|
La comoditat tèrmica, important per al benestar, està subjecta a dos factors:
* El factor ambiental, que al seu torn pot considerar des de dos aspectes:
** L'aire: La seva temperatura, velocitat i humitat relativa.
** Objectes materials: La temperatura radiant mitjana dels tancaments i paraments del local considerat. ▼
▲ Objectes materials: La temperatura radiant mitjana dels tancaments i paraments del local considerat.
* El factor humà: La manera de vestir, l'activitat i el temps durant el qual les persones romanen en la mateixa situació, influeixen sobre la comoditat tèrmica.
Una qüestió important és que la resposta de les persones pot ser molt variable, ja que depèn del gust, l'aclimatació o activitat realitzada. Els altres factors poden controlar-se per oferir una sensació de benestar.
El canvi de la manera de construir els edificis, els mètodes de treball, i els nivells d'ocupació han creat nous paràmetres als quals els dissenyadors ara han de prestar atenció. Els edificis moderns pateixen càrregues tèrmiques per diversos motius:
ः* La temperatura exterior: els elements separadors de l'interior dels edificis amb l'exterior no són impermeables al pas de la calor, tot i que poden aïllar-se convenientment. La calor passa des de l'ambient més càlid a l'ambient més fred tant més de pressa com més gran sigui la diferència de temperatures entre els dos ambients. ▼
ः * La radiació solar: Amb el desenvolupament dels nous edificis, les noves tècniques han afavorit l'ocupació del cristall i l'increment tèrmic és considerable a l'estiu quan la radiació solar els travessa (efecte hivernacle), però és favorable a l'hivern, disminuint les necessitats de calefacció. El vidre excessiu no és desitjable en climes càlids, encara que pot ser-ho en climes freds. Fins i tot en tancaments opacs, no envidrats, a l'estiu, el sol escalfa la superfície exterior augmentant el salt tèrmic exterior interior i, per tant el pas de la calor pels tancaments opacs. ▼▲ः La temperatura exterior: els elements separadors de l'interior dels edificis amb l'exterior no són impermeables al pas de la calor, tot i que poden aïllar-se convenientment. La calor passa des de l'ambient més càlid a l'ambient més fred tant més de pressa com més gran sigui la diferència de temperatures entre els dos ambients.
ः* La ventilació: La necessària introducció d'aire exterior a l'edifici, per a ventilació, pot modificar la temperatura interna d'aquest, la qual cosa pot suposar un problema quan l'aire exterior està a temperatures allunyades de les requerides a l'interior. ▼
ः * L'ocupació humana: El nombre d'ocupants augmenta en els edificis, generant cadascun entre 80 i 150 W de càrrega tèrmica, segons l'activitat realitzada.En granges i altres edificis, la càrrega tèrmica pot ser causada per animals. ▼▲ ः La radiació solar: Amb el desenvolupament dels nous edificis, les noves tècniques han afavorit l'ocupació del cristall i l'increment tèrmic és considerable a l'estiu quan la radiació solar els travessa (efecte hivernacle), però és favorable a l'hivern, disminuint les necessitats de calefacció. El vidre excessiu no és desitjable en climes càlids, encara que pot ser-ho en climes freds. Fins i tot en tancaments opacs, no envidrats, a l'estiu, el sol escalfa la superfície exterior augmentant el salt tèrmic exterior interior i, per tant el pas de la calor pels tancaments opacs.
ः* L'ofimàtica: La proliferació d'aparells electrònics, ordinadors, impressores, i fotocopiadores, que formen part de les oficines modernes, generen càrregues tèrmiques importants. ▼
ः* La il·luminació: la il·luminació és un factor d'escalfament important. S'estima en una càrrega d'entre 15 a 25 W / m². Molts Grans Magatzems moderns poden escalfar a l'hivern gràcies únicament al seu sistema d'il·luminació ia la calor produït pels usuaris. Aquesta situació és bastant freqüent a Europa. ▼▲ ः La ventilació: La necessària introducció d'aire exterior a l'edifici, per a ventilació, pot modificar la temperatura interna d'aquest, la qual cosa pot suposar un problema quan l'aire exterior està a temperatures allunyades de les requerides a l'interior.
