
El inventor chino del siglo II Ding Huan inventó un ventilador giratorio. Este ventilador se compone de siete ruedas de 3 m de diámetro y es operado manualmente. En 747 , el emperador Xuanzong de la dinastía Tang había 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 dinastía Song.
En la Persia medieval había edificios que utilizan cisternas y torres de viento ( badgirs ) para su enfriamiento en las estaciones más cálidas. tanques abiertos – como piscinas – recogen el agua de la lluvia . Las torres de viento tenían aberturas que capturaron la viento y paletas que unía el flujo de aire en el edificio, por lo general que pasan sobre el tanque y fuera de una torre de refrigeración situada aguas abajo de la dirección del viento.
Las torres eólicas y otras pastillas fueron ampliamente utilizados en el mundo islámico 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 dirección general de la ciudad.
En los años 1600 , el inventor holandés Cornelius Drebbel hizo la declaración “girando el verano en invierno ,” ante el rey James VI de Escocia y I de Inglaterra , mediante la adición de sal al agua .
En 1758 , el estadounidense Benjamin Franklin y el británico John Hadley realizaron un experimento para explorar el principio de la evaporación como un medio para enfriar rápidamente un objeto. Franklin y Hadley confirmaron que la evaporación de líquidos altamente volátiles – como alcohol y éter – se podría utilizar para reducir la temperatura de un objeto a estar por debajo del punto de congelación del agua.
Ambos llevaron a su experiencia con el bulbo de un termómetro de mercurio de hasta 7 ° F (- 13.8 ° C ), mientras que la temperatura se mantuvo a 65 ° F (18,3 ° C). Benjamin Franklin observó que poco después de pasar el agua helada (32 ° F / 0 ° C), una fina capa de hielo formada en la superficie del bulbo del termómetro y que la masa de hielo tenía un grosor tan acerca de 6 mm cuando el experimento se detuvo al alcanzar la 7- ° F. Franklin concluyó, “Con esta experiencia, nos podemos ver la posibilidad de congelar un hombre a la muerte en un día caluroso de verano.”
En 1820 , el científico británico Michael Faraday descubrió que comprimir y licuar el amoniaco podría enfriar el aire cuando se permitió que el amoniaco licuado a evaporarse.
En 1842 , el médico estadounidense John Gorrie utiliza la tecnología 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 máquina de hielo para regular la temperatura en el interior de los edificios. Incluso se prevé futuros sistemas de aire acondicionado central que podría enfriar ciudades enteras.
A pesar de su prototipo tener fugas y mal funcionamiento en 1851 , uno fue concedida la patente de Gorrie, para su fábrica de hielo.
La primera unidad de A/A moderno fue inventado en 1902 por Willis Carrier en Buffalo en EE.UU. . Después de graduarse en ingeniería mecánica en la Universidad de Cornell, Carrier estaba trabajando para la empresa metalúrgica Buffalo Forge Company.
Ali Carrier empezó a experimentar como una manera de resolver un problema práctico para la empresa de impresión Sackett-Wihelms que litografía y editorial de Nueva York. El Sackett-Williams se enfrentó con su obra dañada en verano , temporada en la que el papel absorbe la humedad del aire y se hinchó.
En el otro lado, los colores impresos en días húmedos no se alinean o fijaron con los colores impresos en día más seco, lo que causó imágenes borrosas y oscuras.
Portador de la teoría de que podría eliminar la humedad de la gráfica de enfriamiento al aire. De acuerdo a este principio, diseñado y construido el primer aparato de aire acondicionado, que comenzaría a funcionar el 17 de de julio de 1902. Diseñado para mejorar el control del proceso de producción en el gráfico, la invención de Transporte Reguladas no sólo la temperatura, sino también la humedad.
Carrier utilizó su conocimiento de los objetos de calentamiento con vapor de agua y se invierte el proceso. En lugar de enviar aire a través de bobinas en caliente, la mandó a través de frío, lleno de baterías de agua fría. El aire soplado a través de las bobinas frías, se enfrió y era por lo tanto por lo tanto podría controlar la cantidad de humedad contenida en el mismo.
