INSTALACIONES-2 TEMA 4.- CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE UNA VIVIENDA DEPARTAMENTO DE CONSTRUCCIONES ARQUITECTÓNICAS TEMA 4.- CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE UNA VIVIENDA CURSO 07-08 4º C Profesor: Dr. D. Julián Domene García

La transmisión a través de sus cerramientos TEMA 4 INTRODUCCIÓN Para mantener constante la temperatura interior de un local calefactado, hay que suministrar al mismo en cada instante, una potencia calorífica que equilibre el balance entre las pérdidas de calor que experimenta el local, debidas a: La transmisión a través de sus cerramientos A las entradas de aire exterior por ventilación e infiltraciones Y las ganancias suministradas al local. 2

Transmitancia térmica en puentes térmicos TEMA 7 U - Transmitancia térmica cerramientos Transmitancia térmica en puentes térmicos 3 3

Transmitancia térmica en puentes térmicos Uc- transmitancia térmica de la cubierta Transmitancia térmica en puentes térmicos Us - transmitancia térmica de las soleras 4

Emisores de calor 5

TEMA 4 EJEMPLO DE CÁLCULO Se dispone de una vivienda unifamiliar de 129 m² de superficie útil, ubicada en la comarca del Vallés Occidental, provincia de Barcelona. Cuyas características geometricas se pueden observar: 6

TEMA 4 EJEMPLO DE CÁLCULO 7

TEMA 4 EJEMPLO DE CÁLCULO La cubierta es inclinada a dos aguas, con ensamblamiento cerámico y una superficie de 225,4 m². El techo está compuesto de: En la parte inferior, enlucido de yeso de 800 kg/m³ Bovedilla cerámica de 16 cm con una resistencia térmica de 0,23 m² ºK/W Hormigón en masa con áridos ligeros de 1600 kg/m³ Encima se hallan dispuestas unas placas de poliestireno expandido, con una conductividad 0,034 W/m ºK Sobre el aislante hay un desván seguido de una cubierta con ensamblamiento cerámico 8

EJEMPLO DE CÁLCULO El muro está constituido de la siguiente manera: Enlucido exterior de cemento, cuya densidad aparente es 2.000 kg/m³ Ladrillo hueco normalizado de 15 cm de espesor y 1.200 Kg/m³ Cámara de aire de 5 cm de espesor Ladrillo hueco normalizado de 10 cm de espesor Un enlucido de yeso de densidad aparente 800 kg/m³ El suelo de la vivienda está constituido por cuatro materiales diferentes: Mosaico, con Us = 0,41 W/m ºK Mortero de cemento de densidad aparente 2.000 kg/m³ 20 cm de hormigón de áridos ligeros de la misma densidad Grava rodada de densidad 1.700 Kg/m³ 9

TEMA 4 EJEMPLO DE CÁLCULO Las ventanas y puertas acristaladas (exteriores), son de carpintería de madera y doble cristal con cámara de aire de 6 mm, cuya transmitancia térmica es 3,26 W/m ºC. La superficie total acristalada es de 25,2 m² para las ventanas exteriores y de 6,8 para las puertas acristaladas que lindan con el exterior. Existen dos puertas de madera de pino opaca. Una linda con un local no calefactado y la otra con el exterior. Sus transmitancias son 1,98 y 3,49 respectivamente. 10

¿Calcular la carga térmica que necesitará la vivienda. TEMA 4 EJEMPLO DE CÁLCULO La tabiquería interior está formada por tabicón de ladrillo hueco, guarnecidas y enlucidas de yeso por ambas caras. Las puertas interiores son de madera de pino chapadas por las dos caras y opacas. ¿Calcular la carga térmica que necesitará la vivienda. 11

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO UM = Transmitancia térmica en W/m² K S=axb, siendo a y b, dimensiones en longitud y anchura de cada paramento Ii = factor de infiltración o permeabilidad de la carpintería Li = Longitud de las juntas Ca= Calor específico del aire (0,306 kcal/hm³ o 0,35 W/m³) ti =temperatura interior del local (según RITE, entre 20 y 23ºC) te=temperatura exterior. UNE 24045 (UNE 100001/85) Is= incrementos por intermitencia y orientación 12

