Calefacción por aire hecha por uno mismo: todo sobre sistemas de calefacción por aire

La práctica muestra que la gran mayoría de los propietarios de viviendas que residen en Rusia eligen sistemas con portador de calor líquido para la calefacción. Quizás, en algún momento, esta fue la opción más práctica.

Pero la tecnología avanza y aparecen diseños cada vez más eficientes, como varios sistemas de calefacción por aire que permiten calentar cualquier espacio de forma rápida y económica.

Principio de funcionamiento y tipos de calefacción por aire

Es necesario saber que existen dos tipos diferentes de calefacción de tipo aéreo, cada uno de los cuales puede utilizarse en la práctica.

El primero se implementa en sistemas con calentador de aire. Es esencialmente similar a la calefacción con portador de calor líquido, con la diferencia de que en lugar de líquido se utiliza aire caliente. El calentador de conducto calienta el aire, que se mueve a través de tuberías especiales hacia las habitaciones con calefacción.

Los conductos de aire llenos de aire caliente calientan la habitación. Hoy en día, estos sistemas se usan poco, ya que durante el funcionamiento los canales se dañan inevitablemente. Debido a la alternancia de calentamiento y enfriamiento, los conductos se expanden y contraen, lo que debilita las uniones y aparecen grietas en las paredes.

Esto conduce a una interrupción del proceso de distribución de aire y, como consecuencia, a un calentamiento desigual de las habitaciones, lo cual no es deseable. Se considera más práctico el sistema de calefacción por aire de tipo abierto.

En la disposición de la calefacción por aire hay mucho en común con el tipo tradicional de agua y el menos usado de vapor. La principal diferencia radica en la ausencia de aparatos de calefacción estándar – radiadores.

El principio de su funcionamiento es el siguiente. El generador de calor calienta el aire, que a través de un sistema de tuberías se suministra a las habitaciones que se calientan. Allí sale al exterior y se mezcla con el aire presente en la habitación, elevando así la temperatura en la misma.

El aire enfriado se dirige hacia abajo, donde entra en tuberías especiales y a través de ellas vuelve al generador de calor para calentarse.

El portador de calor de los sistemas de calefacción por aire pertenece a la categoría de secundarios, ya que antes se calienta con un portador de calor primario – vapor o agua (+).

Por el radio de acción, los sistemas de calefacción por aire caliente se dividen en locales y centrales. A los primeros pertenecen los circuitos destinados a servir un solo objeto (vivienda, habitación, dos o más habitaciones contiguas), a los segundos, los edificios de apartamentos, objetos públicos y de producción.

Todos los sistemas se dividen en esquemas con recirculación total del portador de calor, con recirculación parcial y de flujo directo.

Los sistemas locales con recirculación total de aire pueden ser con conductos (a) y sin conductos (b). Son esquemas con movimiento natural del aire caliente. Si la calefacción se combina con la ventilación, se aplican otros esquemas (c, d) con recirculación parcial. Según lo cual, parte del aire se mezcla con la masa de aire existente en la habitación sin desplazamiento por los conductos.

Todos los sistemas centrales pertenecen a la categoría de flujo directo. Para ellos, el portador de calor de aire se calienta en el centro de calefacción del edificio y luego se suministra a las habitaciones a través de los distribuidores de aire. Los esquemas centrales solo pueden ser con conductos.

Los sistemas de flujo directo de aire son demasiado costosos para el sector privado. Se instalan donde se construye una ventilación que procesa una masa de aire igual en volumen a la masa de aire requerida para la calefacción.

La calefacción central de aire se instala en fábricas que producen o utilizan en la fabricación sustancias inflamables, tóxicas, explosivas, etc. En la construcción de casas de campo, este tipo se utiliza si se requiere transportar aire caliente a larga distancia.

La organización del esquema para propietarios particulares no es conveniente debido a la necesidad de utilizar equipos de ventilación potentes.

Variantes actuales del sistema

Hoy en día existen varias variedades de calefacción por aire, con cada una de las cuales es necesario familiarizarse para todos aquellos que planean instalar una estructura similar en su casa. Los sistemas se pueden clasificar según diferentes criterios. Comencemos con el método de circulación del aire. En base a esto, se pueden distinguir dos tipos principales.