A su vez, la temperatura en la habitación también podría ser controlada. Los bajos niveles de calor y la humedad fueron diseñados para mantener constantes las dimensiones del papel y la alineación de la tinta. Posteriormente, se aplicó la tecnología Carrier para aumentar la productividad en el lugar de trabajo y la creciente demanda de esta tecnología dio lugar a la creación 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 también para el confort interior de viviendas y automóviles. En la década de 1950 , el uso de acondicionadores de aire de uso doméstico se ha expandido dramáticamente.
En 1906 , otro estadounidense, Stuart W. Cramer estaba explorando formas de añadir humedad al aire en su fábrica textil. Cramer acuñó el término “aire acondicionado” – utilizarlo en una solicitud de patente presentada en ese año – en analogía con el término “acondicionamiento de agua”, a continuación, un proceso bien conocido para que sean más fáciles de procesar los textiles.
La humedad combinada con ventilación para acondicionar y cambiar el aire en las fábricas, el control de la humedad, de modo necesario en la industria textil. Willis Carrier también adoptó el término y la incorporó en el nombre de su empresa. Este tipo de evaporación de agua en el aire, para producir un efecto de enfriamiento, se conoce ahora como “enfriamiento por evaporación”.
Los primeros aparatos empleaban gas tóxico o inflamable como el amoníaco, el cloruro de metileno y propano, lo que podría dar lugar a accidentes fatales si no es una fuga. Para reemplazarlos, Thomas Midglev junior creó el freón en 1928. El nombre de “Freón” es una marca comercial propiedad de una multinacional DuPont, la aplicación de refrigerante en cualquier tipo de clorofluorocarbonos ( CFC ), hidrogenado CFC (HCFC) o hidrofluorocarbonos (HFC).
El nombre específico de cada indica su composición molecular (por ejemplo:. R-11, R-12, R-22 y R-134A). La mezcla se usa más comúnmente en el aire acondicionado de confort es un HCFC expansión 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 climatización de automóviles, siendo sustituido por R-134A. Se han desarrollado varios tipos de refrigerantes menos dañinos para la capa de ozono – como el R-410A – la sustitución gradual de más edad refrigerantes más dañinos.
La innovación en la tecnología ha estado continuando ahora con un énfasis en el aumento de la eficiencia energética y la mejora de la calidad del aire interior. La reducción del impacto sobre el cambio climático es un área importante de la innovación, ya que, además de las emisiones de gases asociados al consumo de energía, los CFC, HCFC y HFC son ellos mismos potentes gases de efecto invernadero cuando filtrado en la atmósfera.
Por ejemplo, R-22 (también conocido como ” el HCFC-22 “) tiene un potencial de calentamiento global de aproximadamente 1800 veces la del dióxido de carbono ( CO2 ). Como una alternativa a los refrigerantes convencionales, se han propuesto alternativas naturales tales como CO2 ( R-744 ).
Efecto entrópico
Aunque contribuyen eficazmente a la comodidad de las personas, esto sólo ocurre en un ambiente como una oficina, una habitación, una sala , etc., pero en el otro lado, en la proximidad de su propio medio condicionado, la solución se muestra en los conflictos una primera y segunda ley de la termodinámica.
Aparte del consumo excesivo de electricidad consumida y disipado en la atmósfera durante el intercambio de calor del proceso de refrigerante, cuando estas unidades instaladas en lugares en los que tiene mala ventilación – tales como centros comerciales, prismas ventilación, etc. – causar en el mismo entorno en el que viven las personas temían efecto entrópico, que anteriormente sólo se dispensará en la teoría del caos, y como saben los ingenieros, con el equilibrio termodinámico, no puede haber trabajo.
Para no contaminar directamente el entorno donde se mueve la gente, la solución encontrada por los ensambladores fue la instalación de condensadores remotos y torres de refrigeración en la parte superior de los edificios, sin embargo, todavía la mitad de la energía consumida en el trabajo de enfriamiento continúa simple hecho de estar liberado a la atmósfera en forma de calor, que es una gran pérdida para el consumidor paga y una pérdida no retorno al ecosistema , en este sentido comienzan a desarrollarse, productos de refrigeración compactos que pueden operar en el mismo ambiente climatizado y sin condensadores externo.