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO QT Es la carga térmica de transmisión de calor (potencia calorífica disipada) a través de los cerramientos. 13

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO QV = Es la carga térmica total de ventilación que tiene en cuenta las pérdidas que se producen por: Infiltraciones de aire a causa de la permeabilidad de los cerramientos. Necesidades de ventilación en recintos cerrados. 14

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 7 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO QV = Es la carga térmica total que tiene en cuenta las pérdidas que se producen por: Interrupciones de servicio Orientación 15

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO Con el objeto de evitar el sobredimensionamiento de las instalaciones, hay que tener en cuenta la generación interna de calor en los recintos, cuando ésta es permanente, es decir, continuada. Las aportaciones internas de calor se deben generalmente a: Iluminación Ocupación Fuentes caloríficas diversas Por lo tanto, el balance final, será: 16

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO Condiciones de diseño: Servicio de calefacción ininterrumpido, con reducción nocturna Temperatura interior 20º C, HR-75 % Temperatura exterior -1º C, HR-95 % Velocidad del viento 22,32 km/h 17

CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES TEMA 4 CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES 18

Cálculo de superficies de los cerramientos: TEMA 7 Cálculo de superficies de los cerramientos: Salón comedor: Muro exterior: 47,33 m² Ventanas y puertas: 19 m² Suelo y Techo: 8,8x5,4 = 47,77 m² 19

Siguiendo el mismo procedimiento de cálculo, se obtienen las tablas: TEMA 4 CÁLCULO SUPERFICIES Siguiendo el mismo procedimiento de cálculo, se obtienen las tablas: MUROS VENTANAS Y PUERTAS SUELO Y TECHO TABIQUE DE 8 CM TABIQUE DE 18 CM PUERTA PRINCIPAL BAÑO 3,86 0,36 5,36 COCINA 10,45 2,31 11,36 DORMITORIO 1 14,68 2,59 10,33 DORMITORIO 2 19 13,64 DORMITORIO 3 9,63 10,8 DORMITORIO 4 20,16 15 VESTIBULO PASILLO 1,68 14,74 4,68 3,91 4,80 20

BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO TEMA 4 BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO La transmitancia térmica de los cerramientos, obtenidos según el CTE; DB-HE-1, son: Cerramiento U (w/m² k) Muro exterior 1,08 Ventanas 3,3 Puerta vivienda 3,5 Cubierta 0,35 Suelo 0,5 Tabique 8 cm 2,069 Tabique 18 cm 1,59 Puerta interior 1,68 21

TEMA 4 Las pérdidas por transmisión térmica de los cerramientos, son: Salón comedor: Local Cerramiento Superficie U Δt QS Salón-comedor Muro exterior 47,33 1,08 21 1.079,4 Ventanas 19 3,3 1.316,7 Suelo 47,77 0,5 15 358,2 Techo 0,35 351,1 Pérdidas en el salón 3.105,4 W 22

Descripción del cerramiento A locales no calefactados Siguiendo el mismo procedimiento de cálculo: TEMA 4 Descripción del cerramiento Superficie m² U W/m² K ΔT ºC Pérdidas (W) Al exterior A locales no calefactados BAÑO Muros 3,86 1,08 23 96,4 Ventanas y puertas 0,36 3,3 27,3 Suelo 5,36 0,5 15 40,2 Techo 0,35 43,1 Subtotales 207,0 TOTAL 207 COCINA Muros 10,45 1,08 21 238,3 Ventanas y puertas 2,31 3,3 160,1 Suelo 11,36 0,5 15 85,2 Techo 0,35 83,5 Subtotales 567,1 TOTAL 567 DORMITORIO 1 Muros 14,68 1,08 21 334,8 Ventanas y puertas 2,59 3,3 179,5 Suelo 10,33 0,5 13 67,1 Techo 0,35 75,9 Subtotales 581,47 TOTAL 581 23

