L+T+L Taller  VERTICAL N°2  Instalaciones  2012

ACONDICIONAMIENTO TERMOMECÁNICO AIRE ACONDICIONADO

BALANCE  TERMICO

Facultad de Arquitectura y Urbanismo q y UNLP  Año 2012

BALANCE TÉRMICO Objeto de un balance térmico

1) Dimensionar los equipos 2) Estimar la “eficiencia eficiencia térmica” térmica

3) Estimar la demanda de energía

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BALANCE TÉRMICO INVIERNO Se estudian las “pérdidas de calor” Se considera la peor situación de condiciones exteriores. No se considera la ganancia solar. Las ganancias internas deben ser “confiables” confiables .

VERANO

Se estudian las “ganancias de calor” Importa diferenciar las “ganancias de calor” para p poder diferenciar la incidencia en SENSIBLE y LATENTE,, p la humedad del local. La radiación solar se considera y es una carga muy importante. Las ganancias internas de calor deben considerarse para el peor de los casos esperables. Se debe considerar la variabilidad externa por lo que se deben realizar balances en diferentes horas del día día.

CONDICION  EXTERIOR Invierno i Verano

CONDICION  INTERIOR

Los valores se obtienen de tablas Según la ubicación geográfica

Temperatura Humedad Radiación solar ZONA DE CONFORT ZONA DE CONFORT Se ajusta según la actividad que se desarrolla en cada local

HR, entre 30% y 70%, considerándose como valor óptimo p tanto en verano como en invierno 50%. Temperaturas Invierno: de 18 a 22°C Verano: de 23 a 27°C

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C G S TÉRMICAS CARGAS É C S

Tipo de calor

• SENSIBLES • LATENTES

Origen

• INTERNAS • EXTERNAS

Fuente

• • • • • •

TRANSMISIÓN Ó RADIACIÓN ILUMINACIÓN PERSONAS EQUIPOS VENTILACIÓN

ORIGEN EXTERNAS ( El calor proviene del exterior del local )  • TRANSMISIÓN • RADIACIÓN • VENTILACIÓN INTERNAS ( El calor se genera dentro del mismo local )  • ILUMINACIÓN • PERSONAS • EQUIPOS L+T+L (2012) INSTALACIONES 2 Teórica AA- REDES

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TIPO DE CALOR FUENTE

Q  Latente

TRANSMISIÓN Superficie x  K  x  ∆t

RADIACIÓN Ó Superficie x  I x  C

ILUMINACIÓN Ó Watts x  0,86

PERSONAS Nº Personas x  Coef. Actividad

EQUIPOS Nº Personas x  Coef. Actividad

VENTILACIÓN Nº Personas x  Coef. Actividad

x x x

Q Sensible

x x x x x x

TRANSMISIÓN

(no hay inercia térmica) VIDRIOS (no hay inercia térmica) Q s TRANSMISIÓN = Superficie  x K  x ∆t

∆t = Text - Tint. Text varía según la hora

MUROS Y TECHOS (hay inercia térmica) Q s TRANSMISIÓN = Superficie  x  K  x ∆t ∆t se corrige según : Hora Orientación Masa del muro Color superficie En normativa ASRHAE Se denomina CLTD

“Cálculo de Cargas por Temperatura Diferencial y Factores de Carga de Enfriamiento” (CLTD/CLF).

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RADIACIÓN Q RADIACIÓN = Superficie   Qs Ó f x  I

x

C Cs

I = radiacion solar / m2 D Depende de : d d La Latitud, la época del año y la hora. Cs = coeficiente fi i t d de sombra b Variable  entre  0 y 1 S l t i l Se suman las protecciones solares

ILUMINACIÓN Q ILUMINACIÓN Qs Ó = Watts x 0,86 x Coef. aux Coef. Auxiliar: Incandescente 1 Fluorescente 1,25 Depende de : El nivel de iluminación necesario según actividad El nivel de iluminación necesario según actividad El tipo de iluminación

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PERSONAS Qs PERSONAS = N° personas x Coef. Según actividad (sensible) QL PERSONAS = N° personas x Coef. Según actividad

(Latente)

Depende de : D d d La cantidad de ocupantes …. Permanentes La actividad que se desarrolla