▲ः L'ocupació humana: El nombre d'ocupants augmenta en els edificis, generant cadascun entre 80 i 150 W de càrrega tèrmica, segons l'activitat realitzada.En granges i altres edificis, la càrrega tèrmica pot ser causada per animals.
▲ः L'ofimàtica: La proliferació d'aparells electrònics, ordinadors, impressores, i fotocopiadores, que formen part de les oficines modernes, generen càrregues tèrmiques importants.
▲ः La il·luminació: la il·luminació és un factor d'escalfament important. S'estima en una càrrega d'entre 15 a 25 W / m². Molts Grans Magatzems moderns poden escalfar a l'hivern gràcies únicament al seu sistema d'il·luminació ia la calor produït pels usuaris. Aquesta situació és bastant freqüent a Europa.
Evidentment, moltes d'aquestes càrregues són favorables a l'hivern, però no a l'estiu. Totes elles han de ser compensades si es vol obtenir un ambient confortable a l'estiu. El mitjà d'assegurar aquesta comoditat és la climatització.
La climatització es pot fer en un sol local (unitària), i centralitzada, en la qual un aparell produeix o rep l'energia tèrmica (calor o fred), es porta als locals a climatitzar per mitjà de conduccions i s'emet per mitjà d'emissors.
==== Climatització unitària. ====
Aquest sistema és molt freqüent. En calefacció s'empra amb xemeneies de foc, diferents tipus d'estufes (de carbó, de gas butà, elèctriques). Per refrigeració el més conegut és l'anomenat climatitzador o condicionador de finestra.
* Són en general sistemes amb deficiències importants: en calefacció, quan hi ha combustió (carbó, gas) és necessària l'entrada d'aire per a la combustió, aire provinent de l'exterior, que està fred, i que refreda l'ambient a calefactar.
* A més, en la climatització d'estiu, els aparells unitaris de refrigeració no solen tenir un bon control de la humitat, per la qual cosa poden donar ambients humits en els locals. ▼
* En tots dos casos (calefacció i refrigeració), els aparells petits tenen menors rendiments que els grans, de manera que, la suma de diversos d'ells per diferents locals, pot consumir més energia que un de sol, més potent, per a tots ells. ▼▲ A més, en la climatització d'estiu, els aparells unitaris de refrigeració no solen tenir un bon control de la humitat, per la qual cosa poden donar ambients humits en els locals.
▲ En tots dos casos (calefacció i refrigeració), els aparells petits tenen menors rendiments que els grans, de manera que, la suma de diversos d'ells per diferents locals, pot consumir més energia que un de sol, més potent, per a tots ells.
==== Climatització centralitzada. ====
En aquest sistema de climatització poden, al seu torn, distingir-se dues possibilitats: per a un petit usuari (habitatge, p.e.) i per a un usuari gran (un edifici complet, de qualsevol dimensió).
Els sistemes més senzills (i tradicionals) per a calefacció consten d'una caldera i d'una xarxa de canonades que porta la calor, per mitjà d'un fluid caloportador, als aparells terminals, generalment radiadors. Els sistemes de calefacció per aigua calenta poden servir des d'una instal·lació petita (d'habitatge) fins a instal·lacions urbanes, passant per instal·lacions d'edifici i de barriada.
En refrigeració existeixen aparells que tenen una part, que comprèn el compressor i el condensador, que se situa a l'exterior i un o diversos evaporadors que es col·loquen en els locals a climatitzar (sistemes partits múltiples o multisplit). Solen tenir millors rendiments que els aparells unitaris, però pateixen de manca de control de la humitat ambient.
Per a sistemes més grans, tant de calefacció com de refrigeració, vegeu a continuació.
=== Classificació pel fluid caloportador ===
L'energia tèrmica pot portar-se als locals per mitjà de fluids o refrigerants, anomenats caloportadors (que transporten la calor o energia tèrmica), i poden ser: aigua, aire o un fluid refrigerant. Es pot establir una classificació en funció del fluid caloportador que arriba als locals. S'adverteix que l'aire és sempre el fluid que es tracta de condicionar, però això no vol dir que sigui sempre un fluid caloportador.
