NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 2004-12-01 CONDICIONES AMBIENTALES INMUEBLES PARA PERSONAS E: TÉRMICAS DE THERMAL ENVIRONMENTAL CONDITIONS FOR HUMAN OCCUPANCY CORRESPONDENCIA: esta norma es una adopción idéntica (IDT) por traducción de la norma ANSI/ASHRAE 55 DESCRIPTORES: aire acondicionado; condiciones ambientales. ambiente; I.C.S.: 23.120.00 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. Tel. 6078888 Fax 2221435 Prohibida su reproducción Editada 2004-12-13 PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993. ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general. La NTC 5316 fue ratificada por el Consejo Directivo del 2004-12-01. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 126 Máquinas para uso doméstico e industrial para aire acondicionado. ACAIRE INCELT S.A. UNIVERSIDAD PEREIRA UPME TECNOLÓGICA DE Además de las anteriores, en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: ADS INGENIERÍA AIR CONDITIONING AIRE CARIBE LTDA. AIRE IMPERIAL AIREPURO MACA LTDA. CARVEL LTDA. INGENIEROS CONTRATISTAS EDUARDO OSPINA Y CÍA S.A. EVAPCO INC. FIBERGLASS COLOMBIA FTP ARQUITECTOS GÓMEZ DUARTE RIVEROS INGENIEROS LTDA. HYDRAULIC SYSTEMS S.A. ICA INDUFRIAL S.A. INDUSTRIAS COLOMBIA MARCO Y ELIÉCER SREDNI Y CÍA INGE AIRE J.G. MAHECHA Y CÍA. MANUFACTURERA DE EQUIPOS PARA REFRIGERACIÓN Y AIRE ACONDICIONADO MEDARDO MÉNDEZ Y CÍA LTDA. MITCHELL COLOMBIA S.A. PROYNS REFRICENTER DE COLOMBIA LTDA. REFRIMAYOR LTDA. REFRITERMO TECNAIRE THERMOTAR UNIVERSIDAD NACIONAL UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA - MEDELLIN UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS DE AQUINO - BOGOTÁ WHIRLPOOL ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales. DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN CONDICIONES AMBIENTALES TÉRMICAS DE INMUEBLES PARA PERSONAS 1. ALCANCE Esta norma especifica las combinaciones de factores personales y ambientales en espacios interiores, que producirán condiciones ambientales térmicas aceptables para el 80 % o más de los ocupantes dentro de un espacio. 2. OBJETO 2.1 Los factores ambientales tratados son: temperatura, radiación térmica, humedad y velocidad del aire; los factores personales son los relativos a actividad y vestuario. 2.2 Se busca que todos los criterios de esta norma se apliquen conjuntamente, ya que el confort en el ambiente del espacio es complejo y responde a la interacción de todos los factores tratados. 2.3 Esta norma especifica las condiciones ambientales térmicas aceptables para personas saludables, a una presión atmosférica equivalente a alturas hasta de 3 000 m (10 000 pies) en espacios interiores diseñados para ocupación por seres humanos, durante períodos no inferiores a 15 min. 2.4 Esta norma no trata factores ambientales no térmicos tales como calidad del aire, acústica e iluminación, ni otros contaminantes físicos, químicos o biológicos del espacio, que pueden afectar el confort o la salud. 3. DEFINICIONES clo unidad usada para expresar el aislamiento térmico brindado por prendas de vestir y conjuntos de prendas, en donde 1 clo = 0,155 m2 ·°C/W (0,88 pies2 ·h °F/Btu) confort térmico condición de la mente que expresa satisfacción con el ambiente térmico; requiere evaluación subjetiva. 