1.8. cálculo de cargas térmicas instantáneas
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II MÁSTER ENERGÍA SOLAR Y RENOVABLES 1 ENERGIA SOLAR TÉRMICA II SESIÓN 6: SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN. CLIMATIZACIÓN SOLAR. CLIMATIZACIÓN SOLAR. PROFESOR: ABRAHAM RUIZ [email protected] 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.1. INTRODUCCIÓN 2 El sistema de aire acondicionado es la materialización práctica de la instalación que permite el acondicionamiento de aire. Está constituido por un conjunto de equipos para llevar a Está constituido por un conjunto de equipos, para llevar a cabo una extracción de calor en verano, o un aporte de calor ,y p g q p q en invierno, y otros para conseguir que los parámetros que definen el estado de confort se mantengan dentro de unos limites. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 3 Para la clasificación de los sistemas de climatización se utilizan diversos criterios: EExistencia o no de fluido intermedio entre la producción de frío it i d fl id i t di t l d ió d f í (o calor) y el aire del local. Según la dispersión o centralización de los equipos que Según la dispersión o centralización de los equipos que componen la instalación. En base a la forma de la unidad que acondiciona el aire. Según la velocidad del aire. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 4 Existencia o no de fluido intermedio entre la producción de frío (o calor) y el aire del local. SISTEMAS CON FLUIDO FRIGORÍFICO SISTEMAS TODO AIRE TODO AIRE MONOCONDUCTOS VAV SISTEMAS CON FLUIDO CALOPORTADOR SISTEMAS TODO AGUA TODO AGUA DOBLECONDUCTO VCA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 SISTEMAS AIRE AGUA AIRE‐AGUA 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 5 Según la centralización o dispersión de los equipos que componen la Según la centralización o dispersión de los equipos que componen la instalación: Sistema centralizado. Existe una central donde se enfría o calienta el aire o el agua que posteriormente se distribuye a los distintos locales habitaciones pisos etc que posteriormente se distribuye a los distintos locales, habitaciones, pisos, etc., que se desea climatizar. En la misma central se hace el tratamiento completo del aire, si se emplea aire (filtrado, mezcla con aire exterior, impul‐sión, etc.).ÆTodo aire. Sistema semicentralizado Existe una parte común del proceso de Sistema semicentralizado. Existe una parte común del proceso de acondicionamiento que se realiza en una central y, otra parte, que se lleva a cabo en el mismo local que se desea climatizar.ÆVRV + AP. Sistema descentralizado. Se utilizan máquinas individuales que realizan el t t i t tratamiento completo del aire en cada local que se desea climatizar. ÆSplits l t d l i d l l d li ti ÆS lit Cuando se trata de climatizar un espacio muy grande y complejo, por ejemplo un edificio completo, o unos grandes almacenes o un bloque de oficinas, debe recurrirse a los sistemas centralizados. Cuando se trata de acondicionar un local pequeño independientemente del resto de la vivienda o del edificio, tendrá que utilizarse el sistema descentralizado. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 6 E b En base a la forma de la unidad que acondiciona el aire: l f d l id d di i l i Sistema tipo central o unidad climatizadora. Se trata de un conjunto de elementos que se acoplan formando unidades modulares. Este sistema se utiliza en la climatización de grandes espacios y en la gama industrial. Equipo autónomo. Es una unidad de tratamiento de aire que lleva en q p q sí todo el proceso de acondicionamiento. No está constituido por módulos, sino que en un solo "paquete" se realizan todas las operaciones. Según la velocidad del aire: Baja velocidad. Cuando la velocidad es menor de 11 m/s. Alta velocidad. Cuando las velocidades están comprendidas entre 11 y 25 m/s. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.3. CRITERIOS DE ELECCIÓN DE SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.3. CRITERIOS DE ELECCIÓN DE SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 7 A la hora de elegir un sistema de aire acondicionado A l h d l i it d i di i d hay que considerar diversos factores: La eficiencia de la regulación. Se pretende regular la La eficiencia de la regulación. Se pretende regular la temperatura y la humedad del ambiente. En general, una mejor regulación comporta una instalación de costo más elevado. elevado La exigencia del cliente que nos encarga el proyecto. El punto de vista del cliente puede ser un elemento a tener muy en cuenta. t La división en zonas del ambiente que se desea climatizar. El objetivo es pensar que locales mantienen las mismas j p q condiciones, actividad, zona perimetral, zona interior… De esta forma seleccionamos las zonas en función de cada g p grupo de locales. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.1. COMPOSICIÓN DEL AIRE 8 El aire atmosférico se trata de una mezcla de gases, constituida El i t fé i t t d l d tit id principalmente por nitrógeno y oxigeno, en la que pueden encontrarse ciertas partículas en suspensión ( pequeñas gotas de agua polvo sustancias contaminantes etc ) agua, polvo, sustancias contaminantes, etc.). La densidad, temperatura y composición no son constantes a lo largo de la atmosfera. Los gases componentes de la atmósfera se pueden agrupar en dos categorías: Los que tienen una concentración invariable en las capas bajas de la atmósfera. ÆN2, O2, Ar, Ne, He y H2. Los que su concentración es variable. Æ El vapor de agua, el C02, y O3. Desde el punto de vista del aire acondicionado, el componente más importante es el agua. El agua tiene la propiedad de realizar cambios de estado según la temperatura del aire; la podemos encontrar en los tres estados: temperatura del aire; la podemos encontrar en los tres estados: solido, liquido y gaseoso. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.1. COMPOSICIÓN DEL AIRE 9 Cuando el agua cambia de fase se pone en juego una cantidad C d l bi d f j tid d enorme de energía, llamada calor latente de vaporización si el agua liquida pasa a vapor o de condensación si el vapor pasa a liquido. D d l Desde el punto de vista práctico podemos considerar el aire d i á i d id l i atmosférico como una mezcla de dos gases, el aire seco y el vapor de agua. El primero con presión constante y el segundo de concentración variable concentración variable. El término aire húmedo se refiere a una mezcla de aire seco y vapor de agua, en la cual el componente seco se trata como si f fuera un componente puro. t El aire húmedo se encuentra a una presión baja, del orden de la atmosférica, y a una temperatura comprendida entre ‐50°C y +50°C. El comportamiento tanto del aire seco como del vapor de agua es muy próximo al de un gas ideal. yp g ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.2. EL AIRE TÉCNICO 10 El aire técnico es una simplificación del aire atmosférico, consiste en suponer que está formado por aire seco y vapor de agua; una masa m de aire húmedo, será la suma de la parte de aire seco, m masa m de aire húmedo, será la suma de la parte de aire seco, ma y y de la de vapor de agua, mw: m=ma+mw (1) El aire seco se considera de composición constante: 79% de N2 y 21% O2, con una masa molecular de 28,96 kg/kmol. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.3. ECUACIONES DE ESTADO DEL AIRE HÚMEDO 11 SSegún la ley de Dalton, la presión ú l l d D lt l ió de una mezcla de d l d gases, que no reaccionan químicamente, es igual a la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de ellos si solo uno ocupase todo el volumen de la mezcla, sin cambiar la volumen de la mezcla sin cambiar la temperatura. temperatura P=Pa+Pw (3) Aplicando la ecuación de estado de un gas ideal para el aire seco y aire húmedo obtenemos: PaV=maR’aT (4) PwV=mwR’wT PwV=mwR wT (5) Donde R’a= 287,1J/(kgK) y R’w=461,4J/(kg/K). Combinando (4) y (5) obtenemos: (6) ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 12 Humedad absoluta o especifica, W Cociente entre la masa de vapor contenida en el aire y la masa de aire seco. W=mw/ma (kgw/kga) (7) (kgw/kga) (7) Humedad relativa φ Humedad relativa, φ La capacidad de disolución del vapor de agua en el aire seco no es muy grande. A partir de cierto punto el aire no admite mas vapor y este condensa, d i decimos que se ha alcanzado el estado de saturación. En este punto la presión h l d l d d ió E l ió parcial del vapor de agua se llama de saturación. La presión de saturación depende de la temperatura, y en consecuencia la capacidad de absorción de vapor de agua del aire depende de la temperatura. d d l i d d d l t t La relación entre la presión de saturación y la temperatura se llama curva de tensión de vapor. Esta se puede dar de forma grafica, en tablas o mediante una ecuación. ó ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 13 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 14 Las ecuaciones para obtener la relación de presión de vapor‐temperatura b l l ó d ó d son algo extensas; sin embargo podemos utilizar esta simplificación: Pws(bar)=e^(14 Pws(bar) e (14,2928 2928‐5291/T(°K)) 5291/T( K)) (8) (8) En el CTE se recomienda la utilización de las siguientes expresiones: Para temperaturas iguales o mayores que 0 Para temperaturas iguales o mayores que 0°C: C: Pws=610,5exp(17,269t/(237,3+t)) (9) Para temperaturas menores que 0°C: Pws=610,5exp(17,269t/(265,5+t)) (10) Con Pws en kPa y t en °C ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 15 La humedad relativa se define como el cociente entre la presión parcial de h d d l i d fi l i l ió i ld vapor de agua en el aire y la presión de saturación. φ =Pw/Pws φ ((11)) La humedad relativa indica lo cerca o lejos que estamos del estado de saturación. Una humedad relativa alta no es indicativa de que el aire tenga mucho vapor de agua, excepto en el caso de que comparemos dos estados de aire húmedo a la misma temperatura. Punto de rocío, Tr. Se denomina punto de rocío a la temperatura para la cual se alcanza la saturación tras un enfriamiento isóbaro. ió fi i i ób El punto de roció puede obtenerse a partir de las condiciones del aire, pero es más rápido obtenerlo gráficamente a través de un diagrama psicrométrico. