Instal·lacions de l’habitatge
2. Altres instal·lacions: calefacció, gas, aire condicionat i domòtica
Contingut
Instal·lació d'aire condicionat
El nostre cos ha de mantenir una temperatura constant, 37 oC, som de sang calenta i per això necessitem escalfar-nos. Podem vestir-nos amb roba d’abrigar per mantenir la temperatura, però clar, dins de casa nostra no és còmode. L’ideal seria mantenir una temperatura adequada a l’interior de casa per poder portar una roba còmoda i que ens permeti treballar, però quina és aquesta temperatura?
La temperatura que busquem és la de confort, aquesta temperatura depèn de la feina que estem desenvolupant, és a dir, no serà la mateixa en un gimnàs que a casa veient la tele. També es modifica amb la quantitat d’aigua que conté l’aire o humitat relativa.
Així podríem estimar una temperatura de confort pel 50% d’humitat relativa, a l’estiu de 25 oC i a l’hivern de 22 oC a l’interior del nostre habitatge.
Què passa quan escalfem l’aire? Estem disminuint la humitat relativa, és a dir, l’aire s’escalfa i puja la temperatura però és més sec, aquest fet no deixa d’arribar a ser incòmode. Ja hem vist que a 50% li correspon una temperatura de 25 oC. L’ideal seria controlar la temperatura i la humitat a la vegada però un sistema tradicional d’escalfament d’aire no ho fa.
Com es transmet la calor? La calor es transmet per conducció, radiació i convecció, i la seva conseqüència és l’augment de temperatura.
La conducció es refereix a la transmissió per contacte de dos sòlids, per exemple, quan nosaltres toquem un objecte a més temperatura que la nostra corporal notem que aquell objecte està més calent i la calor aniria de l’objecte al nostre cos, fins quan? Doncs fins que les dues temperatures fossin iguals.
La radiació no necessita cap mitjà material per transmetre’s, l’exemple el tenim en el Sol del qual rebem calor en forma d’ones electromagnètiques, però això si hem d’estar orientats cap a ell. Llavors si estem davant d’una font de calor a més temperatura que nosaltres rebrem calor només a la part de la superfície orientada.
La convecció es produeix quan un cos està calent i aquest està envoltat per un fluid, sigui gas o líquid, llavors es generen uns corrents del fluid que s’escalfa i puja i es refreda i baixa. Aquest fenomen s’observa al costat d’una muntanya on es genera un corrent d’aire de baix cap a dalt.
Tipus de sistemes de calefacció
* Calefacció elèctrica. Aquest sistema escalfa l’ambient molt ràpidament. No produeixen fum, ni gas ni olors. El consum energètic és elevat i s’aconsella per climes a temperats o per segones residències. El tipus és:
- Emissors tèrmics: Són plaques per les quals circula un fluid que s’escalfa i radia calor. Està construït amb alumini o ceràmica.
- Radiadors d’oli: Aquests radiadors triguen a escalfar-se. La calor es regula gràcies a un termòstat programable. El consum d’energia és elevat.
- Radiadors halògens: Emeten calor per radiació escalfant persones o objectes que estan al seu voltant. Estan indicats per habitacions petites com banys. La calor que donen és ràpida. No mantenen la calor durant molt de temps.
- Terra radiant: Es recomana per a climes freds. Es disposen resistències sota el terra que van emetent calor. Escalfen el terra de l’habitatge i proporciona una calor uniforme que no asseca l’ambient.
* Calefacció per gas. Aquest tipus de calefacció consisteix a cremar gas i aprofitar aquesta calor intercanviant amb un fluid que normalment és aigua. Té un rendiment alt. Emeten molt poc CO2 i baixes emissions de NOx.
- Calderes de gas: Serveixen per escalfar aigua sanitària i aigua per la calefacció.
- Estufes de gas: És el sistema més tradicional, generen calor a través de la combustió de gas butà. Tenen un problema de seguretat perquè consumeixen l’oxigen de l’habitació i no es recomanen per a llocs poc ventilats i d’una superfície inferior a 10 m2.
* Calefacció per aerotèrmica. Són bombes de calor que aprofiten l’energia gratuïta de l’aire exterior afavorint l’estalvi energètic. És un sistema de calefacció net que quasi no requereix manteniment. La inversió inicial és alta i en llocs freds requereix suport elèctric.
* Calefacció per biomassa. Són estufes que consumeixen matèria orgànica d’origen vegetal; llenya, estelles de fusta, ossos d’olives o “pellets”.
Instal·lació de calefacció per aigua.
La instal·lació escalfa aigua i intercanvia la calor (radiadors) amb l’ambient aconseguint mantenir una temperatura de confort gràcies al sistema de control.
* Elements. Els elements que componen la instal·lació són: generador de calor, circuit de distribució, emissors i un sistema de control.
- Generador de calor.- Aparell que transforma l’energia química del combustible (gas ciutat) en energia tèrmica i fa l’intercanvi a través d’una canonada a l’aigua que transporta aquesta calor fins al radiador o emissor.