1 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN corriente de aire enfriamiento local indeseado del cuerpo, causado por el movimiento del aire. ambiente térmico las características del ambiente que afectan la pérdida de calor de una persona. ambiente térmico aceptable ambiente que al menos el 80 % de los ocupantes encontrarían térmicamente aceptable. humedad relativa (HR) la relación entre la fracción mol del vapor de agua presente en el aire, y la fracción mol del vapor de agua presente en el aire saturado a la misma temperatura y presión barométrica; alternativamente, es igual a la relación de la presión parcial (o densidad) del vapor de agua en el aire, y la presión de saturación (o densidad del vapor de agua) a la misma temperatura. aislamiento de la ropa (Icl) la resistencia a la transferencia de calor sensible que proporciona un conjunto de prendas de vestir (es decir, más de una prenda). Se describe como el aislamiento intrínseco de la piel a la superficie de la prenda, sin incluir la resistencia proporcionada por la capa de aire alrededor del cuerpo vestido; usualmente se expresa en unidades clo. aislamiento de una prenda (Iclu) el incremento de la resistencia a la transferencia de calor sensible obtenida al adicionar una prenda individual sobre un cuerpo desnudo. Es el incremento efectivo en el aislamiento general atribuible a la prenda y usualmente se expresa en unidades clo. tasa metabólica (met) la tasa de producción de energía del cuerpo. El metabolismo, que varía con la actividad, se expresa en esta norma en unidades met. Un met se define como 58,2 W/m2 (18.4 Btu/h·pie2), que es igual a la energía producida por el área superficial unitaria de una persona sentada que se encuentra descansando. El área superficial de una persona promedio es aproximadamente 1,8 m2 (19 pies2) tiempo de respuesta (90 %) el tiempo para que un sensor de medición alcance el 90 % del valor final después de una variación discreta. Para un sistema de medición que incluye solamente una función de constante de tiempo exponencial, el 90 % del tiempo de respuesta es igual a 2.3 veces la "constante de tiempo". sensación térmica sensación consciente clasificada comúnmente en las categorías de frío, fresco, ligeramente fresco, neutro, ligeramente tibio, tibio y caliente; requiere evaluación subjetiva. variación discreta cambio incremental en una variable, ya sea por diseño o como resultado de un intervalo entre las mediciones, habitualmente un cambio incremental en un valor seleccionado de control. temperatura del aire (ta) La temperatura de bulbo seco del aire que rodea al ocupante. temperatura de punto de rocío (tfp) (o presión del vapor de agua del ambiente [Pa] la temperatura a la cual el aire húmedo se satura (humedad relativa 100 %) con vapor de agua (Psdp= Pa) cuando se enfría a presión constante. 2 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN temperatura operativa (to) la temperatura uniforme de un cerramiento negro imaginario en el que un ocupante intercambiaría la misma cantidad de calor por radiación más convección, que en un ambiente no uniforme real. La temperatura operativa es numéricamente el promedio de la temperatura del aire (ta) y la temperatura media radiante ( t r) ponderada por sus respectivos coeficientes de transferencia de calor (hc y hr): to = (hcta + h r t r) / (hc + hr) temperatura eficaz (ET*) la temperatura operativa (to) de un cerramiento a una humedad relativa del 50 %, que causaría el mismo intercambio de calor sensible más el latente de una persona, que en un ambiente real. temperatura operativa óptima la temperatura operativa que satisface al mayor número posible de personas con una ropa y un nivel