CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN

Presentación del tema: "CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN"— Transcripción de la presentación:

1 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
F. Enríquez

2 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO El acondicionamiento de aire F. Enríquez

3 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO Condiciones de confort para el ambiente Los factores más importantes son la temperatura, la humedad, la velocidad del aire y la pureza del mismo. Todos estos factores se pueden controlar adecuadamente mediante una Instalación de climatización y ventilación. El cuerpo humano necesita evacuar constantemente calor procedente de su metabolismo. El flujo de calor suele oscilar entre W, dependiendo de la edad, sexo, tamaño de la persona y de la actividad que se esté realizando (sentado, ejercicio, etc). Las condiciones de Tª, humedad y velocidad del aire deben propiciar que esa evacuación de calor corporal sea la adecuada, ni excesiva ni deficiente. Por otro lado, es obvio que el aire que se respira debe ser de la mayor pureza posible, por lo que serán necesarias un número mínimo de renovaciones de aire en el recinto a climatizar. F. Enríquez

4 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO El movimiento de aire en los locales Para mantener unas condiciones de Tª y humedad confortables en un recinto, es necesario controlar el movimiento del aire en la sala, porque de ello depende que la distribución de temperaturas y la velocidad del aire sean adecuados. Distribución de Tª  Para el confort de las personas no es conveniente que haya mucha diferencia de Tª entre la cabeza y los pies, siendo recomendable en cualquier caso que la Tª a nivel de los pies sea algo superior a la Tª a nivel de la cabeza. En cualquier caso el gradiente térmico no debe ser de más de 2 ºC/m. Climatización en verano (refrigeración): El foco frío suele estar en zonas altas de la sala (rejillas distribución, split, techo frío…), y puesto que el aire frío pesa más que el caliente, este tiende a caer hasta el suelo, de manera que la distribución de Tª es más o menos homogénea respecto a la altura de la sala. Climatización en invierno (calefacción): Aquí si suelen presentarse problemas. Cuando el foco de calor se encuentra cerca del techo de la sala (caso de climatización con bomba de calor), el aire caliente tiende a subir por lo que se queda acumulado principalmente en la zona alta del recinto. Esto hace que con frecuencia el aire cerca de la cabeza de las personas se encuentre a unos 10ºC más que en los pies, lo cual no es recomendable. Son más recomendables por tanto los sistemas de calefacción cuyo foco de calor se encuentra próximo al suelo, como radiadores y sobre todo el sistema por suelo radiante. F. Enríquez

5 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO El movimiento de aire en los locales Velocidad del aire El aire a una velocidad excesiva suele ser molesto para las personas. En una sala climatizada siempre existe movimiento de aire, el cual es necesario para una correcta distribución de temperaturas. En el caso de climatizadores estáticos (suelo radiante, radiadores, techo frío) el movimiento del aire es suave, ya que este se realiza por convección de manera natural. Sin embargo en el caso de climatizadores con ventilación forzada (máquinas de conductos, splits) el aire suele impulsarse a una gran velocidad, y es necesario mantener un control de las corrientes de aire en las zonas de la sala ocupadas por personas. Los valores recomendados para la velocidad del aire suelen oscilar entre los 0,13 y los 0,18 m/s. F. Enríquez

6 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO La pureza del aire. El aire exterior de ventilación En un recinto cerrado se generan gases o humos molestos e incluso perjudiciales para la salud, tales como: humos de tabaco, sudor, dióxido de carbono de la respiración humana, etc. Es necesario realizar un mínimo de renovaciones horarias de la totalidad del aire del recinto. La ventilación puede realizarse de manera natural (ventanas, puertas y huecos) o forzada (mediante equipos de ventilación). La cantidad de aire de ventilación necesaria en un recinto depende de diversos factores: el número de personas, si son fumadores o no, y la actividad realizada (sedentaria o activa). El aire exterior de ventilación, según el RITE, debe ser filtrado y tratado térmo-higrométicamente antes de introducirlo en el recinto. F. Enríquez

7 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO CONDICIONES INTERIORES RITE: Instrucción Técnica IT Exigencia de calidad térmica del ambiente - ZONA OCUPADA: Volumen destinado dentro de un espacio a la ocupación humana. Está delimitado de la siguiente forma: - Limite inferior desde el suelo: 5 cm Limite superior desde el suelo: 130 cm personas sentadas y 200 cm personas de pie Retranqueo a paredes exteriores con ventanas o puertas: 100 cm Retranqueo a paredes interiores y exteriores sin ventanas ni puertas: 50 cm Retranqueo a puertas y zonas de tránsito: 100 cm F. Enríquez

8 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO CONDICIONES INTERIORES RITE: Instrucción Técnica IT Exigencia de calidad térmica del ambiente TEMPERATRA OPERATIVA Y HUMEDAD RELATIVA: - VELOCIDAD MEDIA DEL AIRE: a) En sistemas de climatización con impulsión forzada de aire: 0,14-0,18 m/s b) En sistemas de climatización con movimiento natural de aire: 0,11-0,15 m/s F. Enríquez

9 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO CONDICIONES INTERIORES RITE: Instrucción Técnica IT Exigencia de calidad del aire interior El RITE diferencia las exigencias para dos tipos de recintos: Edificios residenciales (vivienda) y Edificios no residenciales.  A) Edificios residenciales (viviendas, garajes y trasteros)  El RITE remite a lo indicado en el Código Técnico de la Edificación (CTE), en su Documento Básico de Salubridad (DB HS 3 Calidad del aire interior). *Nota: La ocupación considerada en dormitorios es de 1 persona en dormitorios simples y 2 personas en dormitorios dobles. La ocupación de las salas de estar será igual a la suma de las ocupaciones de todos los dormitorios de la vivienda. F. Enríquez

