Carga térmica calefacción

Carga térmica calefacción
Carga térmica : todo aquello que modifique la
temperatura seca y humedad relativa del aire interior
Ts
φ
Ts
W
Se intercambia calor
(se modifica Ts)
Se intercambia vapor de
agua (se modifica W)
Carga sensible : Potencia térmica
dedicada a aumentar la temperatura
seca del aire.(W)
Carga latente : Potencia térmica
necesaria para convertir la cantidad
de agua aportada al recinto desde
agua líquida a 0ºC a vapor a la
temperatura
del aire.(W)
(lo da seca
la legislación
NBE-CT-79)
Carga total = Carga sensible + Carga latente
Ql = mv Cf Tv
Procedimiento similar al utilizado en refrigeración
Ts
W
Carga térmica Calefacción :
Se clasifican en exteriores o interiores
Carga exteriores:
Tipo : Sensible Latente:
-Transmisión de calor a través de
cerramientos opacos (paredes, techos,..) <0
-Transmisión de calor a través de
<0
cerramientos semitransparentes (ventanas,..)
-Carga por ventilación
<0
-Carga por infiltración
<0
XXXX ------XXXX XXXX <0
XXXX XXXX <0
Signo
Carga interiores:
-Ocupantes
-Iluminación
-Máquinas, motores y otros
-Propia instalación
XXXX --------
>0
>0
>0
>0
XXXX
XXXX
XXXX
XXXX
XXXX >0
------XXXX >0
-------
XX : Carga donde NO se contabiliza la inercia
XX : Carga donde SI se debe contabilizar la inercia
Ts
W
Carga térmica Calefacción :
De forma práctica.
Carga exteriores:
Tipo : Sensible
-Transmisión de calor a través de
cerramientos opacos (paredes, techos,..) <0
-Transmisión de calor a través de
<0
cerramientos semitransparentes (ventanas,..)
-Carga por ventilación
<0
-Carga por infiltración
<0
XXXX
XXXX
XXXX
XXXX
Carga interiores:
-Ocupantes
-Iluminación
-Máquinas, motores y otros
-Propia instalación
XX : Carga donde NO se contabiliza la inercia
Sin sol
TEMPERATURA SECA Y TEMPERATURA HUMEDA
En España las normas UNE 100-014-84, 100-001-85, 100-002-88 recogen las
temperaturas secas máximas de proyecto y la temperatura húmeda coincidente
para refrigeración en 27 ciudades y con nivel percentil 0,4%, 1% y 2,5% (anual);
asimismo establecen su evolución a lo largo del día y para diferentes meses.
En las mismas normas respecto a calefacción se da la temperatura seca mínima
con nivel percentil 99% y 99,6% (anual) y los grados-día en base 15/15 para los
meses comprendidos entre Octubre y Mayo
Nivel percentil : Porcentaje anual en número de horas que la
temperatura seca de la localidad sobrepasa un determinado nivel
Ejemplo : Valencia 31,8ºC con un NP=0,4%
“La temperatura en Valencia sobrepasa los 31,8ºC un
promedio anual de 24*365*0,004= 35 horas”
Grados-día 15/15: Nº de horas (en un determinado periodo
normalmente un mes) que la temperatura desciende en una
localidad por debajo de 15ºC multiplicado por el valor medio de
dicha temperatura respecto a 15ºC y todo dividido por 24
GDmes 15 /15 =
(
NH 15 T 15 − 15
24
) = ∑ (T
ext
− 15)
horas 15
24
CONDICIONES DE PROYECTO TEMPERATURA SECA
INVIERNO (Calefacción)
Carga térmica = Máxima demanda
Ts
W
Necesidad poder realizar proceso cálculo a
cualquier hora (No tan preciso en calefacción)
Locales:
Se utilizan para seleccionar los elementos terminales
Caso de difusores, fan-coil, equipos partidos,...
Zonas:
Zona
Conjunto de locales servidos por una máquina.
Se denominan cargas simultáneas (suma todos
los locales en cada instante). Se utiliza para
seleccionar UTA, Sistemas VRV o sistemas VVT, ...
Local
Edificio
Edificio
Conjunto de zonas.
Se denominan cargas simultáneas (suma todas las
zonas en cada instante). Se utiliza para dimensionar
enfriadoras de agua, calderas, bombas de calor,...
(El instante del máximo puede no coincidir)
Carga exterior en un muro o ventana. Métodos de solución.
1ª) Régimen estacionario.
hci
hce
- Temperatura exterior constante y mínima.
.- Radiación solar nula
Qi = Ap K (Tse − TsL )
Qi
Tse
TsL
2ª) Método análogo a refrigeración.
