Para un correcto uso del aire acondicionado necesita saber...

Como funciona:

Un equipo de aire acondicionado traslada el calor al exterior desde el interior del edificio. El refrigerante del sistema absorbe el exceso de calor y lo envía hacia una batería exterior a través de una tubería. Un ventilador expulsa el aire a través de la batería caliente, trasladando el calor del refrigerante al exterior.
Al desaparecer el calor del aire del interior, esta zona se refrigera.

¿Qué parámetros controla el equipo de aire acondicionado?

Temperatura
Es evidente, pero también muy importante: el aire acondicionado elimina el calor del aire, por lo que el termómetro señala una temperatura más fresca.

Humedad
El aire de nuestro entorno natural contiene humedad en forma de vapor, y el nivel saludable de humedad relativa del aire se sitúa entre el 40-60%. La capacidad del aire acondicionado de contener vapor de agua depende sobremanera de su temperatura: el aire cálido puede atrapar más humedad que el fresco. Como el aire cálido atraviesa las baterías frías del sistema de aire acondicionado, el exceso de humedad desaparece del aire al condensarse en las baterías, recogiéndose en forma de líquido en el sistema.

Pureza del aire
El aire está repleto de partículas diminutas: polvo, polen, humo, contaminación, bacterias, esporas y otras muchas impurezas. El sistema de aire acondicionado está dotado de un filtro que retiene tales partículas y devuelve al interior un aire depurado y más saludable.

Circulación del aire
Todos estos efectos beneficiosos no se repartirían de manera uniforme por los recintos si el sistema no renovase el aire de forma óptima. El ventilador y las rejillas del sistema deben ajustarse de forma que hagan circular el aire de manera uniforme en el lugar de instalación, pero sin expulsarlo directamente hacia las personas situadas junto a ellos.

¿ Cómo sacar el máximo partido de su sistema de aire acondicionado ?

Verifique el sistema para cerciorarse de que está limpio y de que sus alrededores están libres de suciedad. Repita la operación todos los meses y cambie el filtro cuando sea necesario.
Llame a un profesional para que inspeccione el sistema y verifique el nivel del refrigerante.
Retire todos los muebles de las proximidades de las rejillas y conductos del sistema.
Cierre puertas y ventanas y verifique su aislamiento.
Reduzca la velocidad del ventilador cuando el tiempo sea húmedo para eliminar la humedad del aire, lo que aumentará la sensación de frescor.
Lave la ropa o los platos, báñese o friegue los suelos al final del día o a primera hora de la mañana, ya que estas actividades producen humedad y aumentan la existente en el hogar, lo que obliga al sistema a funcionar a más potencia el aire acondicionado.
Lave la ropa con agua fría, cocine con el fuego más bajo posible y no abra el horno cuando tenga algo en él.
Baje las persianas y cierre las cortinas para evitar que la casa se caldee por la acción directa del sol.
Apague las luces cuando no sean necesarias. Tres cuartas partes de la electricidad que emplea una bombilla desprenden calor, no luz.
Mantenga todos los aparatos que producen calor lejos de los termostatos para que no los “engañen” y los obliguen a funcionar más tiempo del necesario.
Haga uso de un termostato programable para controlar el funcionamiento del sistema de aire acondicionado.

Historia del aire acondicionado

Le presentamos una serie de datos históricos sobre cómo se refrescaban nuestros antepasados en los días más calurosos del verano...

Lo que se conoce como canícula es el período comprendido entre principios de julio y mediados de agosto. El nombre romano se deriva de “dies canicula” (literalmente, día del perro), porque Sirio, la estrella de la constelación del perro, sale y se pone junto al sol en este período. Así, los romanos suponían que el efecto combinado de esta estrella y del sol provocaba un calor y una humedad opresivos.

El hielo y la nieve en la antigüedad. Hasta los griegos y romanos de a pie compraban hielo y nieve, que se transportaba a lomos de caballería. Sólo algunos privilegiados disponían de almacenes particulares de hielo, y los habitantes de las ciudades lo tenían que comprar en las tiendas. En Roma había pozos muy profundos que se llenaban de nieve y se cubrían con paja. La nieve se fundía y el agua formaba una capa de hielo al fondo, que se vendía a muy alto precio. Llegaba a ser más cara que el vino.