Estos dispositivos, que tienen una cámara de condensación del refrigerante integrada en el cuerpo del compresor, tienen una cámara de frío con el consumo de agua propio con la tarea de capturar el calor del condensador y el compresor, transfiriéndola al medio hídrico para su posterior uso en baños.
Algunos sistemas especiales de refrigeración que utilizan agua subterránea como medio de refrigeración, también se están desarrollando para su uso en edificios o arquitecturas que no están relacionados con el clima ambiental de edad. El sistema de condensación integrado es un sistema semi-cerrado que elimina la oferta de condensación a distancia para el usuario un mínimo de mantenimiento.
Aplicaciones de 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 sólo el control de la temperatura, sino también la humedad, calidad del aire y del espacio de movimiento de aire para el espacio.
El confort
En términos de confort, las aplicaciones están destinadas a proporcionar un ambiente interior cuyas condiciones permanecen relativamente constantes, dentro de los estándares que ofrecen más comodidad a las personas, a pesar de las variaciones de las condiciones climáticas exteriores y las cargas térmicas internas.
La existencia de la acondicionador de aire permite la viabilidad del diseño de edificios con plantas de profundidad, que de otro modo tendrían que ser más estrecha o pozos de respiración a fin de permitir que sus espacios interiores reciben suficiente de aire exterior a través de la ventilación natural.
También permite edificios más altos, ya que la velocidad de los viento aumenta significativamente con la altitud, por lo que es poco práctico ventilación 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 pequeños edificios de apartamentos;
- Los altos edificios residenciales – incluyendo grandes bloques de apartamentos y hoteles;
- Edificios comerciales y de servicios – incluyendo la construcción 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 vehículos industriales – incluyendo coches , trenes , barcos , aviones y naves espaciales.
Proceso del aire acondicionado
Del procedimiento, el acondicionador de aire está diseñado para asegurar las condiciones ambientales adecuadas a la aplicación de un proceso dado, independientemente de la carga térmica y la humedad interior y las condiciones climáticas exteriores.
A pesar de estas condiciones ambientales incluyen a menudo dentro de los estándares de confort humanos, es las necesidades del proceso que determina y no las necesidades humanas.
- Quirófanos – en la que el aire es altamente filtran para reducir el riesgo de infección y la humedad se controla para limitar la deshidratación del paciente . A pesar de las temperaturas se encuentran dentro de los estándares de confort, algunos procedimientos especialidades como abiertos – operaciones de corazón, requieren temperaturas más bajas (alrededor de 18ºC) y otros, como los relativos a los recién nacidos, requieren temperaturas relativamente alta (alrededor de 28 ° C).
- Habitaciones limpias para la producción de circuitos integrados , de productos farmacéuticos 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 cría artificial – ya que muchos animales que normalmente sólo se reproducen en la primavera , los mantienen en instalaciones con condiciones ambientales que reflejan el tiempo que le permite jugar durante todo el año de largo.
- Aviones – aunque por lo general para asignar a la comodidad de los pasajeros y la tripulación y equipos de refrigeración, los aviones constituyen un desafío particular debido a la variación de la densidad del aire asociada con los cambios en términos de altitud.
- centros de procesamiento de datos ;
- Las fábricas textiles ;
- Instalaciones de prueba de resistencia mecánica;
- Invernaderos y otras instalaciones para la creación de plantas ;
- Las instalaciones nucleares ;
- Laboratorio químico y biológico;
- minas ;
- La instalación en ambientes industriales;
- Cocinas y otras instalaciones de procesamiento de alimentos.
Funciones de los sistemas de aire acondicionado
Un sistema de A/A tendrá las siguientes funciones:
- Enfriamiento – en verano ;
- Deshumidificación – en el verano;
- Calefacción – en invierno
- Humidificación – en invierno;
- Ventilación – en verano e invierno;
- Filtrado – en verano e invierno;
- Circulación – en verano como en invierno.
