ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO DE EDIFICIOS

Confort. Estrategias de diseño de la envolvente.

Climatización natural y artificial.

Ventilación, calefacción, refrigeración y aire acondicionado.

Taller de Materialidad III -Cátedra Dr. Arq. E. Di Bernardo - FAPYD - UNRJ. Vazquez - 2013

CONFORT

HigrotérmicosLuminososAcústicos

Factores OlfativosPsicológicosSocialesEstéticosFuncionales

BIENESTAR TERMICO Y METABOLISMO

Cuando los mecanismos naturales con que el cuerpo responde al medio externo no resultan suficientes para sentirse cómodo es deseable generar por medios artificiales una condición de mayor bienestar.

El cuerpo en reposo transfiere al ambiente 60 W/h, cuando despliega actividad o movimiento físico aumenta en forma proporcional.

Aporte que deberá considerarse en locales de gran concentración de personas y con actividad física.

CONFORT HIGROTÉRMICO

TemperaturaVelocidad del aireHumedad relativaEvapotranspiración

MET= 50 Kcal/hm² = 58 W/m2

CLO = 0,18 m²hºC/kcal = 0,155 m2K/W Consumo metabólico

Energía necesaria para realizar un trabajo. A más esfuerzo, más consumo metabólico.

Metabolismo basalEnergía necesaria para vivir. Calor aprovechado por el cuerpo para mantener una temperatura adecuada para los procesos orgánicos.

Aislamiento térmicoResistencia que tenga la vestimenta a la pérdida de calor y permeancia a la humedad.

Actividad sedentaria: 90 Kcal/h ≅ 105 W

1Clo 0.5 Clo

Fuente: Quaroni, N

CONFORT EN ESPACIOS INTERIORES

Indices de comodidad térmica ASHRAE 55 - 1981Porcentaje de personas confortables

Porcentaje de personas insatisfechas - MPVFuente: Fanger P.O.

TemperaturaInvierno: 18 a 23ºCVerano: 23 a 27ºC

HR 40 a 60 %

Velocidad del aire

En interioresInvierno: 0.0 a 0.2 m/sVerano: 0.2 a 1.1 m/s

En exterioresInvierno: 0.0 m/sVerano: 1.0 a 3.0 m/s

EvaporaciónEn interiores: 0 g/hEn exteriores: 60 a 100 g/h

PARÁMETROS HIGROTÉRMICOSCONDICIONES DE BIENESTAR

Climapresiones naturales

Diseño envolvente formal-material

Modos de habitarpresiones culturales

Extensión de la zona de confortGivoni, Baruch (1976). Man, climate and architecture. AppliedScience Publishers.

ESTRATEGIAS DE DISEÑOZONAS DE CONFORT HIGROTÉRMICO

Diagrama de confortOlgyay, Víctor (1963). Design with

climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton

University Press.

CLIMA Y CONFORT HIGROTÉRMICO - Rosario

CONFORT - Protección Solar

40

30

20

10

00 10 20155 25

temperatura de bulbo seco (ºC)

latit

ud (º

)

¿cuándo se necesita sombra?

33.0

21.7

( de acuerdo al criterio de A. y V. Olgyay )

tem

pera

tura

s (º

C)

0

5

10

15

20

25

30

35

E F M A M J J A S O N D

Rosario (latitud: 33ºS)

máximas

mínimas

21.7 ºC

tem

pera

tura

s (º

C)

0

5

10

15

20

25

30

35

E F M A M J J A S O N D

Rosario (latitud: 33ºS) Rosario (latitud: 33ºS)

tem

pera

tura

s (º

C)

0

5

10

15

20

25

30

35

E F M A M J J A S O N D

Área de sombra permanente y área de sombra ocasional.Graficado por J. C. Rall para nuestra latitud según el modelo de Olgyay.

COMPORTAMIENTO TERMICO DE LOS EDIFICIOS ENVOLVENTE

Régimen estacionario

Conductividad térmica

Resistencia térmica

Transmitancia media ponderada

Régimen periódico

Evolución dinámica de las variables

Coeficiente volumétrico de pérdidas

Coeficiente volumétrico de ganancias

Inercia térmica

Cap. caloríficaVariación cíclica de

las variables climáticasa lo largo del día

Impactos térmicos externos a través de la envolvente afectan las condiciones higrotérmicas en el interior.

Proceso de flujo de calor. Intercambio higrotérmico. Balance energético.

Importancia de los materiales para lograr equilibrios higrotérmicos en el interior.

INTERCAMBIO TÉRMICO

Intercambio radiante de onda larga al cielo y convectivo.

Resistencia térmica de la envolvente del edificio.

ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO

Producción de un microclima artificial en el que se controla, total o parcialmente, la temperatura, la humedad, la velocidad del aire y su calidad. Las instalaciones encargadas de dicho control son las denominadas de acondicionamiento térmico:

VentilaciónCalefacciónRefrigeración

PROCESO DE DISEÑO

Necesidades espaciales

Tipo de edificioSistemas de acondicionamientoEspacios técnicos

CONCEPCIONES DE DISEÑO

Instalaciones termomecánicaspor fachada

RELACIÓNTIPOLOGÍA EDIFICATORIA - ESQUEMA DE PENSAMIENTO

CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN

Adecuación del sistema a:Las exigencias de confortAl uso previsto (continuo, intermitente, horarios, formas de utilización)A los costos totales que incluyen la instalación, el funcionamiento, el mantenimiento y debieran incluir los costos ambientales.A la energía disponible en el lugar.A los requerimientos de la propia instalación sobre el diseño del edificio.

