La calefacción y el aire acondicionado zonificados deberían reducir el uso total de energía y el coste mientras se controla con precisión la temperatura en cada habitación o zona.
Estos son los puntos a favor de la climatización por zonas.
El inconveniente es el coste inicial, que suele oscilar entre los 2.000 y los 3.300 dólares dependiendo del número de zonas. Eso es sólo el coste del equipo de zonificación y la instalación. Si sustituye los componentes de HVAC, el coste será mucho mayor.
El coste completo de la zonificación de HVAC se encuentra a continuación.
Además del gasto, hay otro problema potencial: un sistema de zonificación mal diseñado puede desperdiciar toda la eficiencia energética potencial que está diseñado para crear. Más sobre esto en el apartado de Buen y Mal Diseño.
Ahora, con los contras de la calefacción y refrigeración por zonas fuera del camino, nos complace informar que un sistema correctamente diseñado se pagará por sí mismo en el ahorro de energía. Y estar más cómodo en las distintas zonas de su casa siempre es agradable.
¿Qué es un sistema de climatización por zonas?
Un sistema zonificado es un único sistema HVAC que sirve a dos o más zonas, en lugar de dos sistemas HVAC separados. Sus componentes son:
1 sistema HVAC: Un horno combinado con un aire acondicionado, y una bomba de calor y un manipulador de aire son los dos más comunes.
De 1 a más de 20 compuertas motorizadas para controlar el flujo de aire a cada zona: Dependiendo del diseño de los conductos, el sistema puede requerir una compuerta para cada rama principal del tronco o rama más pequeña. Una de las ventajas de instalar un sistema por zonas cuando se construye la casa es que puede diseñarse con menos compuertas que las que suele requerir una adaptación.
Vea nuestra Guía de compra de conductos para obtener información sobre los conductos y su funcionamiento en un sistema de HVAC.
Las compuertas pueden controlarse para que se abran por completo o se cierren, o bien puede instalarse un controlador de modulación con un coste adicional para abrir las compuertas parcialmente para satisfacer la demanda de calefacción y aire acondicionado de cada zona.
Supervisión y control de la temperatura en cada zona: Hay varias formas de monitorizar y controlar las temperaturas de las zonas.
Opción 1: Termostatos – El método más sencillo es tener un termostato en cada zona que monitorice y controle la temperatura.
Opción 2: Un termostato multizona y sensores en cada zona también pueden supervisar y controlar la temperatura en cada zona. Los sensores transmiten la información al termostato y éste controla si cada zona recibe calefacción o aire acondicionado.
La ventaja de un termostato multizona es que puedes controlar todo el sistema desde un solo lugar en lugar de tener que ir a cada zona para ajustar el termostato. Por supuesto, cualquier termostato WiFi monozona o multizona se puede controlar desde cualquier lugar con una app y un dispositivo inteligente.
Un profesional de la climatización con buena experiencia en la instalación de sistemas zonificados le ofrecerá un buen asesoramiento sobre la mejor combinación de sensores y termostatos.
Panel de control de la calefacción: Este panel recibe información sobre la temperatura deseada en cada zona. A continuación, controla las compuertas para producir un flujo de aire que satisfaga la calefacción y la refrigeración en cada zona.
Cableado/inalámbrico: Las compuertas suelen estar conectadas por cable al panel de control. Los sensores y termostatos pueden ser cableados o inalámbricos.
No estamos promocionando a Trane por encima de otras marcas, pero esta página explica los tipos de equipos utilizados en un sistema zonificado.
Buen y mal diseño del sistema zonificado
Un sistema HVAC que no está zonificado calienta y enfría todas las áreas de su casa siempre que está en funcionamiento. Es un poco como tener todas las luces de su casa encendidas cuando usted enciende cualquier luz. La electricidad utilizada para las luces de las habitaciones desocupadas se desperdicia.
La clave para el ahorro de energía utilizando un sistema zonificado es reducir o detener el aire calentado o enfriado que va a las habitaciones desocupadas. Por ejemplo, la calefacción de la zona de los dormitorios puede ajustarse a 60F durante el día y a 72F por la noche cuando las zonas de estar se bajan a 60F. Como puede imaginar, los termostatos programables ofrecen comodidad en un sistema zonificado.