10 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO CONDICIONES INTERIORES RITE: Instrucción Técnica IT Exigencia de calidad del aire interior B) Edificios no residenciales El RITE realiza una clasificación de la calidad del aire interior en función del uso del edificio: IDA 1 (Aire de óptima calidad): Hospitales, clínicas, laboratorios, guarderías. IDA 2 (Aire de buena calidad): Oficinas, residencias, bibliotecas, museos, aulas. IDA 3 (Aire de calidad media): Comercios, cines, salones de actos, habitaciones de hotel, restaurantes, cafeterías. IDA 4 (Aire de calidad baja) Según la calidad del aire exigida, se establece un caudal de aire de renovación: F. Enríquez

11 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CONDICIONES DE PROYECTO CONDICIONES EXTERIORES Tª exterior de proyecto (ºC): Guía IDAE Condiciones climatológicas exteriores de proyecto. Tª verano: Percentil 0,4 % especial (hospitales), 1% general. Tª invierno: Percentil 99,6 % especial (hospitales), 99 % general. H.R exterior de proyecto (%): H.R coincidente con las temperaturas de proyecto. *Nota: El nuevo RITE 2007, indica que hay que realizar un cálculo con Tª y H.R horaria y diaria. Para ello es necesario un programa informático. No obstante, si la instalación no requiere proyecto técnico, es válido el cálculo con Tª y H.R medias. Tª del terreno (ºC). Tª y H.R de recintos colindantes. Radiación solar de proyecto (W/m2): Media de las máximas en los meses de verano. En invierno, no se tiene en cuenta, ya que el aporte de calor es favorable. Calidad del aire exterior, según RITE (ODA). DATOS DEL RECINTO Características de los cerramientos. Dimensiones del recinto (L x A x H). Características de huecos, puertas y ventanas. Grado de ocupación. Potencia de iluminación. F. Enríquez

12 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TÉRMICAS SENSIBLES 1. Calor sensible por radiación a través de ventanas (W): R, radiación (W/m2) S, superficie de ventanas (m2) f, factor de atenuación (vidrio normal: 1, vidrio doble: 0.90, vidrio triple: 0.83) ORIENTACION CERRAMIENTO N NE NO S SE SO E O Tejados RADIACION (W/m2) 45 353 170 107 350 448 747 2. Calor sensible por radiación y transmisión a través de cerramientos y suelo (W): a) Paredes exteriores al sol: F. Enríquez

13 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS SENSIBLES K, coeficiente de transmisión de calor (W/m2ºC): hint, coeficiente de convección interior (10 W/m2ºC) hext, coeficiente de convección interior (20 W/m2ºC) ei, espesor de capa de cerramiento i (m) λi, conductividad térmica de capa de cerramiento i (W/mºC) S, superficie de cerramiento (m2) Tint, temperatura interior (ºC) Tsol,ext, temperatura exterior de cerramientos al sol (ºC): Text, temperatura exterior (ºC) α, coeficiente de absorción del cerramiento (claros: 0.3, oscuros: 0.9) R, radiación (W/m2) b) Paredes exteriores a la sombra, interiores y suelo: K, coeficiente de transmisión de calor (W/m2ºC) S, superficie de cerramiento (m2) Tint, temperatura interior (ºC) Text, temperatura exterior (ºC) F. Enríquez

14 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS SENSIBLES Valores máximos K (W/m2K), CTE HE-1 F. Enríquez

15 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS SENSIBLES Valores máximos K (W/m2K), CTE HE-1 F. Enríquez

16 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS SENSIBLES 3. Calor sensible por infiltraciones y renovaciones de aire (W): Va, caudal volumétrico de aire de renovación (m3/s) ρa, densidad aire (kg/m3) cpa, calor específico aire (1.000 J/kgºC) Text, temperatura exterior (ºC) Tint, temperatura interior (ºC) F, factor de incremento por infiltraciones por puertas y ventanas: 1,10 4. Calor sensible emitido por personas (W): qsp, calor sensible desprendido por una persona (70W, sedentaria / 150W, activa) n, nº de personas

17 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS SENSIBLES 5. Calor sensible por iluminación (W): Pil, potencia de las luminarias (W) n, número de luminarias F, factor de mayoración (incandescentes: 1, fluorescentes: 1,25) 6. Otras cargas sensibles (W): Se incluirá cualquier carga sensible adicional (máquinas y equipos que desprendan calor, etc)

18 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS LATENTES 1. Calor latente por infiltraciones y renovaciones de aire (W): Va, caudal volumétrico de aire de renovación (m3/s) ρa, densidad aire (kgas/m3) λw, calor latente de evaporación del agua (2.500 J/g) xext, humedad absoluta del aire exterior (g/kgas) xint, humedad absoluta del aire interior (g/kgas) F, factor de incremento por infiltraciones por puertas y ventanas: 1,10 2. Calor latente por respiración de personas (W): qLp, calor latente desprendido por una persona (50W, sedentaria / 300W, activa) n, nº de personas

19 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO CARGAS TERMICAS LATENTES 3. Otras cargas latentes (W): Se incluirá cualquier carga latente adicional (superficies con agua, objetos húmedos, etc) CARGA TERMICA TOTAL Fsg, Factor de seguridad: 1,10

20 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA INVIERNO Se calcula igual que para verano, pero sin tener en cuenta las cargas térmicas latentes, sólo las sensibles. Tampoco se tendrán en cuenta los aportes de carga sensible por radiación solar o por máquinas e iluminación, ya que estos aportes podrían no existir en un momento determinado. CÁLCULO SIMPLIFICADO DE LA CARGA TÉRMICA

21 CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS CLIMATIZACIÓN
CÁLCULO CARGA TÉRMICA VERANO