miniatura|La Unitat gestor de Aire controla gairebé tots els paràmetres en l'estudi HVAC . Les sigles HVAC corresponen a l'acrònim anglès de Heating, Ventilating and Air Conditioning (calefacció, ventilació i aire condicionat), que engloba el conjunt de mètodes i tècniques que estudien i analitzen el tractament de l'aire quant al seu refredament, escalfament, (des)humidificació, qualitat, moviment, etc.
Climatització La climatització consisteix a crear unes condicions de temperatura, humitat i neteja de l'aire adequades per a la comoditat i la qualitat de l'aire interior dins dels espais habitats.
La normativa espanyola defineix climatització com: donar a un espai tancat les condicions de temperatura, humitat relativa, qualitat de l'aire i, de vegades, també de pressió, necessàries per al benestar de les persones i / o la conservació de les coses. Es pot apreciar que s'ha abandonat qualsevol referència a l'aire condicionat, per ser una expressió que, encara que correcta, pot prestar-se a equívoc, ja que la majoria de la gent sembla entendre que es refereix exclusivament a la refrigeració (climatització d'estiu), tot i que seria més lògic es referís al condicionament de l'aire en totes les èpoques, estiu i hivern.
Així doncs, la climatització comprèn tres factors fonamentals: la ventilació, la calefacció, o climatització d'hivern, i la refrigeració o climatització d'estiu.
A partir d'aquesta definició es desprèn que el concepte climatització equival al que en anglès es diu Heating, Ventilating and Air Conditioning, o per les seves sigles HVAC, expressió en la qual apareixen tres conceptes separats: ventilació i calefacció per una banda i aire condicionat de l'altra, després es suposa que, en anglès, això últim s'entén exclusivament com refrigeració. Per evitar la confusió que pot produir prendre la traducció anglesa literalment, la norma espanyola, evita el concepte aire condicionat.
La climatització pot ser natural o artificial, tot i que en els paràgrafs següents es tractarà exclusivament de l'artificial.
Condicionants de la Climatització 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. 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 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 i a 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.
Sistemes de climatització Classificació per l'abast de la instal·lació 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 ambdós casos (calefacció i refrigeració), els aparells petits tenen menys rendiment que els grossos, de manera que, la suma de diversos per diferents locals, pot consumir més energia que un de sol més potent i centralitzat.
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.
Instal·lacions de climatització Una instal·lació de climatització pot ser completa o parcial. La climatització completa tracta l'aire dels ambients en tots els seus paràmetres: neteja (ventilació, filtrat), temperatura (d'estiu i d'hivern), humitat i de vegades, fins a la pressió.
Serà parcial quan no tracti més que algunes d'aquests paràmetres i total quan tracti tote ells. Un sistema parcial molt comú és el de calefacció per aigua calenta, exemple de climatització només d'hivern i que no tracta l'aire de ventilació. Un altre, els "condicionadors de finestra", que només funcionen per a climatització d'estiu i, a més, no solen fer-ho massa bé pel que fa a la ventilació, ni a la humitat relativa de l'aire, el control és deficient, especialment en climes humits.
Parts de la instal·lació 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.