La circulación natural supone que el aire caliente se eleva y se mueve de forma independiente por las tuberías. Por lo tanto, las salidas de los conductos de aire se ubican solo en la parte superior de las habitaciones.

Sistema con circulación natural de aire

Para el funcionamiento de esta estructura se utiliza la propiedad del aire caliente de elevarse. El gas caliente asciende por los conductos de aire instalados en las paredes hacia las habitaciones y sale al exterior a través de los orificios situados en el techo de la habitación.

La principal ventaja de estos sistemas es el bajo costo, ya que no es necesario gastar en equipos adicionales.

Sin embargo, hay bastantes desventajas significativas. En primer lugar, la velocidad con la que el aire sube por las tuberías es baja. Por lo tanto, la habitación se calentará durante un tiempo considerable.

Además, al utilizar calefacción con circulación natural, la mayoría de las veces es necesario colocar las salidas de los conductos de aire en la parte superior de la habitación, lo que no siempre puede ser conveniente.

Un grave inconveniente de la calefacción por aire por gravedad (es decir, sistemas con movimiento natural del fluido caloportador) es su alcance limitado. Varía en el intervalo de 8 – 10 m

Sistema con circulación forzada de aire

Estos sistemas se equipan obligatoriamente con una unidad de ventilación, cuya potencia depende de la longitud y cantidad de los conductos de aire. Para áreas grandes será necesario instalar varios dispositivos. La función principal del equipo es impulsar el aire caliente a través de los conductos hasta las habitaciones a calentar. Como resultado, su velocidad aumenta y el calentamiento de las habitaciones se realiza en el menor tiempo posible.

A pesar de la necesidad de instalar ventiladores, estos sistemas resultan ser más económicos al final. Gracias a la mayor velocidad de intercambio de aire, el sistema aspira desde la habitación aire enfriado a una temperatura suficientemente alta.

Simplemente no tiene tiempo de enfriarse hasta valores mínimos. Se gasta mucha menos energía en recalentarlo, lo que en general supone un ahorro significativo de dinero.

Para estimular el movimiento del aire hacia el consumidor, los sistemas de calefacción se equipan con ventiladores, lo que los convierte en sistemas dependientes de la energía, pero aumenta notablemente la eficiencia.

Según la ubicación de los conductos de aire, los sistemas de calefacción también se pueden dividir en dos grupos.

Calefacción por aire en el suelo

La característica distintiva del sistema son las salidas de los conductos de aire empotradas en el suelo o integradas en los zócalos. Como resultado, se obtiene una distribución máxima eficiente del aire caliente que ingresa a la parte inferior de la habitación.

El aire caliente tiende a subir, lo que provoca una mezcla bastante rápida de las masas de aire y la habitación se calienta más rápido.

La calefacción por aire de suelo supone que las salidas de los conductos de aire se encuentran en los zócalos o están integradas directamente en el revestimiento del suelo.

Sistemas de calefacción por aire suspendidos

El esquema supone la presencia de conductos de aire empotrados en los techos o las paredes, cuyas salidas están ubicadas estrictamente en la parte superior de la habitación. La mayoría de las veces, debajo del techo. Como variante, existen conductos de aire suspendidos con salidas similares.

Hay que reconocer que estos sistemas son en general menos estéticos que sus análogos de suelo. Aunque existen formas de decorar y ocultar los conductos de aire.

Además, el uso del sistema de suelo supone que la temperatura del aire en la parte inferior será la más alta. En la mitad superior de la habitación hará un poco más de frío.

Los médicos consideran que esta distribución de temperaturas es la mejor para el ser humano. Además, las salidas de conductos de aire empotradas en el suelo o en los rodapiés son prácticamente invisibles, lo que mejora significativamente la apariencia de la habitación.

El principal inconveniente de los sistemas suspendidos, que es especialmente indeseable para casas particulares, es que la temperatura del aire cerca del suelo es más baja que en la parte superior. El aire caliente calienta más rápida e intensamente la parte superior de la habitación, mientras que el suelo permanece frío. Por esta razón, estos sistemas rara vez se utilizan en casas residenciales o se combinan con algún otro tipo de calefacción.

