LA IMPORTANCIA DEL “BALANCE TÉRMICO en la EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA EDIFICACIÓN” Materias a considerar en el Uso eficiente de la ENERGÍA en la Arquitectura – – – – – – – Diseño Arquitectónico Aislamiento térmico de la envolvente Masa térmica Aportes solares Ventilación controlada Uso racional del edificio (operación) Uso de energías alternativas “ El uso eficiente de la energía = Nueva fuente de energía ” Intercambio Energético de la envolvente Fenómenos ▪ Transferencia de calor (a través de elementos opacos y transparentes-cuantificable) • Conducción • Convección • Radiación • Captación (absortividad – Radiación) • Ganancia solar por elementos opacos - Absortividad • Ganancia solar por elementos transparentes • Almacenamiento • Inercia térmica (masa) &DSDFLGDGJXDUGDUFDORU\ OLEHUDUFXDQGRVHQHFHVLWH Características térmicas de la envolvente (Física de la construcción) 1.- Conductividad térmica - Conductancia 2.- Resistencia Térmica 3.- Transmitancia térmica 4.- Inercia térmica 5.- Calor específico 6.- Absortividad. 1.- Conductividad Térmica ( λ ó K) Es la capacidad de transmitir el calor a través de los materiales por transferencia de energía cinética o movimiento de sus moléculas a otras moléculas adyacentes. (Esto se produce cuando hay diferencia de T°) Se calcula midiendo el flujo de calor (W) que pasa de un lado a otro de un material considerando 1 mt. Lineal. λ = W/(m°C) λ = W/(K·m) (s/ Sist. Internacional de unidades) Conductancia Térmica Es el valor de la conductividad en un espesor determinado. C = λ /e (M(OPHWDOWLHQHDOWD FRQGXFWDQFLDWHUPLFD Diferencia entre grados Kelvin y grados Celsius 1° K = 1° C Cada grado es la misma magnitud, sólo cambian sus “0” “0” Kelvin = “- 273° ” Celsius Kelvin - Cero absoluto - moléculas sin movimiento. 2.- Resistencia Térmica Representa la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. Es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; también se considera que la resistencia es el inverso de la conductancia térmica. Donde “e” es el espesor de la capa (m) y λ (lambda) la conductividad térmica del material, W/(K·m). Resistencia térmica total Es la suma de las resistencias térmicas superficiales y la resistencia térmica del elemento constructivo como se ve a continuación: Rt es inversa del coeficiente de transmisión de calor de un elemento, por lo tanto. 3.- Transmitancia Térmica Es la cantidad de energía que atraviesa, en una unidad de tiempo, una unidad de superficie de un elemento constructivo de caras planas paralelas, cuando entre dichas caras hay un gradiente térmico. Es el inverso a la resistencia térmica Total. ó U = 1/Rt En donde: U = transmitancia en vatios por metro cuadrado y kelvin. W = potencia en watts. S = superficie en metros cuadrados. K = diferencia de temperaturas en kelvin o en Celsius. Cálculo de pérdida de calor de la envolvente (Por conducción) 4.- Inercia Térmica Propiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con que la cede o absorbe del entorno. Depende de la masa, del calor específico de sus materiales y del coeficiente de conductividad térmica de éstos. 5.- Calor específico “La cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).” Ej: Metales Pétreos Madera Agua 0,1 0,2 0,4 1 cal/K·g cal/K·g cal/K·g cal/K·g Aire 0,24 cal/K·g (El agua absorbe 1 Kcal cuando sube un grado, esto demuestra que el agua acumula más calor por más tiempo) Este factor es fundamental para el fenómeno de almacenamiento, Inercia. Captación solar o Ganancia solar Por elementos opacos - Absortividad Por elementos transparentes Ganancia por Radiación Absortividad superficial En elementos opacos, el flujo medio captado depende principalmente de la absortividad superficial (para Radiación Solar) y de la Transmitancia térmica del mismo. Ganancia por Radiación solar Cálculo del comportamiento energético y térmico de un edificio Corresponde al balance entre pérdidas y ganancias de calor generadas en un edificio. Existen dos formas de evaluarlo: • Régimen estático • Régimen dinámico Régimen estático Cálculo del balance energético a partir de los grados día, obteniendo valores mensuales generales de ganancias y perdidas. Grados-día de calefacción (GD) Es la diferencia entre: La “Temp. Base” y la “Temp. Media diaria” inferior a la “Temp. Base” durante un año. Se considera T. Media diaria el promedio entre día y noche. Los GD están directamente relacionados con la demanda de energía para calefacción. Régimen dinámico A partir del cálculo horario, permitiendo determinar con cierta precisión las condiciones ambientales internas, y lo más importante, como varían dichas condiciones en el tiempo, que tan confortable será el espacio o que tanta energía se requerirá para mantener el confort. Cálculo de cargas internas Carga ocupación - Calor generado por la actividad humana. Carga iluminación Carga equipos (Idem) Reglamentación Térmica Articulo 4.1.10.- O.G.U.C. Zonas térmicas En Chile = 7 Zonas térmicas. Clasificación según “Grados día de calefacción.” Art. 4.1.10 Exigencias de acondicionamiento térmico % Ventanas U Ponderado Zonas 3-4-5-6-7; v. monolíticos. Aumento sup. X reducción “U” en muros – s/formula. Zonas Climáticas Nch 1079 Confort ambiental Corresponde al rango de las condiciones del entorno consideradas aceptables para un espacio habitable. Parámetros de influencia: • Confort Higrotérmico. • Aislamiento térmico. • Defensa y aprovechamiento solar. • Confort Acústico. • Confort Lumínico y visual • Confort olfativo Dada la diversidad de variables que inciden en el confort ambiental, usualmente se consideran en forma separada confort térmico (o higrotérmico) de confort lumínico, calidad del aire y confort acústico. Confort Higrotérmico Se define como aquel estado en que las personas expresan satisfacción con el ambiente que los rodea. Esto depende de dos grupos de parámetros: 1.- Relacionado con las personas: • • Metabolismo Vestimenta 2.- Relacionado con el ambiente • • • • Temperatura del aire del recinto Temperatura superficial interior de la envolvente Humedad relativa del Aire Velocidad del aire. ZONA DE CONFORT HIGROTERMICO Corresponde al intervalo de condiciones dentro de las cuales un alto porcentaje de la población se siente cómodo. Subjetiva 28 Caluroso húmedo 100% 80% 60% 40% 20% Humedad absoluta, g/m3 24 20 Frío húmedo 16 12 Confort 8 4 Caluroso seco 0 0 5 10 Frío seco 15 20 25 Temperatura,°C 30
