¿Qué es un sistema HVAC y cómo funciona? Lo que necesitas saber

Los sistemas HVAC son esenciales para los hogares de los Estados Unidos. Sin embargo, no todos son iguales.

Son muchas variedades que satisfacen las necesidades de diferentes hogares y climas.

Siga leyendo para aprender todo sobre los diferentes tipos de sistemas HVAC, cómo funcionan y cuáles debe usar para su hogar.

¿Qué es un sistema HVAC?

Los sistemas HVAC son un elemento básico en millones de hogares en todo el mundo. El acrónimo HVAC se refiere a los sistemas de calefacción (H), ventilación (V) y aire acondicionado (AC).

El término abarca varios sistemas de calefacción y refrigeración, incluidos hornos, acondicionadores de aire, chimeneas y sistemas de ventilación. Un sistema HVAC puede ser cualquiera de los siguientes:

Horno

Un horno es un sistema compuesto por cuatro componentes principales, que incluyen:

• Quemadores: entregan y queman combustible
• Intercambiadores de calor: absorben el calor del combustible en llamas
• Un soplador: sopla aire a través del intercambiador de calor para calentar el aire.
• Una chimenea: elimina los subproductos gaseosos y los escapes al aire libre.

El sistema genera calor mediante el uso y la quema de combustible, luego distribuye el calor generado por toda la casa a través de los conductos.

Hay dos tipos principales de hornos: a gas y eléctricos. Los hornos eléctricos a menudo se combinan con bombas de calor, mientras que los hornos de gas generalmente acompañan a los acondicionadores de aire.

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Aire acondicionado central

Los acondicionadores de aire centrales funcionan como un sistema de conductos que enfría su hogar de manera eficiente a través de una unidad exterior, una unidad interior y conductos en toda su casa.

El sistema extrae la energía térmica de su hogar y la transfiere al aire exterior. Estos sistemas son comunes en hogares con conductos preexistentes.

Bomba de calor

Las bombas de calor son populares, opción energéticamente eficiente en viviendas de zonas de clima templado. Aunque muchas personas asumen que el sistema es específicamente para calefacción, es capaz de calentar y enfriar.

El sistema funciona como un acondicionador de aire y tiene los mismos componentes. En el verano, las bombas de calor eliminan el calor de su hogar.

Y en el invierno, agregan calor a su hogar. Ellos “intercambian” calor de un área a otra con gas refrigerante comprimido, que absorbe y libera calor. El gas comprimido fluye de un lado a otro entre las unidades interior y exterior.

Aunque pueden calentar y enfriar, las bombas de calor a menudo se complementan con hornos eléctricos. El horno eléctrico agrega calor adicional si alguna vez hace demasiado frío para que la bomba de calor funcione de manera efectiva.

Bomba de calor mini-split sin ductos

Los sistemas sin ductos, incluidas las bombas de calor mini-split, son opciones populares en casas y apartamentos sin ductos existentes. Dado que la instalación de conductos requiere una renovación considerable, los sistemas sin conductos son una gran alternativa.

Estos sistemas funcionan mejor para calentar o enfriar una sola habitación o «zona» en su hogar. Funcionan de manera similar a los acondicionadores de aire centrales y las bombas de calor por conductos, ya que tienen una unidad interior y otra exterior.

Pero, en lugar de distribuir el aire caliente o frío por toda la casa, va directamente a la habitación con la unidad interior. Dado que los minisplits sin ductos se saltan los ductos, son mucho más eficientes que los sistemas con ductos.

Otras opciones

Además de los populares sistemas HVAC, existen algunas opciones más para calentar y enfriar su hogar. Algunas de estas opciones alternativas incluyen:

• Bombas de calor geotérmicas: también conocidas como bombas de calor de fuente terrestre; estas unidades son altamente efectivas para calentar y enfriar su hogar. Ellos extraer calor del suelodonde la temperatura es estable y constante.

• Unidades de aire acondicionado de ventana: los acondicionadores de aire de ventana consisten simplemente en una sola unidad con todo en una caja. Las unidades generalmente se montan o instalan en una ventana y extraen energía de un tomacorriente eléctrico tradicional.

• Unidades de aire acondicionado portátiles: los acondicionadores de aire portátiles, como su nombre lo indica, se pueden mover fácilmente de una habitación a otra. Requieren ventilación a través de una ventana o una pared, generalmente con una manguera de escape. Piense en ellos como una unidad de aire acondicionado de ventana con ruedas en su piso.

• Chimeneas: Las chimeneas de gas y eléctricas son otras opciones para calentar su hogar. Dependiendo de su elección, la chimenea generará calor mediante electricidad o gas.

• Ventiladores para toda la casa: se instalan en el techo entre el ático y la sala de estar. El ventilador jala el aire a través de su hogar, ventilando el ático mientras trae aire fresco desde las ventanas abiertas.