Según el método de intercambio de calor, todos los sistemas de calefacción por aire se dividen en tres tipos.

Los conductos de aire de tipo suspendido se instalan mejor durante la etapa de construcción del edificio. En este caso, se pueden ocultar durante los trabajos de acabado.

Esquema de calefacción de flujo directo

La variante de flujo directo se conoce desde hace varios siglos. Con este tipo de sistemas se calentaban los antiguos romanos y los rusos medievales. El principio de funcionamiento de la calefacción de flujo directo es muy simple. En la parte inferior del edificio, generalmente en el sótano, se instala un aparato de calefacción que calienta el aire que entra. Luego, las masas de aire caliente pasan a través de los conductos hacia las habitaciones con calefacción.

En la figura se muestra un esquema de la disposición de la calefacción por aire de tipo flujo directo. Estas construcciones ya se utilizaban en la Antigua Roma.

Después de lo cual, al pasar a través de ellos, se expulsan al exterior. De esta manera, la energía térmica se gasta no solo en calentar la habitación, sino también, literalmente, en "calentar la calle". Por esta razón, el sistema de flujo directo se considera el menos eficiente de todos y se caracteriza por los costos iniciales y operativos más altos.

La principal ventaja de este diseño es la ventilación completa de las habitaciones con calefacción. Se utiliza solo cuando se necesita un volumen de ventilación igual al volumen de masas de aire requerido para la calefacción. Esta condición puede ser obligatoria en instalaciones donde se trabaje con sustancias explosivas, peligrosas para la salud o con mal olor.

Para la calefacción doméstica, el sistema de flujo directo se utiliza muy raramente. Si por alguna razón se requiere instalar este sistema, vale la pena montar un equipo de recuperación adicional.

Podría ser un intercambiador de aire, que permita utilizar parte del calor del aire que sale para calentar las masas de aire de entrada. De esta manera, se podrán reducir algo los costos operativos.

Sistema de calefacción por recirculación

Se realiza la calefacción de la habitación mediante un ciclo cerrado. Primero, el aire se calienta con un generador de calor y se mueve a través de tuberías hacia el interior de la habitación.

Aquí se enfría gradualmente y comienza a descender hacia el suelo, donde se encuentran las entradas de los conductos de extracción. Al ingresar en ellos, el aire enfriado se dirige al generador de calor, donde se calienta nuevamente y el ciclo se repite.

Los sistemas con recirculación total de la masa de aire se utilizan cuando no es necesario instalar ventilación artificial en la habitación.

Este esquema es extremadamente eficiente, ya que las pérdidas de calor prácticamente se eliminan. Su principal desventaja es la baja calidad del aire que circula dentro de los espacios calefaccionados.

Por lo tanto, se utiliza con mayor frecuencia para calentar habitaciones no residenciales o almacenes. Si se aplica este esquema en viviendas, es obligatorio instalar equipos adicionales para la ionización y humidificación del aire.

Esquema con recirculación parcial

Este sistema permite nivelar el principal defecto del esquema de recirculación: la baja calidad del aire. Para ello, se incorpora un equipo de ventilación adicional que toma aire exterior y lo mezcla en las proporciones adecuadas con las masas de aire que circulan dentro del local. Todo lo demás es similar al esquema de recirculación completa.

Los sistemas con recirculación parcial toman parte del aire del exterior y lo mezclan con parte de la masa de aire presente en la habitación. La mezcla se calienta mediante un calefactor hasta la temperatura requerida y luego es dirigida al interior por un ventilador.

El sistema se caracteriza por su máxima flexibilidad y puede funcionar en varios modos: como ventilación, como calefacción o como calefacción-ventilación combinada.

Además, puede tomar cualquier cantidad de aire necesaria, calentarlo o incluso enfriarlo a la temperatura deseada. El esquema de recirculación parcial se considera óptimo para instalar calefacción por aire en una casa particular.

Argumentos a favor de elegir un sistema de aire

En comparación con los sistemas habituales que funcionan con un portador de calor líquido, los esquemas de aire tienen ventajas significativas. Analicémoslos con más detalle.