Tabular Teq(n), valor que depende de :
- Hora del día (n)
- Día del año (ó mes) (IT, Tse)
- Latitud (IT)
- Localidad (ó temperatura de proyecto y variación diaria) (Tse)
- Color pared (α)
- Inercia pared (peso/m2) (Y(i)/K)
- Coeficientes de convección interior 9 W/m2ºC y exterior 16 W/m2ºC
Qi (n) = Ap K (Teq (n) − TsL )
∞
Teq ( n) = ∑ Tse (n − i ) +
i =0
Mínima variación diaria (día mas frío).
Mínima radiación solar (día muy nuboso).
αI T (n − i ) Y (i )
hce
K
Carga a través de cerramientos a otros locales o suelo.
El problema de forma estricta se debería resolver
igualmente por factores de respuesta o funciones
de transferencia (una vez conocida la temperatura
del local adyacente).
hci
hce
Qi
∞
Qi (n) = − Ap K TsL + Ap ∑ Totro local (n − i )Y (i )
hce
i =0
En la práctica se desconoce con precisión la temperatura
de dicho local, por lo que se estima una media y se supone
que la transmisión de calor es en régimen estacionario,
por lo tanto el problema es simple :
Qi = Ap K Totro local − TsL
(
hci Qi
)
Si es un local a temperatura desconocida :
T + 3TsL
T +T
Totro local = se
Totro local = se sL
o
4
2
Totro local = Tconocida
Si es un local a temperatura conocida :
Totro local = Tterreno
Si da al terreno :
Carga radiante a través de cerramientos semitransparentes.
1ª) Régimen estacionario.
Considerar radiación solar nula.
2ª) Método análogo a refrigeración.
I T (η , γ )
(100 − mr ) I (η, γ )
T
100
Q1
mr
I T (η , γ )
100
En todo caso sería una carga
positiva, la cual se puede
despreciar (mayoración carga)
(1 − α ) mr IT (η, γ )
100
Q2
Qi = Q1 + Q2
Carga por ventilación.
Impulsión
Equipo
Aire exterior
Tse
Ve We
Vi
TsL
WL
Aire
recirculado
TsL
WL
Vr
Retorno
mi = me + mr
Vi ≈ Ve + Vr
Extracción
La legislación marca Ve (m3/s) en función de la actividad del local,
facilitando un ratio mínimo por m2 y persona
Qsen =
Ve
(Tse − TsL )(Cpas + WeCpv ) ≈ 1200 Ve (Tse − TsL )
vee
Qlat =
Ve
(We − WL )(Cf + CpvTse ) ≈ 3002400 Ve (We − WL )
vee
QT = Qsen + Qlat ≈ 1200 Ve (he − hL )
Carga por ventilación.
Norma UNE 100011
Caudal de aire exterior
Para cargas en calefacción, y si no existe ventilación mecánica suponer una
renovación hora de aire..
Carga por infiltración.
Impulsión
Equipo
Aire exterior
Tse
Ve We
Vi
Aire
infiltrado
TsL
WL Aire
recirculado
Vr
TsL
WL
Retorno
Extracción
Los equipos de acondicionamiento de aire hacen trabajar al sistema
en sobrepresión, y por lo tanto no existen infiltraciones.
Las ecuaciones para el cálculo de la carga serían las mismas que en
ventilación pero con el volumen de aire infiltrado.
Si existen infiltraciones lo primero que hay que hacer es evitarlas.
(Antes de poner aire acondicionado o calefacción).
Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas.
Positivas
1ª) Régimen estacionario. Se desprecia el aporte (se mayoran carga)
2ª) Régimen transitorio..
Como en refrigeración, pero con el mínimo número de equipos
encendidos y ocupantes en el local.
Puede despreciarse la inercia de estos aportes
Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas.
Positivas
En el caso de ocupantes la carga total será suma de la carga latente
(instantánea) mas la carga sensible, y dependerá de la actividad y
de las condiciones térmicas del recinto
Qlat = np(n)qlat
Qsen = np(n)qsen
Valores de qlat y qsen (tabla)
ACTIVIDAD
Sensible(W)
Durmiendo
50
Tumbado
55
Sentado, sin trabajar
65
De pie, relajado
75
Paseando
75
Andando a 1,6 km/h
50
a 3,2 km/h
80
a 4,8 km/h
110
a 6,4 km/h
150
Bailando modradamente
90
Atleta en gimnasio (hombres)
210
Deporte de equipo masculino
290
Latente(W)
25
30
35
55
70
110
130
180
270
160
315
430
ACTIVIDAD
Sensible(W)
Trabajos
Muy ligero, sentado
70
Moderado (en oficinas)
75
Sedentario (restaurante, incl.comida) 80
Ligero de pie (tiendas)
70
Medio de pie (trabo doméstico)
80
Manual
80
Ligero fábricas (sólo hombres)
110
Pesado fábricas (sólo hombres9
170
Muy pesado (sólo hombres)
185
Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas.