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 16 T Temperatura seca, T. t T Temperatura de saturación adiabática o temperatura termodinámica de bulbo húmedo. Es la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos que rodean ese ambiente y de los efectos de la humedad relativa y de la velocidad del aire relativa y de la velocidad del aire. Temperatura que alcanza una masa de aire húmedo cuando se satura adiabáticamente a P cte en contacto con agua. Temperatura de Bulbo húmedo, Tbh. Temperatura límite de enfriamiento que alcanza una pequeña masa de agua al ponerla en contacto con una masa de aire húmedo infinita a T, P y humedad absolutas constantes. La temperatura de bulbo húmedo no es una propiedad de estado. Para mezclas aire‐vapor de agua en el rango normal de presión y temperatura del aire atmosférico , la temperatura de saturación adiabática es aproximadamente igual a la de bulbo húmedo. di báti i d t i l l d b lb hú d ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.4. PARÁMETROS CARÁCTERISTICOS DEL AIRE ATMOSFÉRICO 17 Densidad y volumen especifico. La densidad de una masa de aire húmedo es la suma de las densidades del aire seco y humedo: y ρ=Pa/TR’a + Pw/TR’w (11) El volumen de aire especifico del aire húmedo se define como el volumen ocupado por el aire húmedo por kilogramo de aire seco: Ve=R’aT/P‐φPws Ve=R aT/P φPws ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 (12) 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.5. ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE LA PSICROMETRÍA 18 Si reducimos la ecuación (6) termino a término obtenemos la Si d i l ió (6) t i té i bt l siguiente expresión: W=0,622 Pw/Pa (13) Donde 0,622 es el resultado de dividir la constante del aire entre la constante del vapor de agua. Aplicando además la ley de Dalton y la expresión de la humedad relativa la expresión (13) se reduce a: W=0,622(φPws)/(P‐ φPws) (14) Luego la humedad absoluta es una función entre la humedad relativa la temperatura y la presión Si fijamos la presión como la relativa, la temperatura, y la presión. Si fijamos la presión como la atmosférica esta se reduce a una función de dos variables: W=W(φ,T) La representación de estas dos variables es lo que denominamos ó d d bl l d diagrama psicrométrico. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.6. ENTALPIA DEL AIRE HÚMEDO 19 EEn los cálculos de aire acondicionado se utiliza frecuentemente una l ál l d i di i d tili f t t variable energética, la entalpía, h. La entalpia especifica del aire húmedo se define con respecto al p p p kilogramo de aire seco existente en la mezcla: (15) La entalpia del aire seco y del aire humedo son respectivamente: (16) (17) ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 20 Como hemos visto, el diagrama psicrométrico es la representación de las propiedades del aire húmedo, a una determinada presión total (generalmente la presión atmosférica estándar, 101325 Pa). total (generalmente la presión atmosférica estándar, 101325 Pa). Existen diversos diagramas del aire húmedo, como los diagramas Carrier, Ashrae o Mollier, que pueden representar las diferentes condiciones y fases del agua en su mezcla o aire seco. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 21 Diagrama Carrier: Variables independientes: W y T seca. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 22 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 23 Diagrama de Mollier. Variables independientes: W y h (kj/kg as). ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 24 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 25 Diagrama Ashrae. Variables independientes: W y h (kj/kg as). ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 26 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4. PRINCIPIOS DE PSICROMETRÍA 1.4.7. EL DIAGRAMA PSICROMÉTRICO 27 Ej Ejemplos: l Supongamos que la temperatura del aire es de 25°C y la humedad relativa es del 50%. ¿Cuál será la temperatura ¿ p húmeda? ¿Cuánto vale la humedad absoluta? LLa temperatura seca del aire es de 20°C y la temperatura t t d l i d 20°C l t t húmeda de 15°C. ¿Cuánto vale la humedad relativa?¿Y la humedad absoluta? Un fancoil impulsa aire por una red de conductos metálicos sin aislar a una temperatura de 10°C sin aislar a una temperatura de 10 C. Teniendo en cuenta Teniendo en cuenta que la temperatura estacionaria del local es de 24°C y 50% de Hr, ¿se producirá condensación de vapor de agua en las paredes del conducto de chapa? paredes del conducto de chapa? ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.5. INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS 1.5. INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS 28 Fenómeno que tiende a modificar tanto la temperatura (carga ( térmica sensible) como la humedad absoluta (carga térmica latente) en un local. latente) en un local. La carga térmica es el calor por unidad de tiempo que entra o se genera en el local. Su cálculo permite diseñar los elementos que componen una instalación de refrigeración o acondicionamiento de aire. A lo largo del año hay situación invierno y situación verano, hay que dimensionar en función de la más desfavorable. Normalmente se suele calcular únicamente las cargas de N l t l l l ú i t l d refrigeración y suponer las cargas de calefacción menores. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.5. INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS 1.5. INTRODUCCIÓN AL CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS 29 Métodos de Cálculo de la Carga Térmica: ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 30 SSe denominan condiciones exteriores de proyecto las que d i di i t i d t l tomamos como fijas y constantes a lo largo del mismo. Para un cálculo tendremos: La localidad. El lugar geográfico (la localidad) tiene unas condiciones de temperatura y humedad a lo largo del verano. La temperatura seca , temperatura húmeda y velocidad y La temperatura seca , temperatura húmeda y velocidad y dirección del viento. Utilizaremos los datos del documento reconocido por el IDAE “Guía técnica: Condiciones climáticas exteriores de proyecto”. p y La hora solar. El cálculo de la carga térmica no es el mismo a diferentes horas del día. Hay que elegir una hora en tiempo solar. Para determinar la radiación incidente se utilizan diversas tablas experimentales derivadas de diferentes métodos de cálculo. La elección de una hora u otra es un proceso iterativo con el fin de obtener la carga térmica mayor. Normalmente elegimos las 15h solar. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 31 Condiciones exteriores según la Guía técnica “Condiciones C di i t i ú l G í té i “C di i climáticas exteriores de proyecto”: Para el cálculo de las cargas térmicas máximas de verano, las temperaturas seca y húmeda coincidente a considerar serán las correspondientes a los siguientes niveles: TS_0,4 (ºC), THC_0,4 (ºC) para hospitales, clínicas, residencias de ancianos, centros de cálculo y cualquier otro espacio que el técnico i d ál l l i i l é i proyectista considere necesario que tenga este grado de cobertura. TS_1 (ºC), THC_1 (ºC) para todos los tipos de edificios y espacios no mencionados anteriormente mencionados anteriormente. El nivel percentil indica el tanto por ciento de horas durante los meses de verano (junio, julio, agosto y setiembre) en los que las temperaturas indicadas son superiores a las máximas diarias según registro indicadas son superiores a las máximas diarias según registro documentado. La oscilación térmica diaria de la temperatura (OMD), o también excursión térmica diaria, en C. s el valor medio de la diferencia de las excursión térmica diaria, en °C. Es el valor medio de la diferencia de las temperaturas máxima y mínima diaria, a lo largo del verano. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 32 C id Consideraciones de la hora solar. i d l h l La temperatura exterior de proyecto es fija y viene determinada según tablas (D.R, CTE, UNE, registros g ( , , , g meteorológicos). La temperatura exterior a secas es la que se utiliza para el cálculo instantáneo de la potencia y varía con la hora En cálculo instantáneo de la potencia y varía con la hora. En las tablas 2a y 2b se indican las correcciones que deben emplearse para la temperatura seca y la temperatura húmeda en función de la hora solar húmeda en función de la hora solar. A las 15, hora solar, no hay corrección y coinciden la temperatura exterior de proyecto y la temperatura exterior. La norma UNE‐100‐014‐84 regula estos cambios. l b Ejemplo: Determina la T.exterior seca y húmeda para Murcia, a las 12 hora solar. (Suponer como proyecto una Murcia, a las 12 hora solar. (Suponer como proyecto una vivienda unifamiliar). ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 33 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 1.6. CONDICIONES EXTERIORES DE PROYECTO. 34 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.7. CONDICIONES INTERIORES DE PROYECTO 1.7. CONDICIONES INTERIORES DE PROYECTO 35 Las condiciones interiores están reguladas por la IT 1.1.4.1.2. En verano, el proyectista deberá elegir una temperatura operativa comprendida entre 23 y 25 °C comprendida entre 23 y 25 C y una humedad relativa entre el 45 y y una humedad relativa entre el 45 y el 60%. En invierno, la temperatura entre 21 y 23 °C y una humedad e o, a te pe atu a e t e y 3 y u a u edad relativa entre el 40 y el 50%. En la citada IT se menciona la velocidad media admisible del aire, tema que ya hemos comentado en el capitulo 2. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.7. CONDICIONES INTERIORES DE PROYECTO 1.7. CONDICIONES INTERIORES DE PROYECTO 36 Modificación de las condiciones interiores: Modificación de las condiciones interiores: 1. Se limitarán las condiciones de temperatura en el interior de los establecimientos habitables que estén acondicionados situados en los edificios y locales destinados a los siguientes usos: 2. Se establecen los siguientes valores límite de las temperaturas del aire para dichos edificios y locales: a. Administrativo b. Comercial: tiendas, supermercados, grandes almacenes, centros comerciales y similares. c. Pública concurrencia: Culturales: teatros, cines, auditorios, centros de congresos, salas de exposiciones y similares Establecimientos de espectáculos públicos y actividades recreativas Restauración: bares restaurantes y cafeterías Restauración: bares, restaurantes y cafeterías Transporte de personas: estaciones y aeropuertos a. La L temperatura t t d l i del aire en los recintos calefactados l i t l f t d no será superior a 21º C, cuando para ello se requiera á i 21º C d ll i consumo de energía convencional b. La temperatura del aire en los recintos refrigerados no será inferior a 26º C, cuando para ello se requiera consumo de energía convencional c Las condiciones de temperatura anteriores estarán referidas al mantenimiento de una humedad relativa c. Las condiciones de anteriores estarán referidas al mantenimiento de una humedad relativa comprendida entre el 30 por 100 y el 70 por 100. 