INSTALACIONES-2 TEMA 12.- CÁLCULO DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN

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1 INSTALACIONES-2 TEMA 12.- CÁLCULO DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN
DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS CURSO TEMA 12.- CÁLCULO DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN 4º C Profesor: Julián Domene García

2 TEMA 12 INTRODUCCIÓN Dado que el acondicionamiento higrotérmico de un edificio siempre se realiza con una fase de invierno consistente en la calefacción de los espacios, es obligado el cumplimiento de la ficha según el CTE. En cuanto a la fase de verano, la sistemática de cálculo es la misma, aunque en la realidad el sentido de flujo térmico no coincide, pero el concepto fundamental en el dimensionamiento de la instalación, es mas exigente que en las de calefacción, dependiendo además del uso que se le dé al local a tratar, afectando a la humedad, temperatura, filtraje del aire, etc. Es necesario tener presente que siempre se insistirá en la oportunidad de que se ejecute un buen aislamiento térmico (incluso sobredimensionado) en todos los paramentos y particularmente en los huecos acristalados en lugar de sobredimensionar los equipos frigoríficos de más potencia. 2

3 TEMA 12 3

4 Humedad relativa interior
TEMA 12 Verano: Temperatura interior Humedad relativa interior 4

5 Temperatura seca interior
TEMA 12 Invierno: Temperatura seca interior 5

6 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS El cálculo de la carga de verano e invierno de un acondicionamiento de aire de un local, es un problema complejo por la diversidad de factores variables a tener en cuenta. La sensación de confortabilidad varía, según: las personas, su metabolismo, edad, sexo, estado físico, ropa que usan, actividad que desarrollan en el local, condiciones atmosféricas exteriores, estación del año, características de edificación del local, etc. 6

7 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Un estudio realizado con millares de personas y en diferentes ciudades, sobre la condición ideal de lo que es confortable, en un intento de relacionar estadísticamente los factores de: temperatura, humedad, movimiento y pureza del aire Con los distintos grados de sensación de confortabilidad de esas personas, dio una zona central dentro del diagrama que relacionaba dichas magnitudes, llamados campos de bienestar especificados por la norma de ANSI/ASHRAE, correspondientes a condiciones ambientales de invierno y verano respectivamente y, en ambos casos, para individuos que desarrollen actividades fundamentalmente sedentarias. 7

8 TEMA 12 CAMPOS DE BIENESTAR Invierno Verano 8

9 TEMA 12 DATOS DE PARTIDA Al comenzar a calcular una instalación de aire acondicionado, es necesario reunir previamente los siguientes datos, que ahorrarán visitas e inspecciones al local: Horario de funcionamiento del local. Condiciones exteriores de base: temperatura y humedad en invierno y en verano. Grado de tolerancia para la temperatura y humedad interiores. Tipo de combustible deseado para la calefacción. Medio disponible para refrigeración del condensador: agua/aire. Temperatura del agua disponible y caudal. Características de la energía eléctrica, tensión. Dimensiones y situación de la sala de máquinas. Renovaciones de aire necesarias. Otras observaciones: sombras de otros edificios, usos de persianas o parasoles, color de las cortinas, velocidad del aire en la localidad y dirección más frecuente, etc. Planos del local: planta, sección y fachadas. Situación, latitud, altura, tipo de atmósfera (industrial, clara, etc.) Tipo de instalación deseada. Tipo de construcción, sección de paredes, suelos y techos. Tipos y características de cerramientos: ventanas, puertas, claraboyas. Uso del local. Condiciones interiores: temperatura y humedad en invierno y verano. Condiciones interiores de los locales contiguos. Densidad de personas por metro cuadrado o número exacto. Maquinaria instalada y horarios de funcionamiento. Iluminación instalada y horario de funcionamiento. Otros aparatos como estufas, hornos, etc., y sus características Fuentes de carga latentes como baños, duchas, depósitos y su temperatura. 9

10 CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA
TEMA 12 CONCEPTO DE CARGA TÉRMICA Se denomina así a cualquier agente cuyo efecto sea el de modificar la temperatura seca o humedad absoluta del espacio acondicionado. Las cargas pueden ser: sensibles (la que modifica la temperatura seca del local) latentes (si la modificación afecta a la humedad absoluta del mismo) internas (es decir producidas por agentes del interior de los locales) externas (las producidas por agentes del exterior) La carga total será la suma algebraica de cada una de las cargas presentes. 10

11 TEMA 12 La temperatura del cuerpo humano entre 36 y 37 ºC, hace que desprenda calor al ambiente en el que se encuentra (carga sensible) y no es prácticamente afectada por la actividad. En cambio los ocupantes de un lugar por el proceso metabólico, es decir por la ocupación o actividad que desarrollen, producen un aporte de humedad que es necesario contabilizar (carga latente). Por lo tanto el calor sensible que las personas aportan, varía muy poco con la actividad que desarrollen, sin embargo el calor latente desprendido por un individuo es mucho menor en el caso de estar en reposo, que si se encuentran realizando un esfuerzo físico. Por ello es conveniente conocer tanto la ocupación de los locales a acondicionar, como su actividad. 11