Imatge 1. Parts de la caldera d’aigua. Diputació de Barcelona.
Els elements bàsics de la caldera són:
Cremador (1): crema el combustible i produeix una flama.
Cambra de combustió (2): és on es produeix la combustió generant temperatures properes als 2000 oC.
Intercanviador de calor (3): És on se cedeix la calor dels gasos al circuit interior d’aigua i condueix als gasos cap a la caixa de fums.
Caixa de fums (4): És la transició cap a la xemeneia on surten cap a l’exterior.
Retorn d’aigua: Presa per on torna l’aigua freda al circuit de distribució.
Sortida d’aigua (6): Sortida d’aigua calenta cap a la canonada de distribució.
Circuit d’aigua (3): És on s’escalfa l’aigua per radiació, conducció i convecció.
Les calderes que s’instal·len en l’actualitat són les de condensació, són calderes d’alt rendiment que aprofiten la calor latent de condensació (la calor per produir-se el canvi d’estat de gas a líquid) dels fums de la combustió. Una caldera de condensació expulsa els fums a 45 oC mentre que una caldera convencional els llença a 120 oC. Aquestes calderes estalvien entre un 25% i un 30% en el consum energètic i redueixen les emissions de CO2 i NOx en un 70%.
Al següent vídeo podràs observar d’una manera gràfica el funcionament de la caldera de condensació.
- El Circuit de Distribució: L’aigua surt de la caldera i és la que transporta la calor fins als radiadors o emissors mitjançant unes canonades de coure. Després torna a escalfar-se a la caldera. Per això ens cal un circuit de distribució que pot ser monotub o bitub.
Sistema bitub: Consta de dos circuits diferenciats que formen un recorregut tancat, un tub surt de la caldera i alimenta als radiadors amb aigua calenta en paral·lel i l’altre tub transporta l’aigua freda en paral·lel que surt dels radiadors cap a la caldera.
|
|
|
Imatge 2. Sistema de calefacció bitub. Diputació de Barcelona. |
|
|
|
Imatge 3. Sistema de calefacció monotub. Diputació de Barcelona. |
- Sistema de Control: Consisteix a mesurar la temperatura a un lloc determinat i comparar-la amb la consigna o temperatura objectiu, si és més gran, llavors la calefacció para i si és més petita continua escalfant.
Perquè escalfi correctament, el circuit d’aigua ha de trobar-se a 1,2 bar.
La temperatura del termòstat no hauria de superar els 21 oC durant el dia i a la nit tenir-la regulada a 17 o C.
Per últim hem de tenir cura que el circuit d’aigua no contingui aire, ja que això faria que un radiador no s’escalfés. Llavors de tant en tant hem de purgar els radiadors, podem obrir un caragol situat a la part dreta del radiador i deixar obert fins que no surti aigua, llavors tanquem i revisem la pressió a la caldera, si estem a 1,2 bar ja hem acabat i si no obrim la vàlvula d’entrada d’aigua al circuit fins que veiem que el manòmetre marca 1,2 bar
GAS
El gas natural és una comoditat a què molts no poden renunciar. És un gas que prové del petroli i del carbó, per tant és un combustible fòssil que dóna una energia no renovable.
La composició
El seu principal component és el metà al 79 - 97 % (en composició molar o volumètrica). Conté altres gasos com età (0,1 - 11,4 %), propà (0,1 - 3,7 %), butà (< 0,7 %), nitrogen (0,5 - 6,5 %), diòxid de carboni (< 1,5 %).
Ús del gas
En l'àmbit domèstic s’utilitza per a la cuina i pel sistema de calefacció, es crema i ens aprofitem de la seva calor. Presenta alguns perills com que no es pot detectar si hi ha un escapament, per això es posa un additiu que li dóna olor d'ous podrits per ser detectat. Els perills que presenta la seva utilització se solucionen seguint les normes que han de complir les instal·lacions, el manteniment dels aparells i la ventilació d’on estan instal·lats.
La instal·lació
La instal·lació del gas va sempre per fora de l’edifici, per evitar acumulacions i que puguin haver-hi explosions.
La instal·lació de cada usuari comença a partir d’una clau general de pas que ens permet tallar el subministro de gas a tot l’habitatge. Al costat de la clau de pas es situa el comptador i ens indica els metres cúbics de gas que hem consumit.
A partir del comptador tenim les derivacions que ens porten el gas a l’aparell que el consumeix. Aquests són la caldera i la cuina, i cadascú ha de portar la seva clau de pas.
La cuina ha d’estar degudament ventilada, normalment, a la porta que dóna al safareig es disposa d’una reixeta a sota i altre a dalt per a tenir una circulació d’aire.
La instal·lació de gas és pràcticament igual a una d’aigua freda. Al plànol següent podem veure la clau de pas general i les de pas de cada aparell.
|
|
|
Imatge 4. Representació instal·lació de gas sobre el plànol. Cidead. Ministerio de Educación i Culrura. |
AIRE CONDICIONAT
Condicionar l’aire significa modificar les seves característiques de temperatura i humitat relativa.