Se llevarán a cabo las siguientes funciones:
- De forma automática;
- No hay ruido y vibraciones molestas;
- Con el consumo de energía más bajo posible.
El enfriamiento y la deshumidificación
Las funciones de refrigeración y deshumidificación se llevan a cabo de forma simultánea en las baterías de refrigeración, por lo general en el verano o en otros períodos cálidos y húmedos. Un alto porcentaje de humedad relativa del aire se causar una sensación de incomodidad y peso.
La humedad contenida en el aire de circulación se elimina por condensación realizado cuando entra en contacto con la batería serpentín de refrigeración mantenido a una temperatura inferior a la del punto de rocío .
En las plantas industriales, que requieren una deshidratación en un gran escala para separar los sistemas de efectos pueden ser aplicados, que utilizan absorbentes de humedad tales como gel de sílice.
Calefacción
La calefacción o aire, de calefacción se lleva a cabo – por lo general en el invierno – el calentador de aire a través de los intercambiadores de calor de gas, de resistencias eléctricas o bobinas o agua caliente de vapor . Estos últimos están unidos – a través de tuberías y bombas – la caldera fuera de las unidades de tratamiento de aire.
Para aplicaciones en los sistemas de agua fría se puede utilizar tanto para la misma batería que el aire de refrigeración al calor mediante la circulación de agua caliente a través de la bobina en invierno y frío en verano. En los sistemas de expansión directa también pueden utilizar la misma batería a través del sistema de bomba de calor.
Humidificación
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 daño fisiológico. Por tanto, la función de humidificación de un acondicionador de aire se efectúa en invierno a través de humidificadores , colocado aguas abajo de la bobina de calentamiento, ya que el aire más caliente absorbe más humedad.
Hay dispositivos que vaporizan el agua contenida en una bandeja por medio de una resistencia eléctrica blindada, que está controlado por un medio ambiente y comportamiento higrostato. En el caso de grandes instalaciones, se recurre a umidificadoras baterías que introducen el aire agua pulverizada en pequeñas gotitas . Estas baterías también se denominan “lavadores de aire” ya que también cumplen esta función.
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 función de deshumidificación, 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 humidificación no incorporadas.
Ventilación
La función de ventilación 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 respiración de las personas, hay un consumo de oxígeno y la emisión de dióxido de carbono , con la sustitución 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 cámara de mezcla donde se mezclan y tratados, posteriormente introdujeron en el sitio a ser ventilado. Algunos sistemas no se reutilizan y recircular el aire extraído, utilizando sólo el aire fresco. [ 12 ] [ 13 ]
Filtración del aire
La función 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 partículas en suspensión. El grado de filtración requerido dependerá del nivel de calidad del aire interior a obtener y el grado de contaminación de aire fresco.
Para limpiar el aire, emplear filtros, que son generalmente de tipo mecánico que se componen de elementos porosos que fuerzan el aire que pasa a través de ellos no dejar que las partículas de polvo tiene en suspensión.
En las aplicaciones comunes, los filtros se utilizan de poliuretano, de lana de vidrio, microfibras sintéticas 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 más eficiente.
En un sistema de circulación de aire acondicionado, el que el primer elemento es un filtro, ya que proteger no sólo los puntos culminantes de localización como su propio equipo.
Circulación
La función 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 formación.
La mayoría de las veces, son usados ventiladores centrífugos, capaces de hacer circular el flujo de aire necesario, la superación de la resistencia a la fricción mientras se mantiene un bajo nivel de ruido y vibraciones.
En el equipo para sitios pequeños, tales como aparatos de ventana o fan coils individuales, aire se distribuye directamente por las redes de distribución y las características de retroalimentación incorporados en ellos.
Sin embargo, en equipos de mayor escala suministrar múltiples espacios o entornos, el aire debe ser dirigido – a través de conductos, típicamente hechos de chapa de acero galvanizado , con un aislamiento adecuado -. Para las unidades terminales de distribución.