Hielo. En los siglos III y IV a. de C., el emperador Chu disponía en China de 94 siervos que suministraban hielo a la corte.

En el Próximo Oriente había almacenes de hielo ya en el año 1700 a. de C.: Zimri-Lin, señor de Mari (importante ciudad del Éufrates) mostraba su orgullo por haber erigido las dos primeras construcciones de este tipo en la cuenca de ese río, y Alejandro Magno levantó el primer almacén de hielo de la antigua Grecia.

Sombra. Como no había mucha sombra natural en la zona que ahora se conoce como Bagdad, el monarca Acadio Sargón tenía un sirviente que caminaba junto a él protegiéndole con un parasol, como se aprecia en un monumento erigido a una de sus victorias. La práctica se difundió hacia occidente, generalizándose en Egipto, y hacia oriente, hasta llegar a la India.

En Roma se democratizó este recurso y muchas mujeres de las ciudades utilizaban parasoles o lo que llamaba “umbracula”, una tela ligera extendida en una estructura de madera.

Baños y duchas. Nuestros antepasados consideraban el baño una actividad importante y divertida que practicaban a diario. Tras un entrenamiento agotador, un atleta griego se lavaba y refrescaba en la ducha; algunas duchas eran muy artísticas y tenían forma de boca de animal.

Aunque existían zonas naturales con agua, de gran tamaño, los baños eran muy populares. Además de los baños romanos, bien conocidos, se ha descubierto un baño de 4.500 años de antigüedad en Mohenjo-Daro, de más de tres metros de largo y tres metros y medio de profundidad. Las paredes estaban forradas de ladrillo y alquitrán.

Enfriamiento del agua. En el siglo II, Ateneo describió una práctica muy común en la India, que consistía en poner agua en los tejados de las casas por la noche para mantenerlas frescas.

Ciertas pinturas funerarias muestran esclavos egipcios abanicando unas grandes vasijas de agua de barro poroso. Con la evaporación, el contenido permanecía fresco.

También en Egipto, las mujeres colocaban recipientes de barro poco profundos llenos de agua sobre lechos de paja. La evaporación de la parte superior y los laterales, combinada con el descenso de las temperaturas nocturnas, congelaba el agua. Este fenómeno se debía a la escasa humedad del aire, que permitía la evaporación, o el sudor, y producía el enfriamiento.

Un desconocido babilonio del año 2000 a.de C. ordenaba que las paredes y suelos de su vivienda fueran rociadas de agua, lo que le aliviaba del calor, según el principio antes mencionado.

Y, una vez más, en la India era costumbre suspender alfombrillas húmedas de hierba sobre las aberturas de las casas expuestas al viento. Las alfombrillas se humedecían durante la noche y llegaban a producir en el interior una gran disminución de la temperatura.

Construcción de las viviendas. Los egipcios construían sus casas con adobe, lo que las mantenía frescas. Las ventanas eran pequeñas y se disponían frente a las puertas para propiciar las corrientes de aire. Los habitantes del antiguo y moderno Egipto tenían y tienen bocas de ventilación en el centro de los edificios para conseguir que el aire circule por el interior de las viviendas.

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TIPOS DE AIRE ACONDICIONADO

En el mercado existen multitud de tipos de sistemas de aire acondicioando, aquí trataremos los más comunes explicando su forma y funcionamiento, intentando detallar cuales pueden ser sus ventajas e inconvenientes. Esta descripción no debe tomarse como absoluta ya que para cada tipo existen diferentes variantes y siempre depende del lugar donde se vaya a realizar la instalación.

DOMÉSTICOS

De ventana: Aire acondicionado de ventana Una caja cuadrada contiene todas las partes funcionales del sistema. Debe colocarse en un boquete practicado a la pared de tal forma que quede una mitad del aparato en el exterior y la otra mitad en el interior. Ventajas: Bajo costo de instalación. Fácil mantenimiento. Inconvenientes: Suelen consumir un poco más de electricidad. Son, por lo general, ruidosos y en algunas comunidades no se permiten al tener que hacer un gran boquete en la pared del edificio.