L’aire té un contingut d’aigua determinada, això s’expressa en % i s’anomena humitat relativa. Si pugem o baixem la temperatura d’aquest aire provocarà una variació en el contingut d’aigua. Els diagrames psicomètrics ens donen els valors de les propietats i magnituds d’aquest aire i podem fer càlculs sobre quina potència necessitaríem per baixar la temperatura amb un cabal d’aire determinat. Podem fer servir la calculadora en línia.
Com refredem l’aire?
L’aparell d’aire condicionat conté un fluid capaç d’evaporar-se a temperatura ambient absorbint la calor de l’habitació, es comprimeix mitjançant un compressor i es torna a canviar a líquid i s’expandeix per tornar a repetir el procés en un circuit tancat.
Tipus d’aparells d’aire condicionat
Els més utilitzats a escala domèstica són els aparells d'aire-aire. Estan formats per dues unitats, una unitat compressora (exterior) que té la funció de comprimir el gas refrigerant i una unitat evaporadora (interior) que dóna l’aire fred per la condensació.
Aquest sistema es presenta en dues modalitats, aparell unitari acoblat a una finestra o aparell partit Split separant l’evaporador del condensador.
|
|
Imatge 5. Unitat condicionadora d’aire unitària. UPM |
|
|
Imatge 6. Unitat condicionadora d’aire partida (split). UPM |
És molt habitual instal·lar splits o unitats d’aire condicionat partides pels habitatges i dimensionar la seva potència per refredar una habitació que normalment és el saló – menjador.
Càlcul de la potència del nostre equip per una habitació
El càlcul és complicat, ja que hem de tenir en compte: la conductivitat de les superfícies, l’orientació de l’habitació, la ventilació, i el coeficient d'intermitència.
A vegades, no per més complicat o acurat és més exacte. També podem utilitzar un mètode més simplificat que s’expressa en el següent vídeo.
L’objectiu d’aquest càlcul és determinar la potència (els Kw) que necessitarem per refredar l’ambient.
INSTAL·LACIÓ DE DOMÒTICA
Pixabay
Observant la imatge podríem fer la nostra definició de domòtica. La domòtica és el control dels diferents electrodomèstics a través del mòbil. Potser cal afinar una mica més.
També podríem dir que la domòtica és la branca de l’enginyeria i arquitectura que s’ocupa de l’automatització de l’habitatge amb l’objectiu de millorar la gestió energètica i la qualitat de vida dels seus habitants, ajudant-se de sensors i sistemes informàtics de control.
Un element molt important de la domòtica és el sensor. Aquest element s’encarrega de donar la informació necessària al sistema de control perquè actuï a través d’un actuador que acostuma a ser un motor.
Quins tipus de sensors hi ha?
Sensor de temperatura, Humitat, Sensors de gasos CO, CO2 i qualitat de l’aire, Sensor de Fum, Sensor d'inundació, Sensor de presència i moviment, Mesurador de consums d’energia, Sensor de lluminositat, Sensor de vent o anemòmetre, Sensor de pluja, Sensor de trencament de vidres, Sensor de contacte de portes i finestres.
Aquests sensors ens donen informació per conèixer l’estat del nostre habitatge a distància i poder actuar en conseqüència.
Què és el que podem controlar?
La domòtica ens dóna servei sobre el benestar, l’estalvi, la seguretat, les comunicacions i l’accessibilitat.
* Control de seguretat: Vigilància a distància per telèfon o internet, alarmes mèdiques, alarmes tècniques (incendi, fum, inundació), alarmes de SOS de pànic i 3a edat.
* Control d'il·luminació: Regulació de la il·luminació, encesa i apagat. En detectar presència es poden encendre els llums. Podem controlar el llum amb el mòbil o a través d'internet.
* Control de moviment: Podem controlar el moviment de persianes, tendals i portes.
* Control d’aparells: Podem controlar electrodomèstics i encendre’ls en franges horàries amb tarifació més barata.
* Control de rec: Activem el sistema quan el sensor d’humitat ens indiqui la necessitat.
* Control de climatització: Aquí es pot tenir un sistema que ens controli tota la climatització de l’habitatge depenent de les condicions exteriors.
Parts d’un sistema domòtic
El sistema domòtic està format pels següents elements:
* Sensors: Ens informen de l’estat del sistema. Estan dissenyats per donar-nos la informació d’una magnitud física.
* Unitat de control: Gestiona la informació que rep dels sensors i amb un programa decideix què ha de fer.
* Actuadors: El senyal li arriba de la unitat de control i s’engega o s’apaga actuant sobre un element concret com; una porta, una persiana, un tendal, una llum, una alarma, etc.
* Xarxa de comunicació: Són els elements que transporten les dades dels sensors a la unitat de control i als actuadors del sistema. Pot ser sense fils o bé arribar directament per cable.
Exemple d’una casa domòtica. Unitat mòbil Aragón TV.
Exemple d’instal·lació domòtica a l’abast de tothom. Visualitza el vídeo.