Cálculo de Cargas Térmicas Calefacción

TEMA 3. Instalaciones de Climatización-VentilaciónCÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA PARA CALEFACCIÓN:

Introducción:

En Invierno se debe mantener en el recinto que queremos acondicionar una temperatura superior a la del ambiente exterior, en consecuencia se producirá un flujo de calor desde el interior al exterior motivado por dicha diferencia de temperaturas.

Para determinar las cargas térmicas los datos de partida serán los siguientes:

Condiciones exteriores: Datos de temperatura de la localidad para los cerramientos exteriores y de los locales colindantes para los cerramientos interiores.

Condiciones interiores: Vienen recogidas en el RITE. Para invierno la temperatura oscilará entre los 21 y 23ºC y una humedad relativa entre el 40 y 50%.

Condiciones del local: Son aquellos aspectos constructivos y de utilización de los locales. Serán los siguientes: Materiales de construcción, Orientación de las paredes y Ocupación.


Introducción:

La tasa correspondiente de calor que se pierde por diferencia de temperatura se le denomina Carga o pérdida por transmisión.

Al ventilar el recinto con aire exterior se tendrá una entrada de frío equivalente a una salida de calor, que se le denominará carga de ventilación.

Las entradas de aire frío que se producen de manera involuntaria a través de puertas y ventanas que se abren y a través de las rendijas de las mismas, se le denomina carga de infiltraciones.

En el interior del recinto podemos tener fuentes internas de calor debidas a la iluminación, por personas y otras fuentes, a estas fuentes se les denomina carga interna, y tendrá signo contrario a las anteriores cargas.

Por lo tanto se define la carga de calefacción a la suma de todas las cargas vistas anteriormente:

Qcalefacción = Qtransmisión + Qventilación e infiltración – Qinterna + Qsuplementos


Carga por transmisión:

Es el calor por unidad de tiempo que atraviesa los distintos cerramientos del local.

Donde:K = Coeficiente global de transmisión del calor del cerramiento, también se puede expresar como la inversa de la resistencia térmica del cerramiento. K = 1/RtS = Superficie del cerramientoTi = Temperatura interiorTe = Temperatura exterior

n

ieiiiT TTSKQ

1

)·(·


Suplementos:

Además de las pérdidas de calor por transmisión e infiltraciones de aire se deben considerar otras particularidades que pueden alterar los resultados si no son tenidas en cuenta. Se representan como un porcentaje sobre la pérdida de calos por transmisión y son tres:

Z1 Suplemento por orientación: Se basa en la exposición a la radiación solar influenciada por el viento y el grado de humedad que puede experimentar una pared exterior en un edificio.

En aquellos espacios en los que no haya exposición directa al sol no se aplicará este suplemento.


Suplementos:

Z2 Suplemento por interrupción: Considera las paradas del sistema de calefacción o el funcionamiento de la instalación en potencia reducida.

Se tienen en cuenta tres grandes grupos de interrupciones:a) Servicio ininterrumpido, aunque con marcha reducida durante la noche. Suele ser típico

en hospitales, residencias o viviendas de lujo.b) Interrupción de servicio de 8 a 12 horas diarias: Se produce en edificios de oficinas,

comercios, viviendas, etc.c) Interrupción del servicio de 12 a 16 horas diarias: En escuelas, iglesias, etc


Suplementos:

Z3 Suplemento por superficie fría: La cara interior de la pared en contacto con el exterior suele estar a una temperatura inferior que el resto de las paredes que están en contacto con zonas interiores. Por ello es necesario tener en cuenta la cantidad de superficie que se encuentra en contacto con el exterior del espacio sometido a estudio.

Se puede calcular según la expresión:

O bien los valores orientativos de la siguiente tabla:

)·(

·14,03

eiT

T

TTS

QZ


Suplementos:

Una vez conocidos los tres suplementos, se obtiene el suplemento total y la consecuente pérdida de calor debido a estos:

Fs = Z1 + Z2 + Z3

También se puede expresar como:

100

·sup

Tlementos

QFsQ

)1·()·(·1

FsTTSKQn

ieiiinTransmisió


Carga por Ventilación e infiltraciones:

Infiltraciones: Se emplean dos métodos, el método de la rendija y el método de las superficies.

El método de la rendija calcula el aire infiltrado a través de las rendijas de puertas y ventanas, requiere saber las propiedades de la carpintería.

VAf = f · LDonde: VAf = Volumen de aire infiltrado por las fisuras (m3/s)f= Coeficiente de infiltración (m3/s ·m)L= Longitud de las fisuras consideradas (m)



Infiltraciones: El método de superficies determina el caudal a partir de la expresión

VI= II·SI

Donde: II = Permeabilidad del hueco(m3/h·m2)S= Superficie del hueco (m2)

A la hora del cálculo se suele tener en cuenta la consideración que hace el CTE, que marca unos límites según la zona climática, que presentan cierta sobredimensión.• Para las zonas climáticas A y B: 50 m3/(h·m2)• Para las zonas climáticas C, D y E: 27 m3/(h·m2)

QIS = m·Ceaire·(Ti-Te)Donde:m = Caudal de aire de infiltraciones m=Peaire · VI

Ti = Temperatura interiorTe = Temperatura exterior



Ventilación: Si las necesidades de ventilación no vienen compensadas por las infiltraciones deberá introducirse aire exterior que tendrá que calentarse y humidificarse hasta las condiciones interiores. Se puede calcular a partir de las necesidades de ventilación del espacio:

VAr = V· nDonde: VAr = Volumen de aire renovado(m3/s)V= Volumen del espacio(m3)n= número de renovaciones por hora (veces/s)

También se puede calcular si se conoce la ocupación del espacio como:

VAr = q· pDonde: q= caudal de aire de ventilación por persona(m3/persona)p= número de personas



Ventilación: La cantidad de aire exterior que se utiliza en la mezcla tiene que ser estrictamente necesario para producir una renovación conveniente del aire del local. Este punto viene regulado en la ITE 1.1.4.2.3 en función de IDA, de tal manera que:

• IDA 1 Aire de óptima calidad: Hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías.

• IDA 2 Aire de buena calidad: Oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas.

• IDA 3 Aire de calidad media: Edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores.

• IDA 4 Aire de calidad baja.



Ventilación:

Los valores indicados en la tabla corresponden a situaciones en las que las personas tengan una actividad metabólica de alrededor de 1,2 met (Unidad energética referida al metabolismo humano 1met->58,2 W/m2).

En los locales en los que esté permitido fumar los caudales de aire exterior serán como mínimo el doble de lo indicado en la tabla anterior.



Ventilación: La partida correspondiente para la carga por ventilación se calcula como

QVS = m·Ceaire·(Ti-Te)

Donde:m = Caudal volumétrico de aire de ventilación (m3/h); m=Peaire · VV

Ti = Temperatura interiorTe = Temperatura exterior

Carga interna (Ganancias de calor):

En el local que se quiere calefactar suelen existir simultáneamente con las pérdidas de calor ciertas ganancias debidas a la ocupación, iluminación y radiación solar. Suelen ser transitorias, y muchas veces no se tienen en cuenta.

Cálculo de Cargas Térmicas Calefacción

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