Split (de pared): Split de pared Son los equipos que más se están instalando en la actualidad ya que presentan muchas ventajas frente a los de ventana y son relativamente económicos. La unidad que contiene el compresor del aire acondicionado se encuentra en el exterior del edificio y se comunica con la unidad interior (evaporador - condensador) mediante unos tubos por lo que el agujero que hay que practicar en la pared es relativamente pequeño. La variedad de potencias ofertada es muy amplia. Ventajas: Los niveles de ruido son muy bajos y son muy estéticos, sobre todo los de última generación. El mantenimiento es sencillo. Inconvenientes: Las instalación es más complicada que en los modelos de ventana por lo que su coste es mayor. Es difícil de colocar en determinados sitios, como parades pre-fabricadas.

Split (consola de techo): Cassete de techo Su funcionamiento es similar a los de pared aunque suelen ser de mayor capacidad. Su instalación es mas costosa y compleja. Ventajas: Elevada capacidad en un solo equipo de aire acondicionado(desde 36000 hasta 60000 BTU) muy indicados para grandes espacios. Inconvenientes: Elevado coste de instalación. Suelen ser algo más ruidosos.

Aire acondicionado portatil Portátil: Incorporan todo el sistema en una caja acoplada con ruedas de tal forma que se puede transportar facilmente de una estancia a otra. Dispone de una manguera flexible que expulsa el aire caliente hacia el exterior. Ventajas: No requiere de instalación. Se transportan con facilidad y emiten muy poco ruido. Inconvenientes: Suelen ser bastante caros si tenemos en cuenta la relación calidad-precio. No son muy potentes los aires acondicionados portatiles.

Centrales (compacto o tipo split usando fancoils): La idea es la misma que en los de tipo Split pero la instalación es mucho mayor. Se utiliza en acondicionamiento completo de edificios. Su coste es muy alto pero ofrecen un alto nivel de confort. Ventajas: Agrega mucho valor a la vivienda que cuenta con ellos. El mantenimiento es sencillo y espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Alto coste de instalación del aire acondicionado, utilización de conductos, plafones y techos rasos.

COMERCIALES

Split (consola de pared): Split de pared comercial Este modelo resuelve necesidades en comercios y locales pequeños como cibers-cafés, peluquerías, barberías, locales pequeños, etc. Ventajas: fácil instalación y relativamente bajo costo de la misma. Mantenimiento mas espaciado y relativamente fácil. Desventajas: Se deben aplicar en locales con pocas separaciones pues no cuentan con un tiro de aire muy fuerte. los locales deben tender a ser cuadrados en vez de muy "rectangulares" (un pasillo muy largo por ejemplo). Baja capacidad.

Split de techo comercial Split (consola de techo): Es ideal en pequeños locales y comercios, como panaderías, comercios con alta rotación de clientes y ambientes abiertos. Ventajas: Instalación relativamente sencilla y de bajo costo para el tipo de aplicación. Silencioso, y si queda bien instalado su aire acondicionado ayuda a la decoración de muchos ambientes comerciales. Generalmente se puede aplicar en lugares que ya se encuentran decorados sin afectar demasiado la apariencia del local. Inconvenientes: Mantenimiento tiende a ser mas periódico y frecuente en aplicaciones de ambientes de alta rotación de personas.

Centrales (compacto o tipo split usando fancoils): Conductos comercial Este diseño se aplica con mucha frecuencia en locales donde se requiere de un confort extra y de un mayor nivel de decorado. Ventajas: Da imagen de alto valor y diseño costoso. Alta estabilidad térmica y mantenimiento relativamente espaciado en el tiempo. Inconvenientes: Altísimo costo de instalación inicial, requiriendo de decoración y uso de plafones y techo rasos de alto costo de instalación. Uso obligado de conductos.

Roof-top: Las unidades Roof-Top destacan por su fácil instalación de aire acondicionado. Al tratarse de una unidad compacta, se elimina el trabajo de conexiones frigoríficas, y proporciona la máxima flexibilidad al permitir seleccionar entre la desembocadura de los conductos lateral e inferior.

BOMBA DE CALOR

TIPOS Y FUNCIONAMIENTO

El sistema de bomba de calor puede transmitir el calor del entorno hacia las dependencias que se pretenden calefactar. El calor generado puede utilizarse para calefacción y agua caliente sanitaria y aire aciondicionado.

El principio de funcionamiento es el mismo que usa un aparato frigorífico. Un refrigerador consigue enfriar un recinto ya que quita energía del aire interior, a baja temperatura, y la cede al aire exterior, a mayor temperatura, calentándolo.