Control automático
La automatización de la operación de los sistemas se lleva a cabo básicamente por termostatos que regulan el funcionamiento de los equipos y umidostatos para controlar la humedad.
El sistema de control automático es uno de los aspectos clave en el funcionamiento de los acondicionadores de aire, dado que – una vez que el diseño de las instalaciones normalmente se lleva a cabo de acuerdo a las condiciones más desfavorables o críticos, 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 automáticos adecuados, especialmente en casos de necesidades más pequeñas o parciales.
Por otra parte, la optimización del consumo de cada instalación en grandes edificios requiere la adopción de un sistema de gestión técnica centralizada completa, lo que permite el funcionamiento de toda la instalación y el ajuste de su consumo de energía, así como reducir los costes de mantenimiento.
De este modo, se obtiene un control directo de cada uno de los parámetros de la instalación, proporcionando verdadera – la información de tiempo de lo que sucede en en el edificio y puede tomar hasta las decisiones sobre los elementos que conducen al ahorro de energía, como la selección las condiciones interiores de confort, el establecimiento de parámetros de funcionamiento ( puntos de ajuste ), la regulación de la iluminación y el funcionamiento del sistema de la bomba de agua.
Consumo de energía
El costo de la electricidad ha llegado a representar cada vez más asociada a la contribución que el consumo de energía ha aumentado la contaminación y el calentamiento global , provoca que el consumo es un elemento vital para los sistemas, que se caracterizan por ser una tecnología de gran consumo de energía y donde por tanto, su reducción es uno de los supuestos básicos en los criterios de diseño.
Para esto, existen numerosas tecnologías y herramientas de aplicación que se centran principalmente en las necesidades de ajuste, el uso de energías alternativas , el aumento de la eficiencia y la recuperación de energía y el uso de dispositivos de alto rendimiento.
Un uso adecuado del aislamiento térmico del edificio es un elemento importante, ya que permite el uso de aparatos de más pequeña de potencia, lo que lleva a un consumo total de energía menor durante la totalidad de la vida del edificio. A su vez, el aislamiento térmico reduce la OA equipos ad pérdidas de calor mínimas, incluyendo unidades de tratamiento de aire, conductos y tuberías .
En el otro lado, la adopción de soluciones es esencial arquitectónico teniendo en cuenta la necesidad de reducir el consumo de energía. Estas soluciones pueden incluir el uso de la radiación solar, la protección contra esta radiación, ventilación natural y aislamiento para reducir la infiltración de frío o calor.
Es muy importante para analizar la automatización de los circuitos de iluminación y el uso de lámparas de alto rendimiento, así como reguladores que ajustan el nivel de luz en función de la necesidad real.
Durante cada año de funcionamiento de un sistema de climatización, hay períodos de tiempo en el que las características del entorno exterior del edificio son favorables para los equipos, lo cual puede hacerse usando el aire exterior en un sistema economizador de refrigeración libre ( free cooling ), especialmente en las estaciones medias .
Otro aspecto a considerar es el aumento de la eficiencia energética mediante el fraccionamiento de equipos de transmisión, 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 más cercano al régimen de máxima potencia de salida.
Es recomendable utilizar la bomba de calor para calefacción – en lugar de la resistencia eléctrica – y el uso de gas natural para la refrigeración, unidades de refrigeración de agua con ciclo de absorción de funcionamiento.
Como un modo de ahorro de energía también puede ser usado para recuperar el calor de condensación, teniendo la ventaja de que el gasto de equipos de refrigeración grandes cantidades de calor en su funcionamiento, que se pueden recuperar a emplear en otros usos.
El almacenamiento de energía O, por el congelamiento del agua en las horas de la noche, cuando las tarifas eléctricas son más bajos, permite evitar los picos de consumo durante todo el día, lo que lleva, además, a reducir el tamaño de los acondicionadores de aire.
Equipos de refrigeración de aire
Cada sistema incluye equipos de refrigeración para enfriar y deshumidificar el aire a tratar o para enfriar el agua que se envía a las unidades de tratamiento de aire . Todos estos sistemas operan en el ciclo de refrigeración .