¿Cómo funciona un sistema HVAC?

La mayoría de los sistemas HVAC hacen lo mismo, pero funcionan de manera diferente.

HVAC para calefacción

Hay algunos sistemas HVAC diferentes que pueden calentar su hogar de manera efectiva. Por lo general, los propietarios de viviendas utilizan un horno o una bomba de calor para lograr un ambiente cálido y confortable.

Hornos

Si su hogar tiene un horno para calentar, usa energía eléctrica o quema una fuente de combustible. Generalmente, los hornos queman gas natural, pero algunos modelos usan propano o aceite en su lugar.

Bombas de calor

Una bomba de calor funciona de manera diferente a un horno para generar calor. Técnicamente no genera su calor. En cambio, absorbe el calor del exterior y luego lo transfiere al interior, calentando así la casa.

Este intercambio de calor del exterior al interior es posible con el ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Incluso en climas fríos, el aire exterior retiene algo de calor que una bomba de calor puede capturar y usar para calentar su casa.

HVAC para refrigeración

Para enfriar su hogar, puede usar varios sistemas HVAC. Las opciones principales para enfriar hogares de manera eficiente son los acondicionadores de aire y las bombas de calor. La forma en que estos dos dispositivos enfrían tu hogar es prácticamente la misma.

Ambas unidades usan refrigerante, un elemento crítico en el sistema de enfriamiento. El refrigerante cambia entre líquido o gaseoso, según la etapa del ciclo de refrigeración por compresión de vapor.

Su sistema HVAC regula las presiones del refrigerante dependiendo de dónde se encuentre en el sistema. La unidad interior absorbe el calor ambiental del aire y lo enfría. Luego, el refrigerante fluye hacia la unidad exterior y su presión cae. Luego libera el calor al aire libre.

El sistema cicla, haciendo el viaje de adentro hacia afuera repetidamente. A medida que la presión del refrigerante se ajusta y el refrigerante fluye, el sistema elimina eficientemente el calor de su hogar.

Una vez más, las bombas de calor y las unidades de aire acondicionado utilizan este mismo proceso para enfriar su hogar. Pero las bombas de calor también pueden funcionar a la inversa, trayendo calor del exterior al interior durante las temperaturas más frías.

Nota: Dada la similitud de los dos sistemas, comparten muchas ventajas y desventajas. La instalación inicial de cada uno puede ser costosa. Pero ambas opciones son altamente eficientes, lo que se traduce en menores costos de funcionamiento.

HVAC para ventilación

La ventilación es una parte clave de muchos sistemas HVAC, especialmente acondicionadores de aire centrales, bombas de calor y hornos de gas.

Un componente clave en los sistemas de calefacción y refrigeración centrales son los conductos. Es lo que transfiere el aire calentado o enfriado por toda su casa desde su conexión directa al sistema.

Además, los tiros de chimenea y las chimeneas de ventilación también pueden formar parte del sistema de ventilación. Estos componentes afectan a los hornos porque requieren un lugar para descargar el exceso de calor y expulsar los gases peligrosos.

Nota: Ciertos equipos HVAC pueden requerir ventilación que salga por el costado de la casa en lugar de por encima. El propósito de esto es evitar que la condensación de humedad regrese al sistema mismo, lo que puede dañarlo a largo plazo.

Partes de un sistema HVAC

Los sistemas HVAC constan de varios componentes, cada uno de los cuales trabaja en conjunto con los demás para alcanzar el objetivo general. Dependiendo del sistema en cuestión, es posible que algunos componentes de nuestra lista a continuación no estén presentes.

conductos

El sistema de conductos de su sistema HVAC es fundamental para dispersar el aire caliente o frío por toda la casa. Muchas casas nuevas incorporan conductos desde el principio, lo que simplifica el proceso de integración de calefacción y refrigeración central.

Nota: La instalación de conductos es costosa.

La red de conductos se conecta al sistema en sí, transportando aire desde el sistema HVAC a varias partes de su hogar. Generalmente, los conductos son tubos metálicos o sintéticos aislados.

Venteos de suministro y retorno de aire

Las ventilaciones de retorno y suministro de aire también son componentes clave en su sistema HVAC.

Las ventilaciones de suministro están ubicadas en su piso y suministran aire frío o caliente a las habitaciones de su hogar. Se conectan a su unidad HVAC a través de conductos.

Por otro lado, las ventilaciones de retorno permiten que el aire de su hogar regrese al sistema para fines de calefacción o refrigeración. Estos conductos de ventilación suelen estar en las paredes cerca del techo. Extrae el aire de su hogar hacia el sistema principal a través del filtro.

Nota: Los conductos de ventilación de retorno y suministro son esenciales para mantener una temperatura constante y cómoda en su hogar.