1. Alta eficiencia de los sistemas de aire. El rendimiento de los circuitos de calefacción por aire alcanza aproximadamente el 90%.
2. Posibilidad de desconectar/conectar el equipo en cualquier época del año. Es posible interrumpir el funcionamiento incluso en los días más fríos del invierno. Esto significa que el sistema de calefacción desconectado no se dañará con temperaturas bajo cero, lo que, por ejemplo, es inevitable en la calefacción por agua. Se puede poner en funcionamiento en cualquier momento.
3. Bajo costo operativo de la calefacción por aire. No es necesario comprar e instalar equipos bastante costosos: válvulas de cierre, adaptadores, radiadores, tuberías, etc.
4. Posibilidad de combinar sistemas de calefacción y aire acondicionado. El resultado de la combinación permite mantener una temperatura confortable en el edificio en cualquier estación.
5. Baja inercia del sistema. Esto garantiza un calentamiento extremadamente rápido de las habitaciones.
6. Posibilidad de instalar equipos adicionales que se utilizan para mantener un microclima óptimo. Pueden ser ionizadores, humidificadores, esterilizadores y similares. Gracias a esto, se puede elegir una combinación de dispositivos y filtros que se ajuste exactamente a las necesidades de los residentes de la casa.
7. Calentamiento máximo uniforme de las habitaciones sin zonas locales de calefacción. Estas áreas problemáticas suelen estar cerca de radiadores y estufas. Gracias a esto, se pueden evitar las fluctuaciones de temperatura y su consecuencia: la condensación no deseada de vapor de agua.
8. Versatilidad. La calefacción por aire se puede utilizar para calentar habitaciones de cualquier tamaño, ubicadas en cualquier piso.

El sistema también tiene algunos inconvenientes. Entre los más significativos, cabe destacar la dependencia energética de la estructura. Así, cuando hay un corte de electricidad, la calefacción deja de funcionar, lo que es especialmente notable en áreas con interrupciones en el suministro eléctrico. Además, el sistema requiere mantenimiento y supervisión frecuentes.

La calefacción por aire es muy económica. Los costos iniciales de instalación son bajos y los gastos de operación también son reducidos.

Otra característica negativa de la calefacción por aire es que la instalación debe realizarse durante la construcción. El sistema instalado no se puede modernizar y prácticamente no cambia sus características operativas.

Si es necesario, es posible instalar calefacción por aire en un edificio ya construido, pero en este caso solo se utilizan conductos de aire suspendidos, lo que no es estético y no siempre es efectivo.

Elementos principales del sistema de calefacción

Antes de instalar calefacción por aire con sus propias manos, debe familiarizarse con los elementos que la componen.

Dispositivos calentadores de aire

La función principal del equipo es calentar el aire que ingresa a la temperatura deseada. Para ello, se pueden utilizar prácticamente todas las fuentes de calor conocidas.

Dependiendo del tipo de aparato de calefacción, las masas de aire se pasan a través de un intercambiador de calor con vapor caliente, agua, etc., o se calientan directamente dentro del calentador.

Los generadores de calor utilizados para calentar el aire en un sistema de calefacción por aire no deben calentar el aire a una temperatura superior a 70º, para que después de mezclarse con el aire de la habitación no pierda sus propiedades como medio adecuado para la respiración (+)

En la práctica, se utilizan cuatro tipos de construcciones como generadores de calor para sistemas de calefacción por aire:

• Sistemas de calefacción directa con combustible. En ellos, el aire se calienta mediante el calor obtenido de la combustión de algún combustible. A este tipo pertenecen los calentadores de carbón, gas, diésel, pellets y otros.
• Equipo eléctrico de calefacción directa. Consiste en un potente ventilador térmico que se conecta a los conductos de aire.
• Aparatos de calefacción indirecta. Se supone la presencia de un intercambiador de calor en el que circula un líquido caliente. Este puede calentarse de cualquier manera: mediante una estufa de leña o cualquier otro aparato de calefacción. Como opción, se puede considerar la conexión del fluido caloportador desde un sistema de calefacción centralizado.
• Construcción combinada. Consiste en dos, a veces tres sistemas de diferentes tipos, unidos en una construcción común. La opción más eficaz y práctica se obtiene al combinar un sistema eléctrico y uno líquido.