de actividad dados. temperatura radiante plana (tpr) la temperatura uniforme de un encerramiento en el cual el flujo radiante que incide en un lado de un elemento plano reducido, es el mismo que en el ambiente existente. temperatura termodinámica de bulbo húmedo (también llamada temperatura de saturación adiabática temperatura a la cual el agua, al evaporarse en el aire, puede llevar a éste a una saturación adiabáticamente a la misma temperatura. La temperatura de bulbo húmedo, medida con un sicrómetro apropiado, puede aproximarse a la temperatura de bulbo húmedo termodinámica. asimetría de temperatura radiante (Δtpr) la diferencia entre la temperatura radiante plana de los dos lados opuestos de un elemento plano pequeño. constante de tiempo el tiempo para que un sensor de medida alcance el 63 % del valor final después de una variación discreta. intensidad de la turbulencia (Tu) la relación entre la desviación estándar de la velocidad del aire (SDv) y la velocidad media del aire ( v ). La intensidad de la turbulencia también se puede expresar en porcentaje (es decir, Tu = (SDv / v ) x 100). zona ocupada la región ocupada normalmente por personas dentro de un espacio, que generalmente se considera que está entre el piso y 1,8 m (6 pies) sobre el piso y a más de 0,6 m (2 pies) de las paredes o equipo de aire acondicionado fijo. 3 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 8. NTC 5316 RESUMEN CONFORMIDAD Para cumplir con esta norma, se deben satisfacer los requisitos apropiados de la sección 5. 9. REFERENCIAS 1. 1989 ASHRAE Handbook - Fundamentals 2. 1987 ASHRAE Handbook - HVAC Systems and Applications 3. ANSI/ASHRAE 113-1990, Method of Testing for Room Air Diffusion 4 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN APÉNDICE A (Este apéndice no es parte de esta norma, y se incluye únicamente para propósitos informativos) BIBLIOGRAFÍA POR SECCIÓN Sección 1 Nevins, E,G. y P.E. McNall, Jr. ASHRAE Thermal Comfort Standards as Performance Criteria for Buildings. CIB Commission W45 Symposium, Thermal Comfort and Moderate Heat Stress, Watford. UK. Publicado por HMSO, Londres, 1973. Sección 2 Nishi, Y., y A.P. Gagge. 1977. Effective Temperature Scale Used for Hypo-and Hyperbaric Environments. Aviation, Space and Environmental Medicine: 48:97-107. Sección 3 ASHRAE.1985. Physiological Principles for Comfort and Health, Chapter 8, pp. 8.1-8.32, ASHRAE Handbook- 1985, Fundamentals, Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioners Engineers, Inc. Bligh, J., and K.G. Johnson. 1973. Glossary of terms for Thermal physiology. J. Appl. Physiol. 35: 941-961. Fobelets, A.P.R., and A.P. Gagge. 1988. Temperature ET*, as a Measure of the Enthalpy of the Human Indoor Environment. ASHRAE Transactions 94: 12-31. Section 5 Berglund, L.G. 1979. Thermal acceptability. ASHRAE Transactions 85: 825-834. Gagge, A.P., Y. Nishi, and R.G. Nevins. 1976. The Role of Clothing in Meeting FEA Energy Conservation Guidelines. ASHRAE Transactions 82: 234-247. Numeral 5.1.1 McCullough, E.A., and D.P. Wyon. 1983. Insulation Characteristics of Winter and Summer Indoor Ropa. ASHRAE Transactions 89: 614-33. McCullough, E.A., B.W. Jones, and J. Huck. 1985. A Comprehensive Data Base for Estimating Clothing Insulation. ASHRAE Transactions 92: 29-47. OIesen, B.W. 1985. A New and Simpler Method for Estimating the Thermal Insulation of a Clothing Ensemble. ASHRAE Transactions 92: 478-492. Numeral 5.1.2 Fanger, P.O. 1982. Thermal comfort. Malabar, FL: Robert E. Krieger. 