Cuando se hace correctamente, la zonificación suele reducir el uso de energía entre un 20% y un 40%. La media para la mayoría de los hogares es del 30%. Cuanto más extremas sean las temperaturas de su clima, antes se amortizará un sistema zonificado y empezará a ahorrarle dinero de verdad cada mes.
Buen diseño del sistema zonificado
El ahorro de energía se consigue en un sistema zonificado reduciendo la potencia del sistema HVAC. Por lo tanto, un buen diseño comienza con un sistema de HVAC de dos etapas o de capacidad variable.
Los sistemas con dos etapas funcionan al 65% de su capacidad en baja y al 100% en alta. Por lo tanto, considere lo que ocurre si reduce la demanda de calefacción o refrigeración en varias zonas en un tercio, de modo que su casa necesitará aproximadamente dos tercios (66,7%) de la capacidad del sistema. Es decir, cerca del 65%. El sistema funcionará en fase baja la mayor parte del tiempo, reduciendo efectivamente el uso de energía y el coste en aproximadamente un tercio.
Este pdf se puede utilizar para ilustrar el punto. Los conductos se dividen para servir a tres secciones de la casa. Sin la zonificación, cada sección obtendría alrededor del 33,3% del flujo de aire todo el tiempo, para un total del 100%. No hay ahorro de energía allí.
Con un sistema zonificado como el mostrado, se podría ajustar un termostato multizona o termostatos para cada zona de manera que algunas áreas obtengan una cantidad desproporcionada del flujo de aire de calefacción o refrigeración, mientras se reduce la capacidad total. Por ejemplo, el piso superior podría recibir el 20% de la capacidad del sistema. La cocina/sala de estar podría obtener el 30% y el salón/comedor el 15%.
Eso suma un 65% en lugar del 100%, ideal para un sistema de dos etapas o de capacidad variable.
De nuevo, un diseñador de sistemas HVAC con experiencia será de gran ayuda. Ellos determinarán qué rangos de ajustes de temperatura se deben utilizar para las distintas zonas para garantizar que el sistema funcione a menor capacidad para reducir el uso de energía, pero aún así mantener cómodas las áreas ocupadas de su hogar.
Mal diseño del sistema de zonificación
Hay dos defectos principales del sistema con la zonificación.
1. Los sistemas de una etapa no deben ser zonificados. Los sistemas de una sola etapa no deben ser zonificados porque calientan o enfrían al 100% de su capacidad y el ventilador funciona a plena capacidad siempre que esté encendido. En primer lugar, no se puede reducir el uso de energía cuando el sistema funciona a plena capacidad.
En segundo lugar, cuando el soplador está moviendo el 100% de la capacidad de aire, ese aire tiene que ir a alguna parte. Si una o más zonas están cerradas, el exceso de aire saldrá por las que están abiertas.
El resultado será un exceso de aire calentado o enfriado forzado en las zonas abiertas. Esto hará que el sistema funcione en ciclos cortos pero frecuentes, lo que puede causar oscilaciones de temperatura y fallos mecánicos. Las habitaciones estarán demasiado calientes o demasiado frías. Por último, todo ese flujo de aire provocará ráfagas o silbidos en los conductos y podría dañar los conductos o provocar fugas.
2. No se deben utilizar conductos y compuertas de derivación.
Si está familiarizado con los sistemas zonificados, es posible que haya oído hablar de un conducto de derivación y una compuerta, como se muestra en la imagen anterior. El conducto de derivación se conecta en un extremo al tronco que suministra aire calentado o enfriado a las ramas zonificadas.
En el otro extremo, se conecta al pleno de aire de retorno donde el aire vuelve al horno para ser recalentado o re-enfriado. En el centro del conducto hay una compuerta. Cuando todas las zonas están abiertas, la compuerta está cerrada, al menos debería estarlo, para que no pase aire por ella. La compuerta se abre parcial o totalmente cuando una o más zonas están cerradas y la presión del aire se acumula en el sistema.