==== Sistemes amb refrigerant. ====
El fluid refrigerant es porta, per canonades, als evaporadors, situats en els locals a climatitzar. La necessària ventilació ha de fer-se per altres mitjans.
==== Sistemes tot aire. ====
Als locals no arriba més que un cabal d'aire tractat en un climatitzador o UTA per mitjà de conductes i introduït a través de diversos tipus de reixetes o difusors. Atès que el cabal d'aire mínim exigible per a ventilació sol ser insuficient per portar l'energia tèrmica necessària, cal implantar sistemes de mescla d'aire de retorn amb l'aire exterior (de ventilació o de renovació), del que s'encarrega el climatitzador.
==== Sistemes aigua-aire. ====
Als locals arriba l'aire estrictament necessari per a la ventilació, tractat en un climatitzador (anomenat aire primari) però, la major part del temps, amb cabals insuficients per transportar tota l'energia tèrmica necessària, de manera que es supleix aquesta falta mitjançant aparells terminals afegits (ventiloconvectors, inductors) situats en els locals i alimentats per aigua. És aquest el sistema més car d'instal·lar, però té molts avantatges: l'aire no es recircula, de manera que tampoc es recirculen olors d'uns locals a altres; millor regulació dels paràmetres de cada local tenint en compte molt precisament les seves necessitats específiques.
==== Sistemes tot aigua. ====
Als locals no arriba més que aigua, que pot ser calenta o freda. Quan només es tracti de calor (calefacció), s'utilitzarien com a emissors els clàssics radiadors i quan es tracti de fred (refrigeració) o quan hi hagi les dues possibilitats (calor i fred) s'utilitzaran ventiloconvectors. Cal ressaltar que en aquest cas serà una climatització incompleta, ja que la necessària ventilació ha de fer-se per altres mitjans.
Un sistema complet de climatització comprendria aquestes parts:
==== Generació d'energia tèrmica (fred i calor) ====
==== Transport (primari) ====
Transport primari d'aquesta energia tèrmica a on serà utilitzada. Aquest transport es farà generalment per aigua.
==== Ús de l'energia tèrmica ====
L'ús de l'energia tèrmica primària pot ser:
En un climatitzador: aparell de tractament de l'aire (UTA) que rep l'energia d'una xarxa d'aigua, calenta o freda, i, d'altra banda l'aire, de l'exterior (aire de ventilació) i que també pot ser recirculat, ho barreja (si escau), el tracta i l'impulsa cap als locals a climatitzar.
Directament a aparells terminals; el que es dona quan es tracta de sistemes que no integren la ventilació. Per refrigeració s'utilitzarien ventiloconvectors (anomenats en anglès fan-coils) i per a calefacció, radiadors, superfícies radiants o també ventiloconvectors.
Les dues coses alhora: climatitzadors i aparells terminals.
==== Transport (secundari) ====
El transport secundari es fa per mitjà d'aire tractat, per conductes adequats per portar-lo als locals a climatitzar.
==== Emissió i/o difusió en els locals ====
i, en cas de ser climatització per aire, difusió en els ambients, de manera que l'aire tractat abasta tota la zona considerada com "habitada" dins d'ells.
''L'aigua pot portar-se per sistemes de dues, tres o quatre canonades.''
Sistema de dues canonades.- És el sistema més econòmic i el que s'empra comunament en les instal·lacions de només calefacció, per exemple, però també en els sistemes de climatització d'estiu i d'hivern, a condició que només un dels dos sistemes funcioni alhora. És molt adequat per a edificis d'habitatge: hi ha uns mesos de calefacció, després d'uns mesos de primavera, sense cap mena de climatització artificial, després l'estiu, amb refrigeració i finalment una part de la tardor, també sense climatització, de manera que, entre una estació i una altra, un simple inversor fa funcionar una o altra instal·lació.