5 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN Fishman, D.S., and S.L. Pimbert. 1979. Survey of Subjective Responses to the Thermal Environment In Offices. Indoor Clima/e, P.O. Fanger and O. Valbjom, eds. Copenhagen: Danish Building Research Institute. Gagge, A.P., and R.G. Nevins. 1976. Effect of Energy Conservation Guidelines on Comfort, Acceptability and Health. Final Report of Contract #CO-04-51891-OO. Washington, DC: Federal Energy Administration. Goldman, R.F. 1978. The Role of Clothing in Achieving Acceptability of Environmental Temperatures Between 65°F and 85°F (18°C and 30°C). Energy Conservation Strategies in Buildings, J.A.J. Stolwijk, ed. New Haven, CT: Yale University Press. ISO. 1984. ISO 7730, Moderate Thermal Environments-Determination of the PMV and PPD Indices and Specification of the Conditions for Thermal Comfort. Geneva: International Standards Organization. Lammers, J.T.H., L.G. Berglund, and J.A.J. Stolwijk. 1978. Energy Conservation and Thermal Comfort in a New York City High Rise Office Building. Environmental Management 2: 113-117. Robles, F.H., Jr., J.E. Woods, and R.G. Nevins. 1973. The Influence of Clothing and Temperature on Sedentary Comfort. ASHRAE Transactions 79: 71-80. Numeral 5.1.3 Breunis, K., and J.P. deGroot. 1987. Relative Humidity of the Air and Ocular Discomfort in a Group of Susceptible Office Workers. Proceedings of the Fourth International Conference on Indoor Air Quality and Climate 2: 625629. Green, G.H. 1979. The effect of indoor relative humidity on colds. ASHRAE Transactions 85: 747-757. Laviana, J.E., F.H. Robles, and P.E. Bullock. 1988. Humidity, Comfort and Contact Lenses. ASHRAE Transactions 94: 3-11. Morey, P.R., and J.E. Woods. 1987. Indoor air Quality in Health Care Facilities. Occupational Medicine: State of the Art Reviews 2: 547-563. Morey, P.R., M.J. Hodgson, W.G. Sorenson, G.J. Kullman, W.W. Rhodes, and G.S. Visvesvara. 1986. Environmental Studies in Moldy Office Buildings. ASHRAE Transactions 92: 399-419. Nilsson, S.E., and L. Andersson. 1986. Contact Lens Wear in Dry Environments. ACTA Ophthalmologica 64: 221225. Numeral 5.1.4 Berglund, L.G., and A.P. Gagge. 1979. Thermal Comfort and Radiant Heat. Proceedings of the 3d National Passive Solar Conference of the American Section of the lnternational Solar Energy Society , lnc., pp. 260-265. Fanger, P.O. 1982. Thermal comfort. Malabar, FL: Robert E. Krieger. McIntyre, D.A. 1978. Preferred air Speeds for Comfort in Warm Conditions. ASHRAE Transactions 84: 264-277. Rohles, F.H., J.E. Woods, and R.G. Nevins. 1974. The Effect of air Speed and Temperature on the Thermal Sensations of Sedentary Man. ASHRAE Transactions 80: 101-119. Rohles, F.H., S.A. Konz, and B.W. Jones. 1983. Ceiling Fans as Extenders of the Summer Comfort Envelope. ASHRAE Transactions 89: 245-263. 6 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN ScheatzIe, D.G., H. Wu, and J. Yellott. 1989. Extending the summer comfort envelope with ceiling fans in hot, arid climates. ASHRAE Transactions 95(1): 269-280. Numeral 5.1.5 Berglund, L.G., and R.R. Gonzalez. 1978a. Application of Acceptable Temperature Rifts to Built Environments as a Mode of Energy Conservation. ASHRAE Transactions 84: 110-121. Berglund, L.G., and R.R. Gonzalez. 1978b. Occupant Acceptability of Eight Hour Long Temperature Ramps in the Summer at Low and High Humidities. ASHRAE Transactions 84: 278-284. Griffiths, LD., and D.A. McIntyre. 