Este vídeo de This Old House muestra la instalación de un sistema por zonas con conducto de derivación y compuerta. El vídeo es útil para aprender cómo funciona un sistema de zonas. Muestra la instalación de una compuerta y las razones para usarla. Sin embargo, hemos argumentado en contra de un bypass, por lo que el video da «el otro lado de la historia»
Un bypass debe ser utilizado en un sistema zonificado de una sola etapa, o habrá problemas significativos de flujo de aire y de conductos. El exceso de aire empujado por el soplador cuando algunas compuertas están parcial o totalmente cerradas se devuelve a la cámara de aire de retorno a través del bypass. Esto elimina el chorro de aire forzado a través de las zonas abiertas.
¿Problema resuelto?
No. Aquí hay cuatro razones por las que los conductos de derivación no deben utilizarse en ningún sistema:
- No puede reducir la calefacción o la refrigeración en un sistema de una sola etapa que, por definición, funciona al 100% de su capacidad, por lo que NO hay ahorro de energía.
- Cuando el aire acondicionado está en funcionamiento, forzar el aire frío en el manipulador de aire puede hacer que la bobina del aire acondicionado se congele y funcione de forma muy ineficiente o que bloquee el flujo de aire por completo.
- La mayoría de las compuertas de derivación tienen peso en lugar de estar cableadas. Se denominan compuertas barométricas. Cuanta más presión de aire causan las compuertas cerradas, más aire es empujado a través de ella, y más se abre. Incluso cuando todas las zonas están abiertas, el aire encontrará su camino en el conducto de derivación, y la calefacción o la refrigeración de ese aire se desperdicia. Las compuertas de derivación electrónicas reducen parcialmente este problema.
- Las compuertas de derivación pueden acumular humedad, y el moho es el resultado inevitable.
Esta es nuestra opinión profesional, y está respaldada por los principales profesionales de la climatización. Si quiere explorar más el tema, este artículo de Energy Vanguard tiene una información excelente.
Sacamos a colación el tema porque es muy debatido entre los instaladores de HVAC. Si su instalador sugiere construir un sistema con un bypass, busque un nuevo instalador que se oponga a ellos. O, como mínimo, pídale al instalador que aborde las preocupaciones que hemos planteado. Y definitivamente lea el artículo de Energy Vanguard.
¿Es un sistema zonificado adecuado para usted?
Estamos a favor de los sistemas zonificados para los hogares si el sistema de HVAC es de dos etapas o de capacidad variable, y el soplador es de velocidad variable.
Más allá de eso, son útiles cuando usted tiene:
Áreas desocupadas: Las zonas de la casa están vacías durante largos y continuos periodos cada día o más.
Desequilibrio de temperatura: Algunas zonas de tu casa están demasiado calientes o demasiado frías. Por ejemplo, en verano, si un termostato solitario está en el primer piso de una casa de dos plantas, el primer piso estará cómodo y el piso de arriba estará demasiado caliente. También es posible que quiera que fluya más aire acondicionado a la cocina en verano cuando el horno esté encendido. En invierno, es posible que quiera que el calor extra llegue a otras partes de la casa si el termostato está situado cerca de una chimenea con un fuego rugiente. La zonificación permite calentar y enfriar de forma selectiva y con menos uso total.
Coste del sistema de zonificación de HVAC
Instalar el equipo de zonificación durante la construcción de una casa es mucho más fácil que adaptarlo, por lo que también es menos costoso. Aquí están los desgloses de costes:
- Termostatos multizona:de 130 a 600 dólares en función de las características, como si tiene un diseño básico o tiene una pantalla LCD a todo color, pantalla táctil o capacidad WiFi.
- Panel de control de zona:115 a 200 dólares según sus capacidades.
- Sensores de zona:28 a 45 dólares.
- Amortiguadores de potencia:85 a 175 dólares para amortiguadores para conductos de derivación redondos; 150 a 325 dólares para amortiguadores grandes y rectangulares para troncos grandes.
- Cableado:de 50 a 150 dólares por sistema dependiendo del número de zonas.
- Sujetadores, masilla y cinta para sellar los conductos:de 35 a 100 dólares o más por todo el trabajo dependiendo del número de zonas.
- Herramientas y equipo de seguridad:de 60 a 225 dólares por el trabajo dependiendo de la calidad de las herramientas compradas.
El total del equipo es de unos 485 a 725 dólares para un sistema de dos zonas y aumenta entre 150 y 300 dólares por zona adicional.