Dependiendo en el tipo del aire de refrigeración, se clasifican en dos grupos principales :. expansión directa y de expansión indirecta (agua fría).
Expansión directa
El equipo de expansión directa caracterizarse porque tienen bobinas que se expande un fluido refrigerante – que absorben el calor y la refrigeración del espacio alrededor – que son atravesados por el aire a tratar, que se enfría 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 refrigeración 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 distribución de aire a través de conductos.
El equipo de división (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 separación tiene por objeto dividir las fases del ciclo de refrigeración, de salir de la etapa de evaporación dentro y fuera de etapa de condensación. Ambas unidades están conectadas entre sí por tubos por los que circula el refrigerante.
Los sistemas de múltiples divididas constituyen una variante de los sistemas de división . Tienen una sola unidad de condensación al aire libre, que se pueden unir dos o más unidades de evaporación de interior. Han sido desarrollados que permiten este tipo de dispositivos para colocar un gran número de unidades de evaporación, mediante la regulación 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 enfría. También hay sistemas de agua refrigerada, en el que la condensación del refrigerante se produce por el agua que circula a través de las bombas y tuberías, utilizando una torre de refrigeración.
Expansión indirecta
Este tipo de sistema utiliza unidades refrigeradas de producción 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 fría -. Que es atravesado por el aire a tratar, que en contacto con que se enfría.
Sistemas de A/A con características especiales
Aire acondicionado de automóviles
Hoy en día, muchos modelos de coches están equipados con un sistema diseñado para dar una mayor sensación de confort para el conductor y el pasajero durante el viaje caliente y húmedo incómodo en un vehículo.
Ha habido mucho debate y discusión acerca de cuáles son las causas de eficiencia en el consumo de combustible de un vehículo.
Factores tales como la fuerza de la eólica , la aerodinámica , la potencia del motor y el peso del vehículo deben tenerse en cuenta en la búsqueda del verdadero impacto que el uso o no, tiene sobre el consumo de combustible. Otros factores, como el sobrecalentamiento del vehículo de motor, también tienen un impacto en el mismo sistema de refrigeración.
Packard fue el primer fabricante de automóviles 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 través de un pago adicional de 274 dólares (correspondientes a unos 4.000 dólares 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 automático para apagar. La opción de A/A se interrumpió después de 1941 .
La mayoría de los acondicionadores de aire para vehículos utilizan un sistema de calefacción independiente y un compresor montado en el motor, accionado por el cigüeñal mediante una correa con un evaporador instalado en el maletero para distribuir el aire enfriado a través de rejillas de ventilación 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 automoción se han desarrollado.
Actualmente, la mayor parte del automóvil opera en un sistema de compresión de vapor. Este sistema hace que el calor presente en el interior del vehículo a ser eliminado, lo que provoca una reducción de la temperatura y proporciona una mayor comodidad térmica para el conductor.
Funcionamiento
Tienen cuatro componentes básicos: compresor, condensador, evaporador y del dispositivo de expansión.
El ciclo termodinámico que se produce en el interior del vehículo comienza con el refrigerante en un estado gaseoso a una temperatura de 0 ° C. El compresor, que está acoplado al motor, comprime rápidamente el fluido ( compresión adiabática ), de modo que el aumento de la temperatura y la presión; Esto está cerca de la saturación (punto en el que el gas está en el límite de sufrir un cambio de estado) y que se eleva a aproximadamente 80 ° C.
Después de eso, el fluido que está a alta temperatura y presión, 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 licuefacción de la misma. A continuación, el fluido sale del condensador en la temperatura de estado líquido y relativamente alto, moviéndose para el dispositivo de expansión, el cual, como su nombre implica, la expansión de gas, haciendo que la temperatura y la presión se reducen drásticamente.
Los cambios de temperatura a aproximadamente 0ºC Finalmente, el gas es conducido al evaporador, que se encuentra cerca del panel del vehículo en el que el fluido que se va a una temperatura más baja que la de ambiente -car, elimina el calor de este, que proporciona la evaporación del fluido y la reducción de la temperatura en el interior del automóvil . A continuación, el fluido fluye de vuelta al compresor, repitiendo el ciclo.