Funcionamiento de la bomba de calor Si invertimos el funcionamiento de un refrigerador, enfriando el aire exterior y calentando el interior, obtenemos una bomba de calor. Por esta razón la mayoría de estos aparatos son reversibles y permiten refrigerar en verano y calefactar en invierno bomba de calor y aire acondicionado.

La bomba de calor se suele clasificar según el medio de origen y destino de la energía de tal forma que se denomina mediante dos palabras. La primera corresponde al medio que absorbe calor (foco frío) y la segunda al medio receptor (foco caliente). A continuación de describen algunos de estos tipos.

: BOMBA DE CALOR AIRE-AIRE Son las más utilizadas, principalmente en climatización y aire acondicionado.

BOMBA DE CALOR AIRE-AIRE

En este sistema, tanto la calefacción como la refrigeración del espacio acondicionado se consiguen mediante la inversión del flujo del fluido frigorífico (refrigerante con el que se carga el sistema de refrigeración) entre las baterías o intercambiadores denominados clásicamente evaporador y condensador. La inversión de este flujo se consigue mediante una válvula de 4 vías accionada mediante un termostato situado en el ambiente acondicionado.
Las baterías intercambiadoras dejan de denominarse evaporador y condensador, debido a que actúan tanto una como la otra efectuando la doble función de evaporador y condensador, dependiendo de que el equipo esté trabajando en ciclo de calor o de frío. En un equipo bomba de calor aire-aire estas baterías se denominan:

Batería exterior: la que está efectuando las funciones de condensador en ciclo de frío y de evaporador en ciclo de calor. Está situada en el exterior del espacio acondicionado y de ahí viene su denominación.
Batería interior: situada en el interior del espacio acondicionado actúa como evaporador en ciclo de refrigeración y como condensador en ciclo de calor.

Ambas baterías son de tubo de aleta ya que se trata de intercambiadores aire-refrigerante debido a que el calor siempre se toma y se cede al aire (situado dentro y fuera del espacio acondicionado), de ahí el nombre de bomba de calor aire-aire. Actualmente los equipos bomba de calor aire-aire son del tipo compacto (package) o partidos (split). Sus capacidades oscilan entre las 4.500 y 20.000 frig/h y sus características fundamentales son: - La bomba de calor de este tipo cumple la doble función de calefactar y enfriar. En consecuencia con un solo equipo se pueden conseguir las condiciones de confort durante todo el año. - Las unidades tanto de calor como de frío para acondicionar un espacio determinado se consiguen mediante una sola fuente de energía (normalmente la eléctrica). - El calor suministrado por el equipo en el ciclo de calor es de dos o tres veces superior al absorbido por el equipo para su funcionamiento. - No se precisan chimeneas ni tomas de aire para que el equipo funcione. En consecuencia se reducen los costos de instalación.

BOMBA DE CALOR AIRE-AIRE

ESFUERZOS Y CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Por lo general, una bomba de calor tiene tres zonas de funcionamiento dentro de las cuales los componentes de la misma están sometidos a esfuerzos importantes. Estas zonas están definidas por las condiciones ARI de 7ºC y -7ºC. El material de las bombas no solamente debe estar concebido para su trabajo en estos puntos, sino que también debe estarlo para condiciones anormales, tales como:

Arranque en épocas muy frías.
Tensiones de alimentación extremas.
Averías de algún componente de bomba de calor y aire acondicionado.
Contaminación del refrigerante en mayor o menor grado.

Los equipos de diseño actual que se han probado en estas condiciones (además de las condiciones ARI) puede considerarse que gozan de una fiabilidad prácticamente asegurada.

Compresor El compresor es la parte fundamental de una bomba de calor. Su misión es bombear los vapores producidos en el evaporador a baja presión, y comprimirlos a alta presión. En consecuencia, la presión de alta (P.A.) y la presión de baja (P.B.) se producirán en función del sistema, de las temperaturas y de las posibles anormalidades que tengan lugar en el equipo de bomba de calor y aire acondicionado .