No recomendamos la zonificación de bricolaje porque se necesita experiencia para saber qué tamaños de conductos se requieren para una capacidad de flujo de aire adecuada, cuántas zonas son compatibles con su sistema de HVAC y qué tipos de amortiguadores satisfarán mejor sus necesidades.
Esta tabla muestra los costes típicos de instalación para los diseños de sistemas zonificados más populares.
| Número de zonas | Nueva construcción | Casa existente |
|---|---|---|
| Dos zonas | 1,500 a 1.850 $ | 2.000 $ a 2.500 $ |
| Tres Zonas | 1,850 a $2,100 | $2,200 a $2,850 |
| Cuatro Zonas | $2,000 a $2,500 | $2,650 a $3,300 |
| Zonas adicionales | De 225 a 350 dólares por zona | De 335 a 500 dólares por zona |
HVAC para casas de dos pisos: Zonificación de HVAC vs Dos Sistemas
Un diseño simple de dos zonas es efectivo para muchas casas de dos pisos donde los dormitorios están en el piso de arriba y la cocina y las áreas de estar están en el piso de abajo.
Sus opciones son un solo sistema de HVAC dividido en dos zonas, como hemos estado discutiendo o dos sistemas de HVAC separados, uno para cada nivel de la casa.
Cuando la zonificación de HVAC es mejor
#1 Está construyendo una casa. Un sistema HVAC más un equipo de zonificación cuesta menos que dos sistemas HVAC. Consulte nuestra guía principal de sistemas HVAC para ver los precios de cada tipo de sistema para comparar.
#2 Su sistema HVAC actual tiene mucha capacidad: Si su casa ya está construida y el sistema HVAC produce suficiente aire caliente y frío para ella, no necesita un segundo sistema. Sólo tiene que añadir el equipo de zonificación.
Cuándo es mejor tener dos sistemas
#1 Su sistema actual de HVAC no tiene suficiente capacidad. Su sistema funciona la mayor parte del tiempo, pero no puede enfriar adecuadamente en verano o calentar en invierno? Lo primero que debe hacer es que un técnico de HVAC compruebe los problemas más comunes. Los filtros sucios pueden ser la causa, y es fácil de solucionar. Un horno o una bomba de calor sucios también calientan y enfrían de forma inadecuada. Limpiarlos es otra solución fácil. A continuación, hay que inspeccionar los conductos. Si tiene fugas, debe sellarse para obtener el máximo flujo de aire. Es posible que el tamaño de algunos de ellos sea inadecuado y que el aire que llega a algunas partes de la casa sea demasiado escaso. Esas reparaciones cuestan menos que un sistema completo.
Si no tiene esos problemas, un segundo sistema de HVAC podría ser la solución ideal. Recomendamos crear dos zonas bloqueando permanentemente los conductos hacia lo que será la segunda zona. A continuación, instale un sistema mini-split sin conductos para dar servicio a la segunda zona. Consulte nuestra Guía de HVAC Mini Split para obtener detalles sobre los tipos, los pros y los contras y el coste.
Incluso en este escenario, añadir la zonificación al sistema podría funcionar. Por ejemplo, si un técnico de HVAC determina que su sistema actual es un 30% demasiado pequeño (un aire acondicionado de 3 toneladas cuando debería ser una unidad de 4 toneladas, por ejemplo, o un horno de 60.000 BTU cuando debería ser de 80K), esta es la solución de zonificación: Utilizar amortiguadores de zona para reducir la necesidad total de calefacción y refrigeración en un 30%. Esto no funcionará con un sistema de una sola etapa, pero es posible con HVAC por etapas. Como hemos dicho un par de veces, aquí es donde la información de un profesional de HVAC que puede inspeccionar su casa y sistema específico le ayudará a tomar la mejor decisión.
#2 Está construyendo una adición o convirtiendo el espacio del garaje / ático: Su sistema actual de HVAC probablemente no puede producir suficiente calor o aire acondicionado para el espacio adicional. También puede tener problemas de instalación de conductos. Para las adiciones y conversiones, ya sea un sistema convencional de división como una bomba de calor y un controlador de aire o un sistema de bomba de calor mini-split servirá el propósito.
Por cierto, el calentador de espacio es una buena manera de calentar una habitación como un garaje, lea nuestro Top Calentadores de Espacio (Opiniones y Guía de Compra) para más información.