1974. Sensitivity to Temporal Variations in Thermal Conditions. Ergonomics 17: 499-507. Rohles, F.H., G.A. Milliken, D.E. Skipton, and I. Krstic. 1980. ThermaI Comfort During Cyclicai Temperature Fluctuations. ASHRAE Transactions 86: 125-140. Sprague, C.H., and P.E. McNall, Jr. 1971. Effects of Fluctuating Temperature and Relative Humidity on the Thermal Sensation (Thermal Comfort) of Sedentary. Subjects. ASHRAE Transactions 77: 183-199. Wyon, D.P., T. Asgeirsdottir, P. Kjerulf-Jensen, and P.O. Fanger. 1973. The Effects of Ambient Temperature Swings on Comfort, Performance and Behavior. Arch. Sci. Physiol. 27: 441-458. Numeral 5.1.6 Berglund, L.G., and A.P.R. Fobelets. 1987. Subjective Human Response to low-Ievel Air Current and Asymmetric Radiation. ASHRAE Transactions 93: 497-523. Fanger, P.O., and N.K. Christensen. 1986. Perception of Draught in Ventilated Spaces. Ergonomics 29: 215-235. Fanger, P.O., B.W. Olesen, G. Langkilde, and L. Banhidi. 1980. Comfort Limits for Heated Ceilings. ASHRAE Transactions 86: 141-156. Fanger, P.O., B.M. Ipsen, G. Langkilde, B.W. Olesen, N.K. Christensen, and S. Tanabe. 1985. Comfort Limits for Asymmetric Thermal Radiation. Energy and Buildings 8: 225-236. Fanger, P.O., A.K. Melikov, H. Hanzawa, and J. Ring. 1988. Air turbulence and Sensation of Draught. Energy and Buildings 12: 21-39. Hanzawa, H., A.K. Melikov, and P.O. Fanger. 1987. Airflow Characteristics in the Occupied Zone Of Ventilated Spaces. ASHRAE Transactions 93: 524-539. McIntyre, D.A. 1976. Overhead Radiation and Comfort. The Building Services Engineer 44: 226-232. McNall, P.E., Jr., and R.E. Biddison. 1970. Thermal and Comfort Sensations of Sedentary Persons Exposed to Asymmetrie Radiant Fields. ASHRAE Transactions 76: 123-136. Melikov, A.K., H. Hanzawa, and P.O. Fanger. 1988. Airflow Characteristics in the Occupied Zone of Heated Spaces Without Mechanical Ventilation. ASHRAE Transactions 94: 52-70. 7 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN Nevins, R.G., and A.M. Feyerherm. 1967. Effect of Floor Surface Temperature on Comfort. Part IV: Cold Floors. ASHRAE Transactions 73(11): III.2.1-III.2.8. Nevins, R.G., K.B. Michaels, and A.M. Feyerherm. 1964. The Effect of Floor Surface Temperature on Comfort. Part 11: College age females. ASHRAE Transactions 70: 37-43. Olesen, B. W. 1977a. Thermal Comfort Requirements for Floors. Proceedings of the Meeting of Bl, B2, E1 de lIR, Belgrade, pp. 307-313. Olesen, B.W. 1977b. Thermal Comfort Requirements for Floors Occupied by People with Bare Feet. ASHRAE Transactions 83: 41-57. Olesen, S., P.O. Fanger, P.B. Jensen, and O.J. Nielsen. 1972. Comfort Limits for man Exposed to Asymmetric Thermal Radiation. CIB Commission W 45 Symposium, Thermal Comfort and Moderate Heat Stress, Watford, U.K. Published by HMSO London 1973. Olesen, B.W., M. Scholer, and P.O. Fanger. 1979. Discomfort Caused by Vertical Air Temperature Differences. Indoor Climate, P.O. Fanger and O. Valbjorn, eds. Copenhagen: Danish Building Research Institute. Olesen, B.W., E. Mortensen, J. Thorshauge, and B. Berg-Munch. 1980. Thermal Comfort in a Room Heated by Different Methods. ASHRAE Transactions 86: 34-48. Numeral 5.2 Fanger, P.O. 1982. Thermal comfort. Malabar, FL: Robert E. Krieger. Gagge, A.P., Y. Nishi, and R.G. Nevins. 1976. Role of Clothing in Meeting FEA Energy Conservation Guidelines. ASHRAE Transactions 82: 234-247. Jones, B.W., K. Hsieh, and M. Hashinaga. 