Funciones de los componentes del sistema para vehículos
Compresor
El compresor, estando conectado el motor del coche, “roba” parte de la energía de la combustión del combustible. Por esta razón, el acondicionador de aire, incluso si no está conectado, influyen en el consumo de combustible de automóviles, se aumenta la carga en el motor.
Obviamente, cuando el compresor está activado (acondicionador de aire) la influencia es significativamente mayor. La potencia del vehículo también se ve afectada, sobre todo en los coches con menos desplazamientos.
Condensador
El condensador está colocado en un lugar que tiene buen flujo de aire, porque el aire externo es responsable de la licuefacción del fluido. Además, el condensador tiene ventiladores que se desencadenan en situaciones en las que el flujo de aire no es suficiente para la transformación de fase del fluido, cuando el coche se detiene, por ejemplo.
Condensadores de automoción están 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 más utilizado en la actualidad.
Dispositivos de expansión
Hay dos tipos comunes de dispositivos de expansión, la válvula de expansión y el orificio tubos termostáticas. Ambos dan los mismos resultados: reducir la presión y la temperatura del fluido (líquido) que sale del condensador, por lo que es las condiciones ideales para hacer frente al evaporador.
Evaporador
El evaporador es donde se produce la evaporación 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 físico. La diferencia es que el fluido dentro del evaporador está a una temperatura mucho más baja. La temperatura del fluido en el evaporador es menor que el interior del vehículo, lo que hace que el calor fluya al fluido, que se vaporizan.
Dispositivos auxiliares
En muchos vehículos, el evaporador y el condensador tienen dispositivos que ayudan en la mejor funcionamiento del ciclo. El separador de vapor y el acumulador de líquido son dispositivos que se colocan respectivamente en la salida del condensador y el evaporador.
El primer objetivo es hacer sólo el fluido en estado líquido se dirige a la válvula de expansión, de forma análoga, el segundo fin es tener únicamente un líquido gaseoso se lleva al compresor.
El acondicionador de aire del automóvil y la segunda ley de la termodinámica
De acuerdo con la segunda ley de la termodinámica :
Qh = Qc + W
Donde “Qh” y “Qc” son, respectivamente, los calores liberados y retirados de los depósitos caliente y frío; y W es el trabajo realizado / previsto.
En el sistema del automóvil:
– “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 vehículo está en un ciclo real, mayor que la suma de la obra y el calor extraído del interior del automóvil, sobre todo debido a la fricción dentro de la tubería, la influencia de la radiación solar , etc.
El refrigerante
Inicialmente, CFC-12 uno ( clorofluorocarbono ) ha sido ampliamente utilizado en los sistemas de refrigeración, sin embargo, debido a su contribución a la reducción de la capa de ozono fue sustituido por HFC-134 (un hidrofluorocarbono ), no – líquido inflamable o tóxico, que es el más ampliamente utilizado.
Aire acondicionado portátil
Un acondicionador de aire portátil es un aparato montado sobre ruedas , lo que permite que sea movido fácilmente de un lado a otro dentro de una casa o la oficina. En la actualidad hay dispositivos portátiles con poder entre 6.000 y 60.000 BTU / h (1800 a 18000 W ), que puede o no incluir elementos de calentamiento eléctrico. acondicionadores de aire portátiles pueden ser refrigerativos o por evaporación.
El portátil puede ser de dos tipos: de división o de la manguera. Estos sistemas operan con un refrigerante basado en un compresor, el aire que está siendo enfriado, lo que significa que el uso de aire a intercambio de calor de la misma manera que un aire típico acondicionador de un automóvil o del hogar.
Tal sistema deshumidifica el aire mientras se enfría. Recoger el agua condensada del aire se enfría 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 división portátil incluye una unidad interior descansa sobre ruedas, conectadas a una unidad exterior – similar a las unidades externas de sistemas Impressum split fijos – a través de tubos flexibles.