Cuando las P.A. y P.B. son elevadas nos encontramos en una zona donde la potencia eléctrica consumida es importante, lo que implica que los esfuerzos mecánicos a que se someten los cojinetes, cigüeñal, válvulas, etc., son importantes.
Otra zona de esfuerzos importantes se produce con una P.A. elevada y una P.B. débil. Con esa relación de compresión, la temperatura de descarga aumenta y el caudal de fluido frigorífico es bajo. En consecuencia se produce una mala refrigeración del motor eléctrico del compresor, acelerando la destrucción del compresor por vía química.
Un equipo diseñado para funcionar solamente en ciclo de refrigeración, lo hace solamente en el exterior de las zonas de esfuerzos elevados.

Cuando acontecen situaciones anormales de bomba de calor y aire acondicionado, tales como fuga de gas, filtros sucios, condensador sucio, falta de aire a través del evaporador o condensador, el punto de funcionamiento se sitúa entonces dentro de la zona de esfuerzos importantes y con el fin de proteger el compresor se montan las seguridades adecuadas (presostatos de alta, baja, etc.).

Compresor en ciclo de calor
Si en un equipo de refrigeración se procede a invertir el ciclo a fin de que trabaje proporcionando calor, se obtiene el siguiente diagrama de funcionamiento.

Puede verse que en este caso, el ciclo del sistema se sitúa en un punto más alejado que el tarado del presostato de baja del equipo concebido como refrigerador solamente. Las primeras bombas existentes en el mercado montaban un presostato de baja regulado para una presión mas baja que a su vez está ya situado en la zona de esfuerzos importantes de bomba de calor y aire acondicionado (nótese que el punto ARI -7°C no está situado en la misma).
Además de los esfuerzos enumerados que solicitan a una bomba de calor, éstas están sometidas a otro esfuerzo adicional que se produce durante la formación de hielo y el ciclo de deshielo. Esta zona está situada alrededor de los 0°C. Por encima de + 7ºC no existe formación de hielo y por debajo de -7°C se deposita en muy pequeña cantidad.
Durante el ciclo de deshielo, el funcionamiento del equipo de bomba de calor y aire acondicionado se sitúa en la zona marcada [DE]

Compruébese que tanto las zonas de formación de hielo sobre la batería exterior como la de deshielo no están situadas en lugares que se han denominado críticos. El esfuerzo que que solicita al compresor durante estos periodos es el derivado de las inversiones del ciclo y que viene motivado por variaciones de presión, temperatura y caudal de refrigerante. Por este motivo puede haber algún momento que el funcionamiento del compresor está situado en la zona de esfuerzos elevados.
En resumen, hemos encontrado tres zonas de esfuerzos.

1.º Los puntos ARI 7°C y -7°C que enmarcan perfectamente la zona de formación de hielo.
2.º Por encima de 7°C, es decir hacia los 13°C y más arriba se entra en una zona de temperaturas exteriores elevadas.
3.º Alrededor de los -15°C se encuentra la zona de temperaturas exteriores bajas.

En consecuencia una bomba de calor esta sometida a esfuerzos importantes en regiones que no quedan definidas por los puntos de medida 7ºC. y -7ºC. dentro de los cuales prácticamente todos los equipos de refrigeración funcionan correctamente. Debido a esto, es necesario que el compresor que se utilice en un equipo bomba de calor y aire acondicionado este diseñado de forma que:

Los arrollamientos del motor están preparados para soportar temperaturas mas altas de lo habitual.
Los elementos de protección de estos arrollamientos deben ser adecuados.
El aceite utilizado para la lubricación del compresor debe ser adecuado para que soporte las elevadas temperaturas a que se vera sometido sin sufrir transformaciones químicas.
La lubricación debe estar asegurada durante cualquier condición de funcionamiento asegurando la vida de todas las partes móviles y cojinetes, válvulas, válvula de inversión, válvulas de retención, etc.

El refrigerante debe mantenerse a su nivel adecuado tanto en ciclo de verano como de invierno para evitar golpes de líquido al compresor.
Actualmente, gracias a los ensayos efectuados sobre las condiciones de funcionamiento de una bomba de calor y aire acondicionado se puede disponer de compresores herméticos especialmente diseñados para trabajar en equipos bomba de calor. Se han tornado medidas tendentes a reforzar los cojinetes y dar mas superficie de paso a través de las válvulas. Los motores eléctricos disponen de un aislamiento mejor y la refrigeración del estator ha sido mejorada. Asimismo se utilizan en este tipo de compresores aceites de base mineral quo evitan una serie de problemas quo surgen cuando se utilizan aceites de refrigeración considerados estándar de bomba de calor y aire acondicionado.
Consecuentemente, estas mejoras permiten ampliar la zona de funcionamiento del equipo.