Sistemes de quatre canonades.- S'empra quan en un edifici poden donar-se casos de necessitat simultània de refrigeració en una zona i calefacció en una altra. És un cas que es dona en temps no molt fred, en edificis amb locals per a diversos usos; en ell, un local de reunions multitudinàries (una sala d'actes), s'escalfarà per l'emissió de les persones i requerirà refrigeració, mentre que els despatxos, amb poca ocupació, continuaran necessitant calefacció. Llavors s'empra el sistema de quatre canonades, dedicades, per parelles (anada i tornada), a calefacció i a refrigeració, i els sistemes de regulació de cada un dels ambients s'encarreguen de posar en marxa el sistema necessari en cada cas.
Sistema de tres canonades.- S'ha deixat per al final perquè és un sistema cada vegada menys utilitzat. Una canonada porta calor, una altra fred, i la tercera serveix de retorn per a les dues, de manera que barreja aigua freda amb aigua calenta. La majoria de les normatives, geloses d'aconseguir estalvis d'energia, prohibeixen el sistema, deixant-utilitzar en els comptats casos en què la necessitat simultània de calor i de fred no es dona més que poques vegades. Té els avantatges de ser més econòmica d'instal·lació que la de quatre canonades i que, com aquesta, permet subministrar simultàniament calor a uns locals i fred a uns altres.
== Climatitzadors. Tractament de l'aire ==
Consta d'una sèrie d'elements que permeten els diversos tractaments que han de fer-se a l'aire. Una UTA molt completa, constaria dels dispositius que es relacionen i expliquen a continuació, encara que no tots els climatitzadors tenen totes les parts:
* Admissió d'aire:
Entrada de l'aire de retorn, amb un ventilador.
Expulsió d'una part de l'aire de retorn (en els sistemes d'aire barreja).
Entrada o admissió d'aire exterior i caixa de mescla amb la resta de l'aire de retorn.
Alternativament, substituint als tres dispositius anteriors, pot ser una entrada d'aire exterior, per a sistemes de sol aire primari (o aire-aigua).
* Filtres d'aire.
* Bateries d'escalfament i de refredament (en sistemes de dues canonades, una sola bateria)
* Humidificador de l'aire (per a climatització d'hivern)
* Separador de gotes
Aquests dos dispositius i la bateria de fred deuen tenir una safata de recollida de condensacions, amb abocament a desguàs, i l'humidificador, subministrament d'aigua.
* Bateria de post-escalfament (Si és el cas).
* Ventilador d'impulsió.
Pel que fa a mesures directament relacionades amb la climatització pròpiament dita, n'hi ha dues:
'''Refredament gratuït''' (en anglès, free-cooling). En molts climes càlids (especialment en els continentals) les nits són més fredes que els dies, amb temperatures inferiors a les que durant el dia es mantindran en els locals, i es pot aprofitar aquesta circumstància per refredar gairebé gratuïtament l'edifici (amb només el consum dels ventiladors).
Durant la nit es fan funcionar els ventiladors de manera que extreguin l'aire de l'interior i introdueixin el de l'exterior, refrescant l'edifici. La massa tèrmica del mateix (composta no només pels elements constructius, sinó també pel mobiliari i fins pels papers emmagatzemats, cosa important en un edifici d'oficines) es refreda i en tornar a ocupar al matí està en unes condicions millors, reduint el treball dels climatitzadors.
Aquest sistema també pot emprar-se en certes èpoques de l'any, durant el dia: els espais interiors tenen càrregues tèrmiques (ocupació, il·luminació, maquinària, assolellada), mentre que a l'exterior hi pot haver una temperatura adequada, de manera que es pot climatitzar directament amb l'aire exterior.
'''Recuperació de calor'''. Disposant adequadament les boques de presa d'aire exterior i d'aire expulsat a l'exterior, poden instal·lar dispositius recuperadors de calor, de manera que la calor de l'aire expulsat preescalfi l'aire de ventilació, a l'hivern, o que prerefredi l'aire que entra per a la ventilació , a l'estiu.
Un altre aspecte a considerar és l'increment de l'eficiència energètica, mitjançant el fraccionament de la potència dels equips, a fi d'adaptar la producció d'energia tèrmica a la demanda de la calor del sistema, parcialitzant les unitats productores a fi d'aconseguir en cada instant , el règim de potència més proper al de màxim rendiment.
| 