3. Se establece que los edificios y locales con acceso desde la calle dispondrán de un sistema de cierre de puertas adecuado, con el fin de impedir que éstas permanezcan abiertas permanentemente con el consiguiente despilfarro energético ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 37 Carga térmica del local. La carga térmica es el calor por unidad de tiempo que, por diferentes conceptos, entra o se genera en un local cuando mantenemos en éste una conceptos, entra o se genera en un local cuando mantenemos en éste una temperatura inferior a la del exterior y una humedad diferente, generalmente inferior, a la del exterior. El calor que entra como consecuencia de la diferencia de temperaturas se El calor que entra como consecuencia de la diferencia de temperaturas se llama calor sensible. El que entra como consecuencia de la diferencia de humedades, se llama calor latente. Tanto la carga sensible como la latente se deben a distintos conceptos, que deben calcularse separadamente; estos conceptos diferentes son los p ; p siguientes: ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 38 Carga sensible Carga sensible: S1. Calor por unidad de tiempo debido a la radiación solar a través de ventanas, claraboyas o lucernarios. S2. Calor por unidad de tiempo debido a la radiación y transmisión a l d dd d bd l d ó ó través de paredes y techo. S3. Calor por unidad de tiempo debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores transmisión) a través de paredes y techo no exteriores. S4. Calor por unidad de tiempo sensible debido al aire de infiltraciones. S5 C l S5. Calor por unidad de tiempo sensible generado por las personas que id d d ti ibl d l ocupan el local. S6. Calor por unidad de tiempo generado por la iluminación del local. S7. Calor por unidad de tiempo generado por máquinas (si existen) en l d dd d á ( ) el interior del local. S8. Cualquier otro que pueda producirse S9. Calor por unidad de tiempo debido a la ventilación del local. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 39 Carga latente: L1. Calor latente por unidad de tiempo debido al aire de infiltraciones. L2. Calor latente por unidad de tiempo generado por las personas que L2 Calor latente por unidad de tiempo generado por las personas que ocupan el local. L3. Calor latente por unidad de tiempo producido por cualquier otra causa. L4. Calor latente por unidad de tiempo debido al aire de ventilación. La suma de todas las partidas de calor sensible se denomina carga sensible total y, la suma de todas las latentes, carga latente total. La suma de las partidas S9 y L4 procedentes del aire exterior de ventilación conforman la carga de ventilación y el resto la carga del l l. local ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 40 Cabe destacar dos términos: Ganancia, calor que incide en el local Carga, calor que incide en el aire Carga, calor 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 ventiladores, pérdidas térmicas en ó l l l é é conductos. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 41 Aire de entilación Aire de ventilación. Para evitar la sensación desagradable que produce el aire viciado, es necesario introducir una cierta cantidad de aire exterior que se llama de ventilación En la práctica esta operación se hace mezclando aire de ventilación. En la práctica, esta operación se hace mezclando aire del exterior con aire procedente del local. La cantidad de aire exterior que se utiliza en la mezcla, es el estrictamente necesario para producir una renovación conveniente del estrictamente necesario para producir una renovación conveniente del aire del local. En el RITE viene regulado por la ITE 1.1.4.2.3, en función de un concepto llamado IDA (aire de óptima calidad) definido a partir de: IDA 1: Aire de óptima calidad: hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías. IDA 2: Aire de buena calidad: oficinas, residencias, salas de lectura, museos y similares. IDA 3 Ai d IDA 3: Aire de calidad media: edificios comerciales, cines, teatros, lid d di difi i i l i t t restaurantes, cafeterías y similares. IDA 4: Aire de calidad baja. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 42 En la tabla se han presentado los valores que se utilizan, como valor mínimo, en dm3/s por persona. Basta multiplicar por el número de personas para tener el caudal de aire de ventilación Se debe asegurar que la misma cantidad de aire que se extrae de un local sea la que se introduce en concepto de ventilación, ya que de lo contrarió estaremos presurizando el local. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 43 D fi i ió d Definición de conceptos. t Para el estudio de las cargas se debe tener en cuenta distintas particiones: p Local. Los locales son la unidades de superficie mínimas en climatización. Se utilizan únicamente para seleccionar los elementos terminales como difusores, fan‐coil , o equipos q p partidos. Zona. Es el conjunto de locales servidos por una única máquina. Se denominan cargas simultáneas a la suma de todos los locales en un instante dado. Las zonas se emplean para seleccionar las unidades de tratamiento de aire (UTA), realizando un sistema de climatización de volumen de refrigerante variable (VRV) o temperatura variable (VVT) temperatura variable (VVT) Edificio. Es el conjunto de zonas. Se denomina carga simultánea del edificio a la suma de las cargas de todas las zonas en un instante dado Se utiliza para dimensionar enfriadoras de agua instante dado. Se utiliza para dimensionar enfriadoras de agua, calderas, bombas de calor, etc. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 44 Aspectos a considerar. Cuando se quiere hacer un cálculo de cargas de un pequeño local, es viable hacer una estimación aproximada ñ l l i bl h ti ió i d mediante la formulación que veremos en las siguientes secciones. secciones Sin embargo, cuando el objetivo es realizar el cálculo de cargas de un edificio completo se deberá recurrir a alguno g p g de los programas informáticos existentes que consideren la variación diaria de las condiciones exteriores así como el carácter inercial de las cargas. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 45 C l l d l Calculo de la carga sensible. ibl Las partidas que la integran se calculan de la manera siguiente: S1. Calor debido a la radiación a través de ventanas, claraboyas o lucernarios. Esta partida tiene en cuenta la energía que llega al local procedente de la radiación solar que atraviesa elementos transparentes a la radiación ( it l d (cristales de ventanas, claraboyas, etc.). Para calcular esta partida, hay t l b t ) P l l t tid h que saber la orientación de la ventana. Hay que elegir una hora solar de cálculo, generalmente entre las 12 y las 16 hora solar y un día determinado que, generalmente, es el 23 de las 16 hora solar, y un día determinado que generalmente es el 23 de julio o el 24 de agosto. Con estos datos acudimos a la tabla 4 y obtenemos la radiación solar unitaria, R, en W/m2. Si la ventana tiene yq p p , marco metálico hay que multiplicar por 1,17 los valores indicados en la tabla (Norte). La hora solar elegida debe ser la misma para el cálculo de toda la carga térmica. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 46 Deberemos calcular la superficie, S, en metros cuadrados del hueco de b l l l f d d d lh d la ventana, incluido el marco, no sólo la del vidrio. Deberemos consultar las tablas 5 y 6 por si tuviésemos que aplicar factores de corrección, f, debidos a la utilización de vidrios especiales o persianas. El calor debido a la radiación es sensible y lo llamaremos QSR; valdrá: QSR = SRf ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 47 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 48 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 49 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 50 S2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de paredes y l d bd l d ó ó é d d techo. El calor procedente del Sol calienta las paredes exteriores de una ca o p ocede e de So ca e a as pa edes e e o es de u a vivienda o local y, luego, este calor revierte al interior. Para calcular esta partida hay que aplicar la fórmula: QSTR = UA(DTE) UA(DTE) U es el coeficiente de transmisión del cerramiento que estamos considerando: una pared, el techo o el suelo. Se expresa en W/(m p , p /( 2K). ) Este calor es sensible y lo llamaremos QSTR , A es la superficie de la pared (si hay una puerta se incluye la puerta) y la DTE quiere decir diferencia de temperaturas equivalente Se trata de un salto térmico diferencia de temperaturas equivalente. Se trata de un salto térmico corregido para tener en cuenta el efecto de la radiación. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 51 Para saber la DTE de una pared, se emplea la tabla 7. Para utilizarla se P b l DTE d d l l t bl 7 P tili l necesita saber: Para saber la DTE del techo se emplea la tabla 8. Se necesita saber: La orientación del muro o pared. El producto de la densidad por el espesor (DE) del muro. ( ) La hora solar de proyecto. Si el techo es soleado o en sombra. El producto de la densidad por el espesor (DE) del techo. La hora solar de proyecto. La hora solar de proyecto. El valor de la DTE obtenido de las tablas 7 y 8 no es el definitivo. En la tabla 9, en función de la variación o excursión térmica diaria y el salto térmico, se dan unos valores que sumaremos o restaremos, según el signo, al valor se dan unos valores que sumaremos o restaremos, según el signo, al valor de la DTE que hemos obtenido antes. Este nuevo valor es el definitivo. Ejemplo: Muro de orientación SE, con DE = 500 kg/m2, a las 14 hora solar, con un salto térmico de 7 °C con un salto térmico de 7 C y una ET de 14 y una ET de 14 °C. C. Hallar la DTE. Hallar la DTE. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 52 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 53 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 54 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 55 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 56 Para el cálculo del coeficiente de transmisión térmica, empleamos las l ál l d l f d ó é l l directrices del CTE DB‐HE1. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 57 S3. Ca o deb do a a t a s s ó (só o t a s s ó ) a t a és de S3. Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores Si una pared y un techo no son exteriores hay que contarlos aquí. También se incluyen las superficies vidriadas. Incluimos en esta partida: Paredes interiores. Suelos (siempre son interiores). Techos interiores. Superficies vidriadas y claraboyas. Las puertas generalmente no se cuentan; su superficie se incluye en la de la pared. Este calor, que es sensible también, lo llamaremos QST. Se calcula mediante la expresión: QST = AUΔT donde A es la superficie del elemento en m2, U es el coeficiente global en W/(m2K), At es el salto térmico en °C. Si se trata de una pared o un techo colindante con un local refrigerado, esta pared o techo no se cuenta. Si son colindantes con un local no t d t h t Si li d t l l refrigerado, el salto térmico que se utiliza se rebaja en 3 °C. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 58 S4. Calor sensible debido al aire de infiltraciones S4 Calor sensible debido al aire de infiltraciones El local que se acondiciona debe estar exento de entradas de aire caliente del exterior. Sin embargo, cuando se abren puertas o ventanas o bien a través de las fisuras es inevitable que algo de aire ventanas, o bien a través de las fisuras, es inevitable que algo de aire exterior entre en el local. Para valorar la cantidad de aire que entra por las puertas puede utilizarse la tabla 10, teniendo presente que el dato obtenido en esta tabla es por puerta y por persona. Calculamos el caudal total de infiltraciones, V¡: Vi= valor de la tabla 10 * número de puertas * número de personas y aplicamos la fórmula: Qsi=0,34 Vi ΔT siendo: Vi el volumen de infiltración en m3/h; ΔT el salto térmico en °C; Qsi el calor sensible debido a las infiltraciones, que viene dado en W. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 59 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 60 S5. Calor sensible generado por las personas que ocupan el local l bl d l ll l Las personas que ocupan el recinto generan calor sensible y calor latente, debido a la actividad que realizan y a que su temperatura a e e, deb do a a ac dad que ea a y a que su e pe a u a (unos 37 °C) es mayor que la que debe mantenerse en el local. Ni el RITE no determina el numero de personas a tener en cuenta en la ocupación. Para el cálculo de la ocupación como factor de carga ió P l ál l d l ió f t d térmica contabilizaremos el número medio de personas que lo ocupan, no las personas que pueda haber en un instante determinado. En la tabla 11 encontramos la información que necesitamos, según la temperatura del local y el tipo de actividad que realice la gente del local. El valor obtenido en la tabla 11, Os, bastará multiplicarlo por el local. El valor obtenido en la tabla 11, Os, bastará multiplicarlo por el número de personas del local, n. Esta partida la llamaremos QSP. QSP =nOs ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 61 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 62 S6. Calor generado por la iluminación del local l d l l ó d ll l La iluminación produce calor que hay que tener en cuenta. Si la iluminación es incandescente, se toma directamente la potencia u ac ó es ca desce e, se o a d ec a e e a po e c a eléctrica de iluminación, I, en W. Si la iluminación es fluorescente, además hay que multiplicar por el f t 1 25 Ll factor 1,25. Llamaremos Q QSIL a esta partida; así pues: t tid í Incandescente: QSIL SIL =I Fluorescente: QSIL SIL = 1,25∙I ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 63 En la mayor parte de climatizaciones de viviendas, oficinas o locales l d l d d f l l similares no encontraremos las partidas S7 (calor generado por máquinas) ni las S8 (cualquier otra fuente de calor no considerada). En el caso de que hubiese una máquina, la partida S7, que llamaremos QSM, se calcula a partir de la potencia nominal de la máquina, P, en W, multiplicada por 1‐η siendo η el rendimiento de la máquina en tanto multiplicada por 1‐η, siendo η el rendimiento de la máquina en tanto por uno. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 64 6.1.7.6. Cálculo de la carga sensible L1. Calor latente debido al aire de infiltraciones Con el mismo caudal de infiltraciones, V,, obtenido a partir de la tabla C l i d l d i filt i V bt id ti d l t bl 10, aplicamos la fórmula: QLI = 0,83 Vi ΔW , siendo Vi el caudal de infiltraciones en m3/h, QLI el calor latente de infiltraciones en W, ΔW la diferencia de las humedades absolutas, en gw/Kga, del aire exterior del local menos la del interior del local. /Kga del aire exterior del local menos la del interior del local ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 65 L2. Calor latente generado por las personas que ocupan el local l l d l ll l Esta partida es muy similar a la S5. En la tabla 11 aparece el dato del calor latente generado por persona, O ca o a e e ge e ado po pe so a, OL. Bastará multiplicar por el as a á u p ca po e número de personas. Esta partida la llamaremos QLP, en W. QLP = n∙OL L3. Calor latente producido por cualquier otra causa L3 Calor latente producido por cualquier otra causa La partida L3, calor latente producido por cualquier otra causa, tiene el mismo significado que la S8. g q ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 66 6.1.7.6. Carga sensible total y carga latente total La carga sensible total, Qs, será: Qs = QSR + QSTR + QST + Qsi + QSP + Qsn + QSM La carga latente total, QL, será: QL = QLI + QLP ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 67 6 1 7 7 Carga debida a la ventilación 6.1.7.7. Carga debida a la ventilación S9. Calor sensible procedente del aire de ventilación Esta partida la designaremos por Qsv , en W, y se obtiene aplicando la fórmula: Qsv = 0,34 Vv ΔT Donde: V Donde: Vv es el caudal volumétrico de ventilación en m es el caudal volumétrico de ventilación en m3/h , /h , ΔT es el salto es el salto térmico . L4. Calor latente procedente del aire de ventilación Ca o a e e p ocede e de a e de e ac ó Esta partida es la latente correspondiente al aire de ventilación. Se calcula con una fórmula análoga: QLV 0,83Vv ΔW LV = 0,83V Donde: QLV es la denominación de esta partida en W, Vv es el caudal de ventilación en m3/h, ΔW es la diferencia de humedades absolutas (exterior menos interior), en gw/kga. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 68 6.1.7.8. Carga efectiva total. La carga sensible efectiva total será la suma de la carga sensible del local y la carga sensible de ventilación local y la carga sensible de ventilación. QSE = QS + QSV La carga latente efectiva del local será la suma de la carga latente del g g local y la carga latente de ventilación. QLE = QSV+QLV ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 69 Ejemplo: Ejemplo Calcular la carga térmica de refrigeración de un local destinado a oficinas, cuyas dimensiones son 30 m de largo por 10 m de ancho, con una altura de 4 m En la figura 1 presentamos un plano esquemático del mismo El de 4 m. En la figura 1 presentamos un plano esquemático del mismo. El local está situado en Murcia. Las paredes S y E dan al exterior. Las paredes N y O son interiores y medianeras con locales no refrigerados. El suelo es medianero con locales refrigerados. El techo es exterior. La composición de las paredes se detalla en la figura 2. En la pared S hay dos ventanas de 10 x 2,5 = 25 m2 cada una, con marco metálico y vidrio absorbente un 60% de la radiación solar. En la pared E hay una ventana de 6 * 2,5 = 15 m2 con el mismo tipo de vidrio y factor de atenuación El coeficiente de m2, con el mismo tipo de vidrio y factor de atenuación. El coeficiente de transmisión del vidrio es de 5,8 W/(m2K). Se considerará una ocupación media de 22 personas. La iluminación es fluorescente, con una potencia eléctrica de 5 kW. Se pide determinar la carga térmica sensible efectiva y latente efectiva, un día 23 de julio a las 15 hora solar. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 70 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 71 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 72 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 1.8. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS INSTANTÁNEAS 73 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 1. SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN 1.9. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. MÉTODO FUNCIONES DE TRANSFERENCIA 1.9. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS. MÉTODO FUNCIONES DE TRANSFERENCIA 74 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 2. CLIMATIZACIÓN SOLAR 2.1. CÁLCULO DE LA DEMANADA DE ENERGÍA CÁLCULO DE LA DEMANADA DE ENERGÍA 75 METODO GRADOS-DIA GRADOS DIA UNE 10002-88: 10002 88 Demanda térmica de refrigeración: g Q=86400·U·A·GD Dónde: Q es la demanda de refrigeración en un mes (J). (J) 86400 es el numero de segundos en un día. U es la transmitancia térmica media del edificio. A es ell área á t t ld total de lla envolvente l t térmica té i del d l edificio. difi i GD es el Nº de grados día del mes en base 20/20 (ºC·día). A sustituir por ΔT de cada una de las partidas. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6 2. CLIMATIZACIÓN SOLAR 2.1. CÁLCULO DE LA DEMANADA DE ENERGÍA 2.1. CÁLCULO DE LA DEMANADA DE ENERGÍA 76 Como podemos observar el método de grados día no es un buen método para la obtención de la demanda d de refrigeración debido a las cargas latentes. fi ió d bid l l La Norma UNE EN ISO 13790:2011 permite el calculo basándose en un método mensual lo que facilita la introducción de datos. Tanto para el cálculo de la demanda de calefacción, como para la demanda de refrigeración utilizaremos lo dispuesto en la UNE EN 13790. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 6