Descripción del cerramiento A locales no calefactados TEMA 4 Descripción del cerramiento Superficie m² U W/m² K ΔT ºC Pérdidas (W) Al exterior A locales no calefactados DORMITORIO 2 Muros 19 1,08 21 433,3 Ventanas y puertas 2,59 3,3 179,5 Suelo 13,64 0,5 13 88,66 Techo 0,35 100,25 Subtotales 801,71 TOTAL 802 DORMITORIO 3 Muros 9,63 1,08 21 219,6 Ventanas y puertas 2,59 3,3 179,5 Suelo 10,8 0,5 13 70,2 Techo 0,35 79,4 Subtotales 548,7 TOTAL 549 DORMITORIO 4 Muros 20,16 1,08 21 423,4 Ventanas y puertas 2,59 3,3 179,5 Suelo 15 0,5 13 97,5 Techo 0,35 157,5 Subtotales 857,9 TOTAL 858 VESTIBULO Y PASILLO Tabique 8 cm 4,68 2,06 8 ------ 77,5 Tabique 18 cm 3,91 1,59 50,0 Puertas 1,68 1,98 ----- 26,6 Puerta principal 4,80 3,5 19 319,2 Suelo 14,74 0,5 11 81,04 Techo 0,35 126,35 Subtotales 526,59 154,1 TOTAL 681 24

TEMA 4 Por incrementos, las pérdidas serán: Pérdidas por interrupción. Se calculan en función de la clase de servicio y de un coeficiente, CA, que tiene un valor: Pero para que la puesta en régimen se realice en una hora aproximadamente, debe incrementarse en un 10 % en viviendas. Existen también valores tabulados que nos dan en % el aumento de energía necesaria 25

Pérdidas por orientación. Se calculan según: TEMA 4 Pérdidas por orientación. Se calculan según: 26

Por lo tanto: TEMA 4 Local Q QT Intermitencia Orientación Salón Baño 3.105 1,10 NO 1,1 3.757 Baño 207 SE 1,05 239 Cocina 567 678 Dormitorio 1 581 N 1,15 735 Dormitorio 2 802 NE 1,125 993 Dormitorio 3 549 S 1,0 604 Dormitorio 4 858 SE 1,05 991 Vestíbulo 681 1,05 787 SUMA TOTAL 8.784 W 27

Pérdidas por infiltraciones: TEMA 4 Pérdidas por infiltraciones: Existen dos métodos: Método de las superficies Método de las rendijas El primero, viene condicionado por la existencia de datos de ensayos en laboratorio de las carpinterías, poco usado en nuestro caso. El segundo, trata sobre el caudal de aire infiltrado que pasa a un local a través de los huecos sometidos a la acción del viento, y viene dado por la expresión: 28

Pérdidas por infiltraciones: TEMA 4 Pérdidas por infiltraciones: Para 22,32 km/h del viento, el coeficiente li, será: 29

Pérdidas por infiltraciones: TEMA 4 Pérdidas por infiltraciones: Li, se calculará, para el salón comedor: 1,10 1,10 5,50 1,00 (1,1+5,5)2 + (1,1+1)2 = 17,6 m 30

Pérdidas por infiltraciones: TEMA 4 Pérdidas por infiltraciones: Por lo tanto para el salón-comedor: El valor será: Qi = 3,65x17,6x0,35x21 = 472,16 W Siguiendo el proceso de cálculo, se obtiene la tabla: 31

Pérdidas totales en la vivienda: TEMA 4 Pérdidas totales en la vivienda: Pérdidas totales= pérdidas por transmisión + pérdidas por infiltraciones: Local QSI Infiltraciones QT Salón 3.757 472 4.229 Baño 239 22 261 Cocina 678 56 734 Dormitorio 1 735 127 862 Dormitorio 2 993 213 1.206 Dormitorio 3 604 53 657 Dormitorio 4 991 278 1.269 Vestíbulo 787 110 897 SUMA TOTAL 10.115 W 32

Pérdidas totales en la vivienda: TEMA 4 Pérdidas totales en la vivienda: Pérdidas totales= pérdidas por transmisión + pérdidas por infiltraciones - aportaciones internas En nuestro despreciaremos estas aportaciones de calor, con lo que: CARGA TÉRMICA TOTAL = 10.115 W = 10,115 KW 33