EQUIPOS Qs EQUIPOS = N°equipos Q ° x Coef.Tabla según equipo (sensible) QL EQUIPOS = N°equipos q p x Coef.Tabla según g equipo q p ((Latente)) Depende de : El tipo de equipos y la cantidad de equipos 

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EQUIPOS Qs VENT. VENT = Vol.Ventilación Vol Ventilación x Pe  Pe x Ce  Ce x  ∆t (T ext.t - Tint.) Ti t ) QL VENT. = Vol.Ventilación x Pe x  He x  ∆h (hext. - hint.) Depende de : D d d El número ocupantes, la actividad que desarrollan y la calidad de aire

DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA TOTAL

QR = ∑ Q sens. + ∑ Qlat. ( F i / h) ( Frig / h) ( Watts ) 1 W  =  0,86 F/h ( T R ) 1 T.R.= 3024 F/h (    T.R.   ) 1 T R 3024 F/h (   KW.   )

Se adiciona un porcentaje de seguridad por las  Se adiciona un porcentaje de seguridad por las pérdidas o ganancias no contempladas. 10 %  Calor Sensible 5 %  Calor Latente

Factor De calor sensible F.C.S. =

Q sensible Q Total

Q Total = Qs + QL Q Total = Qs + QL

Es un coeficiente adimensional Es un coeficiente adimensional que indica la  que indica la proporción del tipo de  cargas térmicas.  Las que afectan la temperatura del aire y las que  afectan su tenor de  humedad. Su  valor  puede estar entre 1 y  0 En general se encuentra entre 0,75 y 0,85. l

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CALEFACCIÓN EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA TERMICA Mediante un coeficiente se evalúa la demanda de energía térmica por unidad de volumen o superficie. p p El valor indica la eficiencia térmica de un local o edificio.

GC  C Coeficiente volumétrico global de pérdidas GC =  

QC Vc

(( W / m3) W / m3) ( Kcal /h / m3)

Norma IRAM 11.604 Metodología de cálculo y valores límites y valores límites Norma IRAM 11.900

Los valores admisibles varían según la región Bioclimática Los valores de Invierno no tienen tanta variación, según el destino. La mayor influencia se da por el K de la envolvente y la Temperatura exterior . Los promedios oscilan entre 20 a 40 Kcal/h/m3

REFRIGERACIÓN EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA TERMICA Mediante un coeficiente se evalúa la demanda de energía térmica por  unidad de volumen o superficie.  El valor indica la eficiencia térmica de un local o edificio. Coeficiente volumétrico global de ganancias GR  R Coeficiente volumétrico global de ganancias

GR =  

SR 

Norma IRAM 11 11.659 659

QR Vr

Las Normas ASHRAE son más ajustadas; separando  indicadores de cargas internas y de ventilación por un  lado y por otro lado las ganancias de la envolvente por  transmisión y radiación transmisión y radiación.

Coeficiente superficial global de ganancias

SR =  

QR Sr L+T+L (2012) INSTALACIONES 2 Teórica AA- REDES

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ESTIMACION DE LA DEMANDA TERMICA GDR  Grados día  de refrigeración

GDC  Grados día  de calefacción Diferencia acumulada entre la  temperatura promedio exterior y la  temperatura de confort.

q se hace es tomar para p p Para calcularlos,, lo que cada día la temperatura media,, ese valor se resta a la Temperatura de confort, lo que da se va sumando día a día hasta completar el año y así se obtiene un valor de grados día.

Grados-día Tienen un sub índice que indica cual es la temperatura Base considerada. Tienen un sub índice que indica cual es la temperatura Base considerada.

GDC 

Grados día de calefacción

Para Invierno suele variar   según la temperatura interior de confort y el grado  de aislación entre GDC 22 , GDC 20 ó GDC 18.