La última opción se considera la más acertada, ya que dicho equipo podrá proporcionar calor al hogar incluso en caso de corte de electricidad o problemas con el combustible. Sin embargo, por razones obvias, estos aparatos tienen un coste elevado. Gastar dinero en ellos no siempre está justificado, especialmente si los cortes de electricidad son muy poco frecuentes.

Los conductos principales se fabrican de metal galvanizado. Son estructuras rígidas a las que se conectan derivaciones flexibles.

Conductos para el movimiento de masas de aire

Un sistema de calefacción de tipo canal no podrá funcionar sin una red de conductos de aire. A través de ellos, las masas de aire se mueven hacia las habitaciones y regresan al generador de calor. Lo más frecuente es utilizar un transporte circular, ya que las construcciones de un solo tubo, que también pueden emplearse, tienen una funcionalidad limitada y un gran número de inconvenientes. En el dibujo, dicha estructura se asemeja a dos árboles.

El papel de los troncos lo desempeñan dos conductos principales rígidos fabricados de metal galvanizado. Uno de ellos es de suministro, el segundo es de retorno. A ellos se conectan las «ramas» mediante adaptadores.

Son conductos de aire flexibles de menor sección que se dirigen a las habitaciones. Se sellan obligatoriamente con cinta de aluminio y se aíslan. El aislamiento en este caso no solo conserva el calor, sino que también absorbe el ruido.

Para el aislamiento, generalmente se utilizan aislantes foil de diferentes marcas. Para las líneas principales se elige un recubrimiento de espesor de 3 a 10 mm. Para los canales de distribución será adecuado un material de 25-30 mm de espesor.

En edificios de una planta, el aire caliente se dirige de abajo hacia arriba, por lo que los conductos de aire pueden empotrarse en el suelo. En construcciones de dos plantas, la red de conductos puede tenderse por el techo de la primera planta o en el espesor del entrepiso.

Los conductos de aire deben estar aislados obligatoriamente. El material aislante no solo conserva el calor, sino que también absorbe los sonidos.

En este caso, el aire caliente se suministra al primer piso desde el techo. Las salidas de los conductos en el segundo piso se ubican en la parte inferior de las paredes interiores y en el suelo. El retorno también se coloca de manera diferente.

En el primer piso, las aberturas para recoger el aire enfriado están a nivel del suelo. En el segundo, por el contrario, cerca del techo. Aquí se acumulan las masas de aire sobrecalentado, que luego pasan al retorno.

Ventiladores para asegurar la circulación del aire

Las masas de aire dentro de las tuberías se transportan de forma forzada. Esta operación la realizan ventiladores de tipo canal especiales. El equipo se instala tanto en los conductos de retorno como en los de suministro. Además, la mayoría de las veces también son elementos estructurales del calentador de aire.

Al elegir un ventilador, además de las características técnicas, es recomendable tener en cuenta los siguientes parámetros:

• posibilidad de trabajar a diferentes revoluciones;
• mínimo nivel de ruido;
• ausencia de sensibilidad a las fluctuaciones de voltaje;
• equipamiento con sistema de arranque suave;
• posibilidad de regulación suave de la velocidad del equipo.

Hay que entender que los ventiladores son responsables del rendimiento de presión del equipo, en esencia, lo determinan. Por lo tanto, los parámetros técnicos del equipo deben corresponder exactamente a las características específicas del sistema en cuestión.

Esquema de instalación de un ventilador intraconducto dentro del conducto de aire: 1 – ventilador de tipo axial; 2 – calentador de aire construido con tubos de cobre y placas de aluminio; 3 – distribuidor de aire con compuertas que cambian la dirección

Distribución de flujos: rejillas y difusores

Todos los conductos de aire que llegan a la habitación se conectan a rejillas de ventilación o difusores. Estos elementos están destinados a separar los flujos de aire destinados a calefacción, ventilación y aire acondicionado, así como a distribuir uniformemente los flujos de aire dentro del local.