12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Los agentes originarios de las cargas son: Cerramientos opacos: muros, tejados, cubiertas y tabiques. Cerramientos semitransparentes: vidrio. Ocupantes. Iluminación. Otros equipos eléctricos Ventilación y/o infiltración. Aportaciones por transmisión Como sabemos, se realizan mediante las fórmulas: Q = SxUx(Te –Ti) Pérdidas frigoríficas en verano Q = SxUx(Ti –Te) Pérdidas caloríficas en invierno Los coeficientes de transmitancia U (W/m²k), serán los mismos en los dos casos, calculándose según el CTE, ya conocido. Correspondientes a cada uno de los agentes que originan la carga. 12

13 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Aportaciones por radiación Resulta necesario tener presente que las cargas de ventanas en una vivienda pueden llegar a ser del orden del 90 % del total del balance térmico del espacio cerrado. Para obtenerlas el sistema consiste en multiplicar los metros cuadrados de superficies de ventanas, en cada una de las orientaciones, por los coeficientes de radiación correspondientes. Como superficies de ventanas se adoptarán los huecos de la pared donde estén instaladas. Los valores medios de ganancia de calor sensible a través de éstos, son: 13

14 TEMA 12 Nota: estos valores se prevén para carpinterías sencillas y vidrios normales. Se aplicarán coeficientes de reducción del 0,5 al 60 %, para otros casos 14

15 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Calor desprendido por las personas Como norma general puede considerarse que una persona produce unas 110 kcal/h, divididas en: 54 en calor sensible 56 en latente Valor que puede variar según la actividad del local, hasta 140 kcal/h Para obtener el valor pues, se utiliza: Q = nº de personas x ganancia por persona 15

16 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Calor desprendido por la maquinaria instalada La simplificación que se realiza es grande, pero resulta efectiva. Tomamos la potencia de las máquinas y la transformamos en calor mediante: 1 CV = 0,736 kW 1 kW x 860 = kcal/h 16

17 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Caudal de ventilación-1 Nos referimos a los valores de infiltración a través de las carpinterías, y de renovación de aire del local debido a la presencia de personas y a la contaminación interior (UNE ). Se producirán por lo tanto, unas ganancias de calor en verano y unas pérdidas en invierno. Generalmente se considera solamente el calor sensible, y se calcula según: La relación volumen/persona oscila entre 15 y 25 m³/h Ce = calor especifíco del aire 17

18 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS Caudal de ventilación-2 Por otra parte, tenemos que tener en cuenta las renovaciones del local, en este caso, se calcula: La solución recomendable es la de comparar ambos valores y elegir el mayor de ellos. 18

19 Caudal de ventilación TEMA 12 CÁLCULO DE CARGAS FRIGORÍFICAS
En resumen, el volumen de impulsión debe ser igual a: Volumen de recirculación + Volumen exterior Se dimensiona definitivamente la máquina frigorífica con las demandas térmicas totales y el ventilador obtenido para dicho volumen de impulsión. Aunque la proporción de aire de impulsión y aire de retorno es variable según los tipos de instalación, una aproximación válida consiste en dimensionar el caudal de retorno con el mismo valor que el aire de impulsión. 19

20 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO 20

21 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO 1. Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente. 21

22 TEMA 12 22

23 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente. 23

24 TEMA 12 24

25 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor (ligera o pesada). Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes interiores que separan el recinto acondicionado del que queda sin acondicionar por el factor dado (ligera o pesada). . 25

26 TEMA 12 26

27 TEMA 12 Pared aislada, espesor > 20 cm
Pared sin aislamiento, espesor < 20 cm 27

28 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor (ligera o pesada). Multiplicar el total de m² de tejado o techo por el factor dado para cada tipo de construcción. 28

29 TEMA 12 29

30 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar los m² de superficie de ventanas, en cada una de las orientaciones, por el factor correspondiente. Multiplicar los m² de superficie de todas las ventanas de la habitación o recinto por el factor correspondiente. Multiplicar la longitud (metros lineales) de todas las paredes expuestas al exterior por el correspondiente factor. Multiplicar el total de m² de tejado o techo por el factor dado para cada tipo de construcción (ligera o pesada). Multiplicar los m² de suelo por el factor dado. Omitir este apartado si el suelo está directamente sobre terreno. 30

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32 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas. 32

33 TEMA 12 33

34 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado. 34

35 TEMA 12 35

36 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado. 8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado. 36

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38 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado. 8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado. 9. Sumar los ocho apartados anteriores. 38

39 TEMA 12 39

40 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO Multiplicar el número de personas que normalmente van a ocupar el recinto acondicionado por el factor dado. Como mínimo hay que considerar dos personas. Determinar en vatios la potencia total absorbida por la iluminación y equipo eléctrico restante que haya en el recinto acondicionado. 8. Multiplicar la anchura total (metros lineales) de puertas o arcos que, estando continuamente abiertos, comunican el recinto acondicionado con el que esta sin acondicionar por el factor dado. 9. Sumar los ocho apartados anteriores. Multiplicar la CARGA BASE DE CÁLCULO obtenida en el apartado 9 por el factor de corrección que corresponda, según se deduce del mapa. 40

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42 TEMA 12 INSTRUCCIONES A SEGUIR EN EL CÁLCULO DE CARGAS MEDIANTE UNA HOJA DE CÁLCULO EL RESULTADO OBTENIDO ES EL TOTAL DE LA CARGA DE REFRIGERACIÓN EN FRIGORÍAS/HORA. Para obtener los mejores resultados, debe seleccionarse el acondicionador o acondicionadores a instalar de forma que su potencia se aproxime lo más posible a la carga de refrigeración obtenida 42