Conclusión
La bomba de calor AIRE-AIRE es cada día mas fiable y en consecuencia cada vez mas sencilla (o viceversa).
Los compresores mas robustos precisan menos órganos de protección. Los nuevos compresores desarrollados para aplicaciones de bomba de calor son mas compactos, mas ligeros, de mantenimiento mas fácil quel aire acondicionado, contienen menos aceite y refrigerante disuelto en él, son menos ruidosos, pueden funcionar dentro de unos límites de voltaje mas amplios, y resisten mejor la contaminación del circuito.
Por otro lado la tecnología electrónica permite disponer de paneles de mando de la bomba de calor donde los contáctores electromecánicos pueden reemplazarse por conmutadores electrónicos (triac) y toda la problemática del funcionamiento del equipo (protección contra funcionamiento en zonas de esfuerzos importantes tanto en alta como en baja, fallo de caudal a través de las baterías, filtros sucios, perdida de gas, temperaturas del refrigerante anormales, inicio y duración del deshielo solo cuando es realmente necesario como el aire acondicionado, conexión automática del frío o el calor según necesidades del local acondicionado, puesta en funcionamiento de las resistencias complementarias cuando esta a una temperatura exterior inferior a la de equilibrio, etc.), queda resuelta de una forma sencilla y quo abarata costos de reparación.

BOMBA DE CALOR AIRE-AGUA : Se utilizan para producir agua fría para refrigeración o agua caliente para calefacción y agua sanitaria.

BOMBA DE CALOR AIRE-AGUA

La bomba de calor extrae el calor del aire exterior y lo transfiere a los locales a través de un circuito de agua a baja temperatura.

Es un sistema clásico de acondicionamiento de aire,diferente al aire acondicionado que utiliza baterías frías y baterías calientes además de una "batería exterior" que se utiliza para eliminar o extraer el calor del exterior. En invierno, el evaporador de la maquina frigorífica se conecta a la batería exterior y el condensador a la batería caliente. El calor se extrae de una mezcla de aire exterior-aire de extracción que pasa por la batería y a través de la maquina eliminando sobre el aire que se introduce en el local por la batería caliente.
Este sistema se presta extremadamente bien a aplicaciones con maquinas centrifugas y a pistón tambiem de aire acondicionado. Cuando la temperatura exterior descienda por debajo de 4° C., el fluido que se hace circular a través de las baterías exteriores debe incorporar una solución anticongelante a fin de protegerlas. Asimismo debe instalarse un dispositivo de deshielo de la batería exterior.
Pueden efectuarse muchas variantes sin cambiar el principio básico de funcionamiento. Puede utilizarse una torre de agua para enfriar el agua de condensación en verano y concebirla además con baterías de aletas que puedan extraer el calor del aire exterior en invierno. Otra posibilidad es utilizar un enfriador de tipo evaporativo que funcione húmedo en verano y seco en invierno en verano de aire acondicionado.

BOMBA DE CALOR AGUA-AGUA : Permiten aprovechar la energía contenida en el agua de los ríos, mares, aguas residuales, etc.

BOMBA DE CALOR AGUA-AGUA

Utilizan como fuente de calor el agua superficial de ríos, lagos, etc. o agua subterránea. La temperatura de estas fuentes es prácticamente constante durante toda la estación de calefacción, lo que permite mantener un COP constante y elevado durante toda la temporada como el aire acondicionado.

En este tipo, tanto la calefacción como la refrigeración se efectúan mediante la inversión de los circuitos de agua entre el evaporador y el condensador de una planta enfriadora de agua. Este sistema precisa de una reserva de agua que se utiliza en verano para la condensación y en invierno como fuente de calor. Puede utilizarse con estos fines agua de un grifo, de pozos, lagos, etcétera. Las maquinas de refrigeración centrifugas o a pistón son ideales para este tipo de sistema.
El cambio de la producción de frío a la de calor se efectúa gracias a un simple sistema de válvulas al contrario que el aire acondicionado.