Se fabrican dispositivos de suelo, pared y techo, entre los cuales se pueden encontrar modelos con lamas ajustables móviles.

Compuertas y válvulas internas de los conductos

Los elementos están destinados a ajustar la capacidad del sistema de calefacción. En los conductos de suministro se instalan obligatoriamente compuertas de mariposa. Los dispositivos regulan la presión de las masas de aire que entran en diferentes habitaciones y permiten fijarla si es necesario.

Las distintas secciones de los conductos se equipan con válvulas. Se instalan obligatoriamente válvulas de admisión que regulan la entrada de aire desde el exterior.

Además de las válvulas que controlan la entrada y salida del flujo de aire, los sistemas de ventilación se equipan con válvulas de extracción de humos y análogos cortafuegos. En caso de incendio, impiden la propagación del fuego y de los gases que favorecen la combustión, y evacuan el hollín y el monóxido de carbono de las habitaciones.

Equipo para preparación del aire

Teniendo en cuenta que la calefacción por aire a menudo se combina con sistemas de aire acondicionado, el tratamiento del aire se convierte en una opción muy demandada. En este caso, la estructura se equipa con diversos filtros: de carbón, mecánicos, electrostáticos.

Purifican el aire de todo tipo de impurezas. Adicionalmente, se pueden instalar humidificadores, ionizadores, anemostatos de ventilación, esterilizadores, deshumidificadores y equipos similares.

Así es como se ve un difusor que distribuye uniformemente los flujos a la salida del conducto.

Sistemas de control automático

La calefacción por aire por sí sola, y especialmente combinada con ventilación y aires acondicionados, se considera un sistema bastante complejo. Para coordinar su funcionamiento se utilizan unidades de control automático que permiten cambiar rápida y precisamente los parámetros de funcionamiento del sistema.

Si es necesario, el propietario puede establecer las características que desee, obteniendo el microclima más confortable para él en el hogar.

Las unidades de control difieren en funcionalidad y se seleccionan individualmente para cada sistema de calefacción específico. Una automatización bien seleccionada permite no solo controlar completamente la calefacción por aire, sino también cambiar de forma remota las configuraciones programadas, distribuir zonificadamente los flujos de aire e integrar la calefacción en el sistema de hogar inteligente.

Particularidades de realizar un cálculo adecuado

A pesar de las afirmaciones de los falsos expertos, calcular la calefacción por aire por cuenta propia es muy difícil. Esta tarea solo está al alcance de especialistas.

El cliente solo puede verificar la presencia de todos los puntos del proyecto, que incluyen:

• Determinación de las pérdidas de calor de cada una de las habitaciones calefaccionadas.
• Tipo de equipo de calefacción con indicación de la potencia necesaria, que debe calcularse en función de las pérdidas de calor reales.
• Cantidad requerida de aire caliente teniendo en cuenta la potencia del dispositivo de calefacción seleccionado.
• La sección necesaria de los conductos de aire, su longitud, etc.

Estos son los puntos principales del cálculo del sistema de calefacción. Lo correcto sería encargar el proyecto a especialistas. Como resultado, el cliente recibirá varias opciones de cálculo, de las cuales podrá elegir y llevar a cabo la solución que más le guste.

El sistema de calefacción por aire – es una estructura compleja compuesta por muchos elementos. Para su cálculo es mejor recurrir a profesionales; para familiarizarse con los componentes, vale la pena estudiar detalladamente el esquema (+)

Conclusiones y video útil sobre el tema

¿Por qué elegir la calefacción por aire?

Cómo calcular usted mismo el sistema de calefacción por aire:

Fundamentos de la instalación de calefacción por aire en una vivienda particular:

La calefacción por aire se encuentra entre los sistemas seguros, económicos, extremadamente duraderos y fiables. Precisamente por eso se vuelve cada vez más demandada. Instalar el sistema por uno mismo es bastante sencillo, pero realizar cálculos adecuados difícilmente se logrará.

Los posibles errores conllevarán una disminución de la eficiencia del sistema, corrientes de aire constantes y otras consecuencias desagradables. Lo óptimo es obtener un proyecto elaborado profesionalmente y, si se desea, llevarlo a cabo con las propias manos.

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