GDR 

Grados día de refrigeración

Para Verano puede ser entre GDR 17 a GDR 22 Locales con importantes cargas internas y muy asoleados GDR 17  Locales de poca carga interna, poco asoleados y bien ventilados GRD22

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CUANTIFICACIÓN DE LA DEMANDA REQUERIMIENTO  DIARIO Qd = 24  24 x QTOTAL x f iu f iu

(ti‐te) Factor de interrupción Cuantas horas por día se requiere el acondicionamiento Factor de uso Cuantos día se requiere el acondicionamiento

REQUERIMIENTO  ANUAL

Qa = Qdc x GDC ((ti‐te)) CALEFACCIÓN

(Kcal/h /año) (K l/h / ñ ) ( Watts /año)

Qa = Qdr x GDR ((ti‐te)) REFRIGERACIÓN

(Frig/h /año) (F i /h / ñ ) ( Watts /año)

ESTIMACION DEL CONSUMO ENERGÍA REQUERIMIENTO  ANUAL

Qa E =          Ƞ

( KW /h/año) ( KW /h/año) ( Kcal/h/año)

Ƞ rendimiento Potencia  efectiva Potencia consumida Potencia  consumida

Se utiliza para: g Planificar el suministro de energía Analizar costos de mantenimiento y la amortización de inversiones Calcular el potencial de contaminación atmosférica

Potencia  Frigorífica Potencia Eléctrica Potencia   Eléctrica

E.E.R.          

C.O.P.   

Potencia   Calorífica Potencia Combust Potencia   Combust.

Los equipos suelen tener una evaluación de su eficiencia: Para refrigeración se usa el EER (Energy Efficent Range) Para calefacción se aplica el COP (Coeficient Of Perfomance) L+T+L (2012) INSTALACIONES 2 Teórica AA- REDES

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Norma IRAM 11604 Esta norma conocida por establecer el coeficiente volumétrico global de pérdidas térmicas en calefacción G cal en W/m3ºC, establece un valor admisible de calidad térmica edilicia en relación a los grados día de calefacción del sitio donde se implantará el edificio. Certificación edilicia Existen dos organismos con capacidad de certificar la calidad energética, la eficiencia energética edilicia o el grado de sustentabilidad y son el IRAM y el INTI. INTI Para esto los comitentes deben celebrar un convenio con dichos organismos y solicitar que Normas desea certificar. En el caso de la Provincia de Buenos Aires es el único distrito del país donde la aplicación debería ser obligatoria obligatoria. El poder de policía y responsable de la certificación recae en los municipios según la Ley 13059/03. Norma IRAM 11900 (Etiqueta de eficiencia energética de calefacción de edificios) Esta norma establece una metodología simplificada para el cálculo del nivel de eficiencia energética de las envolventes de los edificios a ser calefaccionados y las caracteristicas de la etiqueta de eficiencia energética 21

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Norma IRAM 11659-2 Esta norma aprobada en el año 2007 establece valores admisibles de calidad térmica para edificios que requieran aire acondicionado. Propone tres indicadores: Qref en W para establecer una carga térmica admisible en refrigeración; Sref S e een W/m2 W/ es establece ab ece uunaa ca carga ga térmica é ca ad admisible s b e po por uunidad dad de supe superficie c e a cclimatizar a a Gref en W/m3 semejante a los anteriores pero en relación al volumen a refrigerar. En todos los casos existen tablas y gráficos donde se obtiene el valor admisible en relación a la temperatura p de diseño máxima. Esta Norma esta muy poco desarrollada, no es exigible su cumplimiento en ningún lugar ni edificio. Normalmente se reemplaza su aplicación o análisis por normativas ASHRAE. Norma IRAM 62406 N 62406:2007 2007 Establece la metodología para el cálculo de la clase de eficiencia energética para acondicionadores de aire, solo del tipo individual, esta basada en un indicador que relaciona la capacidad total de enfriamiento y la potencia efectiva efecti a de entrada de equipo. eq ipo Como resultado de la aplicación de la citada Norma IRAM un acondicionador de aire puede ser calificado por las letras A, B, C, D, E, F y G, donde la letra A se le adjudica a los más eficientes y la G a los menos eficientes eficientes. Que según lo establecido en la Norma IRAM 62406:2007, un acondicionador de aire correspondiente a una clase C de eficiencia energética en modo refrigeración consume un SIETE POR CIENTO (7%) menos de energía que uno correspondiente a una clase de eficiencia energética D y un VEINTICINCO POR CIENTO (25%) menos que uno correspondiente a la clase F. 23

FIN

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