En los sistemas basados en la manguera – que puede ser aire o aire monobloque – el aire se ventila al exterior a través de una manguera flexible – en forma de conducto. En los sistemas de monobloque, el agua se recoge en un cubo o bandeja que, cuando está lleno, hace que el sistema se detenga.
En el aire para sistema de aire que re-evaporó y el agua se descarga a través de un condensado de drenaje, que permite que se ejecute de forma continua. En el único sistemas de tuberías, el aire se elimina el espacio para enfriar el condensador, de ventilación más tarde hacia el exterior.
Este aire se sustituye por aire más caliente de las zonas exteriores o de otro tipo, lo que reduce la eficacia de la refrigeración. La mayoría de los aparatos modernos, pueden tener un coeficiente de rendimiento ( “eficiencia”) de aproximadamente 3, o 1 kW de electricidad producirá 3 kW de refrigeración.
En los sistemas de doble conducto, el aire utilizado para la refrigeración del condensador se elimina al exterior y no el espacio con aire acondicionado, por lo que hay más eficiencia que los sola – unidades de tubería.
Los sistemas evaporativos no tienen compresor o condensador. El agua líquida se evapora a través de los serpentines de enfriamiento, la liberación de vapor al espacio. El agua de la evaporación absorbe una cantidad significativa de calor ( calor latente de evaporación ), el enfriamiento del aire.
Este sistema es similar al mecanismo natural de los seres humanos y otros animales, que se enfría por la transpiración . Las desventajas de este sistema son que, a menos que la humedad es baja, el enfriamiento se limita, y el aire enfriado en lugar húmedo, lo que puede hacer que se sienten frío.
A sus grandes ventajas son los hechos no requieren conductos de ventilación hacia el exterior, lo que los hace verdaderamente portátil, que tienen una instalación más fácil y más económico y consumen menos energía que los sistemas refrigerativos.
Las bombas de calor
Se llama bomba de calor una especie de sistema que el ciclo de refrigeración es reversible y puede producir calor en lugar de frío en el interior del espacio. Este tipo de sistema también se conoce como “aire acondicionado de ciclo inverso“.
El uso de un acondicionador de aire de esta manera para producir calor, es significativamente más eficaz que el calentamiento realizado por resistencias eléctricas . Los propietarios de algunos hogares optan por instalar un sistema de bomba de calor que en la práctica 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 función y se convierte en el serpentín del condensador, y para producir calor. La unidad de condensación al aire libre será también cambiar la función de servir como un evaporador de producción de aire frío.
Las bombas de calor son muy populares en las regiones con temperaturas moderadas (4 ° C – 13 ° C), una vez con temperaturas extremadamente frías, se vuelven ineficientes. Esto es debido a la formación de hielo en el serpentín exterior se produce lo que conduce al bloqueo de la a través del mismo flujo de aire.
Para compensar esto, el sistema de bomba de calor será 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 descongelación de la misma. por lo tanto, un sistema de este tipo estaría equipado con una resistencia eléctrica de calefacción en el interior, que se activa sólo cuando el ciclo regular de manera que para funcionar a fin de compensar y contrarrestar la entrada de aire frío.
El problema se vuelve más frecuente congelación con temperaturas exteriores bajas. Por lo tanto, a menudo las bomas de calor se instalan en serie con los sistemas de calefacción más 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 más severas de invierno. este caso la bomba de calor se utiliza eficientemente durante temperaturas moderadas, y el sistema se conmuta a la calefacción convencional a temperaturas más bajas.
Las bombas de calor de absorción son en realidad un tipo de bombas de calor aire, pero no depende de la electricidad para funcionar. En cambio, el gas, la energía solar o el agua caliente se utilizan como la fuente principal de energía. Además, cualquier refrigerante no se utiliza en el proceso. Para extraer el calor de una bomba de absorción absorbe el amoníaco en agua. A continuación, la mezcla de agua y amoníaco se somete a presión para inducir la ebullición del amoníaco.
Algunos aparatos de ventana más caros incluyen la función de bomba de calor. Sin embargo, una unidad de ventana con la función de calentamiento puede no necesariamente estar equipado con una bomba de calor, pero con una calefacción por resistencia eléctrica.
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