Ventilaciones de escape del horno

Estas rejillas de ventilación son cualquier área de salida donde se ventila el calor de su hogar. Anteriormente mencionamos los conductos de humos y las chimeneas, que son tipos de salidas de escape.

Los extractores de aire eliminan los olores, la humedad y los humos de un área particular de su hogar. Luego, los ventiladores impulsan el aire fuera de su hogar a través de las rejillas de ventilación.

Filtros de aire

El filtro de aire en su sistema HVAC es importante para el funcionamiento óptimo del sistema y para mantener un aire limpio y saludable. El aire extraído de su hogar se mueve a través del filtro de aire a medida que pasa por el sistema. El filtro elimina el polvo, la caspa de las mascotas, el polen, los patógenos y otras partículas pequeñas del aire.

Los sistemas HVAC suelen tener filtros estándar de 1 a 4 pulgadas de espesor que capturan las partículas que pasan por el sistema. Algunos sistemas tienen múltiples filtros para ayudar a purificar el aire. Su unidad HVAC puede tener un filtro MERV o HEPA, según la marca.

Además, algunos fabricantes incorporan tecnología de purificación de aire, como luces UV, para ayudar a eliminar partículas peligrosas como patógenos en el aire.

Humidificadores y deshumidificadores

Cuando pensamos en los sistemas HVAC, muchos de nosotros no nos damos cuenta de que los humidificadores y deshumidificadores también tienen su lugar en el sistema. Además de refrigeración y calefacción, muchos sistemas HVAC tienen capacidades de deshumidificación o humidificación.

En escenarios donde el aire de la casa es demasiado seco, el sistema puede agregar humedad para llevar el aire de su casa al nivel de humedad correcto. Por otro lado, en climas húmedos, el deshumidificador puede funcionar horas extras para mantener su hogar cómodo y seco.

Estas dos adiciones pueden ser una parte vital de todo el sistema, ya que reducen la carga del equipo.

Termostatos

El termostato en su hogar es el timón de su control de temperatura sobre el sistema HVAC. Comunica sus ajustes a través del sistema, diciéndoles a los componentes qué hacer y cuándo.

Si su sistema es muy complejo y necesita comunicarse con varios dispositivos, pueden ser necesarias múltiples entradas eléctricas. Algunos sistemas HVAC tienen termostatos inteligentes que permiten un control optimizado (a veces incluso un control remoto inalámbrico), especialmente los modelos líderes en la industria altamente eficientes.

Componentes eléctricos

Mientras que el termostato es la cara del aspecto eléctrico de su sistema, el tablero de control, por otro lado, trabaja entre bastidores para que todo funcione sin problemas.

Nota: Cada componente de su sistema HVAC necesita comunicar información de manera efectiva con otras partes del sistema.

Si tiene una unidad de velocidad múltiple o variable, esto se vuelve especialmente importante, ya que el sistema se ajusta automáticamente a la temperatura. Los circuitos y controles eléctricos administran la totalidad de este aspecto de su equipo HVAC.

Soplador

El soplador en su equipo HVAC hace exactamente lo que parece: sopla aire caliente o frío a través de los conductos hacia su hogar. También puede escuchar que se lo conoce como «motor del ventilador».

El motor del ventilador es responsable de forzar el aire acondicionado a través del sistema de conductos y fuera de las rejillas de ventilación en las habitaciones de toda la casa.

Compresor

El compresor es el corazón del sistema en bombas de calor y unidades de aire acondicionado. Su función es bombear y regular la presión del refrigerante que, como hemos aprendido, es una parte crítica del acondicionamiento del aire.

Dado que desempeña un papel tan importante en el sistema y funciona constantemente mientras el sistema está en uso, es propenso a fallas y requiere un mantenimiento de rutina para evitar problemas.

Serpentines de evaporador y condensador

En bombas de calor y unidades de aire acondicionado, encontrará bobinas de evaporador y condensador. Cada uno maneja diferentes lados del ciclo de enfriamiento. El serpentín del evaporador se encarga de eliminar el calor y la humedad del aire interior para bajar su temperatura.

Por otro lado, la bobina del condensador toma el calor y lo libera al exterior.

Los serpentines son los encargados de absorber y transferir el calor. Las bobinas pueden fluctuar dramáticamente en tamaño dependiendo de la eficiencia del sistema.

Unidad exterior

Las bombas de calor y las unidades de aire acondicionado (excepto las unidades portátiles y de ventana) tienen una unidad exterior y otra interior. La unidad exterior suele ser lo primero que nos viene a la mente cuando pensamos en el sistema HVAC físico, ya que suele estar a la vista.

Dentro de la unidad exterior, encontrará el ventilador, que proporciona flujo de aire, y el compresor y la bobina del condensador. Aquí es donde se dispersa el calor del interior de su hogar.