1986. The Effect of Air Velocity on Thermal Comfort at Moderate Activity Levels. ASHRAE Transactions 92(2B): 761-769. McNall, P.E., Jr., J. Jaax, F.H. Rohles, R.G. Nevins, and W. Springer. 1967. Thermal Comfort (Thermally Neutral) Conditions for Three Levels of Activity. ASHRAE Transactions 73(1): 1.3.1-1.3.14. Nielsen, B., 1. Oddershede, A. Torp, and P.O. Fanger. 1979. Thermal Comfort During Continuous and Intermittent Work. Indoor Climate, P.O. Fanger and O. Valbjorn, eds., pp. 477490. Copenhagen: Danish Building Research Institute. Numeral 5.2.1 Olesen, B.W., E. Sliwinska, T.L. Madsen, and P.O. Fanger. 1987. Effect of Body Posture and Activity on the Thermal Insulation of Clothing. Measurements by a Movable Thermal Manikin. ASHRAE Transactions 88:791-805. Numeral 5.2.2 McCullough, E.A., P.J. Zbikowski, and B.W. Jones. 1987. Measurement and Prediction of the Insulation Provided by Bedding Systems. ASHRAE Transactions 93: 1055-1068. Sección 6 ISO. 1985. 1SO 7726, Thermal Environments-Instruments and Methods for Measuring Physical Quantities. Geneva: International Standards Organization. 8 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN APÉNDICE B CORRIENTES DE AIRE El riesgo de corriente de aire, PD (igual al porcentaje de quienes sienten corrientes) debería ser inferior al 15 % en cada punto de la zona ocupada. El riesgo de corriente se predice en función de la temperatura del aire (ta), la velocidad media del aire ( v ) y la intensidad de la turbulencia (Tu) mediante las siguientes ecuaciones: Para ta en ° C, v en m/s, y Tu en %, PD = (34 - ta) ( v - 0,05)0,62 (0,37 v Tu + 3,14) (B-1a) Para ta en ° F, v en ppm y Tu en % PD = (93,2 - ta) ( v - 10)0,62 (4,0 x 10-5 v Tu + 0,066) (B-1b) Para v ≤ 0,05 m/s (10 ppm), use v = 0,05 m/s (10 ppm). Para PD > 100 %, use PD = 100 % La velocidad del aire media permisible se ilustra en la Figura 4 para diferentes combinaciones de temperatura del aire e intensidad de la turbulencia (PD = 15 %) EJEMPLO ¿Las siguientes condiciones cumplen los criterios para corrientes? Temperatura del aire, ta = 24 °C (75 °F) Velocidad media del aire, v Desviación estándar, SDv Intensidad de la turbulencia, Tu = 0,15 m/s (30 ppm) = 0,06 m/s (12 ppm) = SDv √v x 100 = 0,06/0,15 x 100 = 40 % = 12/30 x 100 = 40 % De la ecuación B-1b, el porcentaje de quienes sienten corrientes de aire, PD = 13 % De la Figura 4, la velocidad aceptable del aire = 0,17 m/s (34 ppm) a ta = 24° C (75° F) y Tu = 40 % Por tanto, las condiciones son aceptables. … 9 NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 5316 RESUMEN IMPORTANTE Este resumen no contiene toda la información necesaria para la aplicación del documento normativo original al que se refiere la portada. ICONTEC lo creo para orientar a su cliente sobre el alcance de cada uno de sus documentos y facilitar su consulta. Este resumen es de libre distribución y su uso es de total responsabilidad del usuario final. El documento completo al que se refiere este resumen puede consultarse en los centros de información de ICONTEC en Bogotá, Medellín, Barranquilla, Cali o Bucaramanga, también puede adquirirse a través de nuestra página web o en nuestra red de oficinas (véase www.icontec.org). El logo de ICONTEC y el documento normativo al que hace referencia este resumen están cubiertos por las leyes de derechos reservados de autor. Información de servicios aplicables al documento aquí referenciado la encuentra en: www.icontec.org o por medio del contacto [email protected]. ICONTEC INTERNACIONAL 1