Cargas TermicAS VER

CARGAS TERMICAS DE ACONDICIONAMIENTO
1.- Introducción
A lo largo del año, unas veces necesitará de calor (situación invierno),
y otras veces necesitará aporte de refrigeración (situación verano,
depende de la carga térmica interna).
Hay que considerar las dos situaciones y dimensionar en función de la
más desfavorable.
El cálculo de las cargas térmicas es muy complejo, normalmente se
realiza apoyándose en programas informáticos que los simplifican y
sistematizan.
Carga térmica sensible y carga térmica latente
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2.- Condiciones interiores y exteriores (I)
El RITE marca las condiciones interiores requeridas
Estación
T operativa (ºC)
V aire (m/s)
HR (%)
Verano
23 – 25
0,18 – 0,24
40 - 60
Invierno
20 - 23
0,15 – 0,20
40 - 60
La norma UNE 1000.001 fija las condiciones exteriores
Longitud
Latitud
Altitud
Sant.
3º 29’ W
43º 28’ N
64 m
Invierno
NPE
%
TS
ºC
99
97,5
+3
+3,8
GD/añ
o
K
985
Verano
Viento
m/s
NPE
%
TS
ºC
THc
ºC
TH
ºC
OMD
ºC
5,2 W
1
2,5
5
25,3
24,1
23,1
20,2
19,7
18,8
21,2
20,4
19,9
5,9
Existen tablas para predecir la temperatura horaria
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2.- Condiciones interiores y exteriores (II)
Para la carga de calefacción
la NBE-CT-79 divide España
en 5 zonas climáticas
Zona T ext.
GD año /15
A
3
< 400
B
1
401 a 800
C
-1
801 a 1.300
D
-4
1.300 a 1.800
E
-6
> 1.800
Sant.
Ene.
Feb.
Mar.
Abr.
May.
Oct.
Nov.
Dic.
Tot.
171
149
160
128
53
48
99
167
985
3
3.- Carga térmica en invierno (I)
Aportes de calor:
• Interiores:
– Sensibles: personas, iluminación, motores, …
– Latentes: personas, procesos productivos, …
UNE-EN ISO 7730
• Exteriores: el Sol (no se considera)
Pérdidas de calor:
• Cerramiento: paredes, ventanas, techos, suelos, …
• Aire exterior: ventilación e infiltración
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3.- Carga térmica en invierno (II)
Pérdidas de calor por los cerramientos:
Q pared =
A pared ∆T
RT
K (kW/m2ºC)
H bobedilla de
hormigón
Sin
aislamiento
Con
aislamiento
16 cm
2,28
1,01
20 cm
2,2
0,99
25 cm
1,9
0,93
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3.- Carga térmica en invierno (III)
Situaciones especiales:
• Cerramientos de espesor variable
• Cámaras de aire ventiladas
• Cerramientos con cámara de aire de
espesor variable
• Cerramientos en contacto con el terreno
• Forjado sobre cámara de aire ventilada
• Puentes térmicos, …
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3.- Carga térmica en invierno (IV)
KG, valora el coeficiente de
todo
el
edificio,
según
normativa se permite un KG
máximo en función de la zona
geográfica
T ext. a efectos de condensación
V
W
X
Y
Z
10
5
3
0
-2
7
3.- Carga térmica en invierno (V)
Pérdidas de calor por entrada de aire exterior:
• Apertura de puertas y ventanas
• Rendijas
75 x 180 cm
• Ventilación
Burlete
m3/h y m apertura
Doble
• Extracción de aire
ventana
Marco madera
Marco madera malo
Marco metálico
Sin
Con
15,6
43,9
29,3
9,5
13,5
12,6
7,7
22
14,6
Factores correctores de la Carga Térmica en Invierno
• Interrupción del servicio, Zd, 7% todo el día, mañana y tarde 15%,
sólo mañana 25%
• Orientación, Zh, 5% para O, 10% para E y 15% para N
• Pérdidas en las tuberías, Zc, 5 al 10%
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4.- Carga térmica en verano
Aportes de calor:
Interiores:
– Sensibles: personas, iluminación, motores, …
– Latentes: personas, procesos productivos, …
• Exteriores:
– Convección: aire caliente exterior
– Radiación del Sol: orientación y hora; tipo de vidrio,
protecciones, ….
– Entrada de aire exterior: infiltraciones y ventilación
(Tablas)
Recuperadores de calor, Free-cooling
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5.- Curva de Carga Térmica (CCT) (I)
La CT es suma de todos los conceptos: radiación, ventilación,
ocupación,… no todos tienen su máximo simultáneamente.
Es variable a lo largo del año y del día; la climatización ha de ser capaz
de contrarrestarla en todas las situaciones. El dimensionamiento de los
equipos se hace en función de la carga máxima.
Del análisis de la CCT se estudia la conveniencia de zonificación; el
fraccionamiento de la potencia del sistema, instalar sistemas de
acumulación o uno de cogeneración.
Hay que considerar que el calor no atraviesa las paredes, vidrios,
cerramientos,... instantáneamente, sino que tarda un cierto tiempo en
hacerlo, tiene un cierto retraso (inercia térmica), presenta un efecto de
acumulación de calor.
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5.- Curva de Carga Térmica (II)
Cabe destacar dos términos:
• Ganancia, que es la energía
que incide en el local
• Carga, que es la energía que
incide en el aire.
Los totales diarios son iguales, pero en valores instantáneos no, la
carga presenta un cierto retraso y un amortiguamiento respecto a la
ganancia.
Hay dos conceptos diferentes:
• La carga térmica del local, que es la energía que hay que aportar
al local con el sistema de climatización; con ella se dimensionan los
servicios que le atienden.
• La carga del climatizador, además de la carga del local ha de
soportar la carga del aire de renovación, calor desprendido por los
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ventiladores, pérdidas térmicas en conductos, …
6.- Local, zona y edificio (I)
Conviene distinguir entre tres conceptos
• Local es cada uno de los espacios climatizados.
• Zona es cada conjunto de los locales que son abastecidos de
energía térmica por un climatizador.
• Edificio es el conjunto de zonas que son servidas por una unidad
térmica (caldera, bomba de calor, …).
La carga térmica de un local es la que este demanda en las peores
condiciones; con esta hay que dimensionar las instalaciones del local
(inductores, bocas de descarga, … ).
La carga térmica de una zona es la suma de la demanda de todos los
locales que la forman en las más rigurosas condiciones de
funcionamiento, que en general es menor que la suma de todos los
locales, con esta carga se dimensionan los climatizadores.
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6.- Local, zona y edificio (II)
La carga térmica de un edificio es la suma de la de todas las zonas
en las peores condiciones, en general, es inferior a la suma de la
demanda de todas las zonas.
Si se atiende a la demanda de cada local con instalaciones
individuales, la potencia instalada es mayor que en una instalación
centralizada.
El motivo de zonificar un edificio es para mejorar el control de la
instalación,
Para agrupar locales en zonas se requiere que la epidermis,
orientación, ocupación y necesidad porcentual de aire de renovación
sean iguales.
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7.- Programas informáticos
Existen multitud de programas de cálculo
de la demanda térmica de locales, entre
ellos los de Ferroli, Saunier-Duval, o para
la de invierno el de Roca.
En general hay que definir la ubicación,
orientación, epidermis y la ocupación del
edificio.
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8.- Estimación rápida de la carga térmica
Se realiza en función de la localidad y la ocupación del edificio.
Sirve para un predimensionamiento, estimación del presupuesto, …,
no tiene rigor ni pude sustituir al cálculo de la demanda térmica.
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