Correcta resolución de:Los criterios de elección del sistema y el proceso de dimensionado, considerando hipótesis de partida ajustadas al proyecto como:

Las condiciones exteriores y su variación a lo largo del tiempo.El rango admisible de variación en las condiciones interiores deseadas.La temperatura del aire, la temperatura ambiental, las temperaturas superficiales.El tipo de edificio, situación, orientación y relación de los espacios, características de la envolvente, inercia térmica, nivel de aislamiento y protecciones, eficiencia de la ventilación natural.El horario de uso, la respuesta del sistema y su relación con la inercia térmica del edificio.La zonificación del edificio.El conjunto Edificio – instalación – sistema de regulación.

ESQUEMA GENERAL DE INSTALACIONES

Equipos generación energéticaRedes de distribución del fluidoUnidades terminales de transferencia

1. Planta térmica o Fuente 2. Equipos terminales (intercambiadores) 3. Canalizaciones de alimentación 4. Canalizaciones de retorno (cañerías)

VENTILACIÓN NATURAL

Proceso de renovación de aire de un local (impulsión y extracción) por medios naturales o mecánicos, para controlar su calidad y/o el refrescamiento.

VENTILACIÓN

POR IMPULSIÓN: Aplicación usual locales limpios. Se ventila en sobrepresión. Ej.: Salas máquina, industrias

POR EXTRACCIÓN: Locales sucios o con riesgo de incendio. Se ventila en depresión. Se puede hacer extracción localizada sobre los focos contaminantes. Ej.: cocinas, baños

POR IMPULSIÓN Y EXTRACCIÓN: Aplicación usual en locales con control de circulación del aire. Se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes pero se requieren controles de los ventiladores de impulsión y extracción.

VENTILACIÓN MECÁNICA

2. planta tratamiento3. canalizaciones3-3. conductos de mando3-4. conductos de retorno3-5. conducto de aire exterior4. Equipos terminales

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

ConvectivosFuente de energía: gas, electricidad

SIN CONEXIÓN CON EL EXTERIOR TIRO NATURAL TIRO BALANCEADO

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES

SISTEMAS RADIANTES

LOSA RADIANTE ELÉCTRICAPANELES RADIANTES ELÉCTRICOSEstufa a cuarzoPanel radiante de pared o techoSistemas de tubos radiantes para exteriores

SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES

Central por unidad (oficina o vivienda)

RadiantesEstos sistemas emiten calor por radiación por lo cual calientan superficies.

El calor generado en la fuente se acumula y se puede ceder al ambiente en tiempo diferido.

Losa radiante por agua caliente.Posee alta inercia térmica, demora de 4 a 5 hs para entrar en régimen

SISTEMAS CENTRALES CALEFACCIÓNPOR ACUMULACIÓN

Convectivos

El calor producido es cedido al ambiente en forma directa

RadiadoresTubos aletados y zócalos convectoresCaloventiladoresEquipos de aire caliente

SISTEMAS CENTRALES DIRECTOS

EQUIPOS GENERADORES DE CALOR

Calderas de agua calienteCalderas de vaporCalderas de aire calienteCalderas eléctricasBombas de calor

SALAS DE CALDERA

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRALPOR AGUA CALIENTE

Componentes1. Planta térmica – caldera2. Equipos terminales

RadiadoresConvectoresCaloventiladoresRadiador de zócaloPaneles radiantes

3. Red de cañerías de conducción y retorno del agua.

4. Vaso de expansión5. Accesorios6. Controles - Termostatos

Forma de circulaciónCirculación natural o termosifónCirculación forzada (bomba)

Presión de trabajoBaja presiónMedia o alta presión

Instalación MonotubularBitubular

Distribución superiorDistribución inferior

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRALPOR VAPOR A BAJA PRESIÓN

Instalación BitubularMontante Distribución superiorMontante Distribución inferiorRetorno húmedoRetorno seco

El vapor de agua entrega el calor latente de vaporización.Se trabaja con presiones de 0.1kg/cm2 que corresponde a una temperatura de 101, 7 ºC hasta 3000 mm (0.3 kg/cm2)

Eficiencia de Radiadores

Consiste en un gabinete que contiene un ventilador de alta presión, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor o una batería eléctrica y un filtro de aire.

Realiza la distribución del aire por conductos.

Se distinguen los conductos de inyección de aire al espacio, de extracción del aire, de retorno y los de toma de aire exterior.

No poseen control individual. Zonificación.

EQUIPOS DE AIRE CALIENTE

EQUIPOS DE AIRE CALIENTE

Bibliografía

Quadri, N. Instalaciones de aire acondicionado y calefacción. Editorial Alsina. Bs. As. 2007. ISBN: 9505531554

Diaz V y Barreneche R. Acondicionamiento térmico de edificios. Ed. Nobuko. Bs. As. 2005. ISBN: 987-1135-94-7