Unidad interior

La unidad interior de su sistema HVAC es responsable de enfriar el aire. Atrae el calor y elimina la humedad del aire dentro de su hogar. La unidad interior contiene los serpentines del evaporador y un filtro.

Si bien solo ciertos sistemas HVAC tienen una unidad exterior, todos tienen una unidad interior. Ya sea un horno, una bomba de calor mini-split, un aire acondicionado portátil o una unidad central de aire acondicionado, todos tienen uno.

Por supuesto, la función de la unidad interior se ve diferente a la del horno, ya que calienta el aire. Sin embargo, no hay diferencia entre la función general del calefactor y la “unidad interior” ya que el sistema no tiene una parte exterior.

Quemador

El quemador del horno de gas es la parte donde el combustible se mezcla con el aire y se quema. Según el tipo de horno que tenga, puede funcionar con gas, aceite o incluso propano.

Intercambiador de calor

El intercambiador de calor en un horno de gas es una delgada barrera de metal situada entre el ventilador y la cámara de combustión. Separa el proceso de combustión del aire que respiras.

Nota: La separación es crítica porque el proceso de combustión produce un subproducto tóxico.

Tubo

Los hornos de gas requieren una chimenea, que escolta los gases de combustión fuera de su hogar de manera segura. La chimenea generalmente se alimenta a través de su casa y sube por el techo, donde expulsa gases por encima de la línea del techo.

¿Cuánto cuesta un sistema HVAC?

Los sistemas HVAC varían en costo dependiendo de una variedad de escenarios. Por ejemplo, el tamaño de su hogar, la calidad de los conductos (si corresponde), el clima local y la marca que elija afectan el costo final del sistema.

La siguiente tabla ofrece una idea general de los costos promedio para cada tipo de sistema. Debido a las grandes variaciones de las diferentes casas, sus costos pueden ser más altos o más bajos que los enumerados en la tabla.

Tipo de equipo Costo instaladoCalentador eléctrico$2,000 a $7,000Calentador a gas$3,800 a $10,000Aire acondicionado central$2,500 a $7,800Bomba de calor$3,800 a $10,000Bomba de calor mini-split sin conducto$1,800 a $10,000Aire acondicionado de ventana$150 a $800

La drástica fluctuación en el costo se debe a la gran variedad de escenarios. Por ejemplo, los acondicionadores de aire centrales vienen en varios tamaños, que van desde 1,5 toneladas hasta 5 toneladas.

Según el tamaño de su hogar, es posible que solo necesite una unidad de 1,5 toneladas. O, por otro lado, tal vez necesite una unidad de 5 toneladas. La diferencia de costo entre los dos es significativa, sin mencionar los otros factores que impactan directamente en el costo total del sistema.

Consulte nuestra guía sobre cómo calcular la unidad de aire acondicionado del tamaño correcto para su hogar si desea obtener más información al respecto.

Costos de mantenimiento de HVAC

El mantenimiento de su sistema HVAC es esencial para prolongar su vida útil. Dependiendo del sistema en cuestión, el mantenimiento puede incluir lo siguiente:

• Limpieza de drenajes, serpentines y elementos
• Supervisión de la presión del refrigerante
• Lubricación de piezas móviles
• Prueba de los controles de seguridad
• Inspección de conexiones, funcionalidad del termostato y funcionamiento del motor

La siguiente tabla revisa los costos anuales promedio de mantenimiento para cada tipo de sistema. Por supuesto, el coste final de mantenimiento puede ser mayor o menor dependiendo de si es necesario realizar reparaciones. Sin embargo, el gráfico ofrece una visión general de los costes medios.

Tipo de equipoCosto de mantenimiento anualCalefacción eléctrica$150 a $500Calefacción a gas$50 a $300Aire acondicionado central$100 a $500Bomba de calor$150 a $650Bomba de calor mini-split sin ductos$100 a $600, dependiendo del número de unidades interioresAire acondicionado de ventana$75 a $200

¿Cuál es la diferencia entre AC y HVAC?

La diferencia entre AC y HVAC es a lo que se refiere el acrónimo. HVAC abarca calefacción, ventilación y aire acondicionado. Por otro lado, AC simplemente se refiere al aire acondicionado.

Entonces, si ve ‘AC’ en referencia a un sistema HVAC, se refiere específicamente a un sistema de aire acondicionado. Si ve ‘HVAC’, podría estar refiriéndose a cualquier sistema bajo el paraguas general.

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Obtenga más información sobre su sistema

Aprender la descripción general de su sistema es solo la punta del iceberg. Cuando se trata de decidir qué sistema(s) HVAC es mejor para su hogar, hay varias cosas más a tener en cuenta. Por ejemplo, la eficiencia, las clasificaciones y el tamaño son factores importantes a considerar.

Sin embargo, ahora que tiene la base general de conocimiento establecida, aprender sobre otros aspectos de su sistema será mucho más fácil.