Latente(W)
Positivas
En el caso todo es carga sensible.
Incandescentes
Qsen (n) = Pot (n )
Fluorescentes
A la potencia de la luz hay que añadirle un 20% de calor cedido por
convección en la reactancia (sin inercia y si esta se encuentra en el
recinto).
Qsen = 1,2 Pot (n )
45
55
80
90
120
140
185
255
285
Carga interna. Propia instalación
Positivas
Se trata de los ventiladores para el movimiento del aire. Y se debe
considerar toda su potencia. (Por rozamiento se convierte en calor).
Es carga sensible.
Qsen =
∆PventVi
ηvent
=
Qsen total ∆Pvent
ρ a Cpahηvent (TsL − Ti )
Siendo el caudal de impulsión :
Vi =
Qsen total
ρ a Cpah (TsL − Ti )
De forma aproximada
ρa Cpah =1200 J/mºC
ηv=0,7
TsL -Ti=8ºC (entre 8 y 12ºC)
∆Pvent =400 Pa (40 mm.c.a) (entre 120 y 500 Pa baja velocidad)
(entre 500 y 1500 Pa alta velocidad)
Por lo tanto en una primera aproximación
Qsen = 0,06 Qsen total
Hoja de cargas.
Instalación:
Hora/Mes:
Cond.Exteriores : Ts =
Cond.Interiores : Ts =
Transmisión calor conducción-convección
Pared
Sup(m2) K(W/m2ºC) Orient. Teq.
Tcorreg.
Th=
Th=
φ=
φ=
W=
W=
Qsen
Qsen
Transmisión calor conducción-convección
Ventana Sup(m2) Iorint (W/m2)
Orient.
nv.
Qsen
Qsen
Ocupantes
np
Luces
Potencia (W)
Actividad qlat (W/persona)
Tipo
qsen (W/persona)
Qlat
Qsen
qsen (W)
Otras
cargas aproximada
De forma
Qlat
Qlat
ρa Cpah =1200 J/mºC
Suma
η =0,7
Ventilaciónv
Qlat
Actividad
Ratio/persona
Ratio/m2
Caudal
TsL -Ti=8ºC (entre 8 y 12ºC)
Por loinstalación
tanto
unaPa
primera
aproximación
∆Pventen
=400
(40 mm.c.a)
(entre 120 y 500 Pa
Propia
6%baja velocidad)
(entre 500 y 1500 Pa alta velocidad)
10%
Seguridad
Qsen = 0,06 Qsen total
Suma
Qsen
Qsen
Qsen
Qsen
Qsen
Qlat
Qsen
Qlat
Qsen
FCS=Qsen/Qtot
Qtot
Hoja de carga reducida de calefacción.
Instalación:
Hora/Mes: --/1
Cond.Exteriores : Tse =
The=
φe =
We=
Cond.Interiores : TsL = 22 ThL=16 φL= 55 WL=0,009
Transmisión calor conducción-convección
Pared
Sup(m2) K(W/m2ºC)
Pared exterior
Medianera
Ventana
Vidrio simple
Vidrio doble
Tse.
Qsen=AK(Tse-22)
Qsen
10
5,8
3,5
Qsen=
Ocupantes
Luces
np
Potencia (W)
Potencia (W)
Otras
Por locargas
tanto
Qlat=79np=
Trab.ligero
Incandescentes
Fluorescentes
Qsen=86np=
Qsen=Potencia
Qsen=1,2 Potencia
en una primera aproximación
Suma
Qsen=
Qlat=
Qsen=
Qlat=
Qsen=
Ventilación Ve=
Qlat=3002400Ve(We-WL)=
Qsen=1200Ve (Tse-TsL)=
Propia instalación
Qsen=
6% ∑
Qlat=
Qsen=
Seguridad
10%∑
Qsen = 0,06 Qsen total
FCS=Qsen/Qtot=
Suma
Qtot=
Qlat=
Qsen=
Hoja simple de carga calefacción.
Instalación:
Hora/Mes: --/1
Cond.Exteriores : Tse =
Cond.Interiores : TsL = 22ºC
Qsen=AK(Tse-22)
Transmisión calor conducción-convección
Pared
Sup(m2) K(W/m2ºC)
Pared exterior
Medianera
Ventana
Vidrio simple
Vidrio doble
Tse.
Qsen
10
5,8
3,5
Qsen=
Suma
Ventilación
Seguridad
Qsen=
Qsen=1200Ve (Tse-TsL)=
Ve=
Qsen = 0,06 Qsen total
10%∑
Suma
Qsen=
Qsen=