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Climatizacin

Clculo de cargas trmicas totales de refrigeracin para la climatizacin de una vivienda

1. Introduccin

La eleccin de las condiciones exteriores de temperatura seca, y en su caso, de temperatura hmeda simultnea del lugar, que son necesarias para el clculo de la demanda trmica mxima instantnea y, en consecuencia, para el dimensionado de equipos y aparatos, se tendrn en cuenta los valores indicados en las Tablas I, II y III. Se debern tener en cuenta tambin la direccin en intensidad de los vientos dominantes, la altitud sobre el nivel del mar y, para la radiacin solar, la altitud de emplazamiento del edificio. El local a climatizar es un apartamento de 97,7 m2 situado en Madrid (Fig. 1). Se trata de un piso doce en un bloque de diecisis alturas, con cerramientos

exteriores al Norte, Oeste y Sur y tabiques que comunican con el resto del edificio en la pared Este. El piso se encuentra habitado normalmente por una nica persona.

2. Caractersticas constructivas de la vivienda

Los principales elementos constructivos que constituyen la vivienda se encuentran descritos a continuacin:

Figura 2. Detalle del cerramiento.

En el presente artculo se ha desarrollado el mtodo de

clculo de las cargas trmicas totales de una vivienda situada

en Madrid. Parte de este trabajo representa un proyecto

de prctica realizado por Fernando A. Snchez y Vctor

M. Espejo. Se han determinado las condiciones climticas exteriores e interiores de

proyecto necesarias para la climatizacin de la vivienda y

se han calculado todos los parmetros necesarios para

hallar las cargas trmicas de refrigeracin.

Figura 1. Vista general

de la vivienda.

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CONDICIONES NORMALES CONDICIONES NORMALES VERANO INVIERNO

Temperatura Humedad Variacin Variacin Temperatura Das-Grados Vientos Ciudad seca C BS relativa HR diurna (OMD) anual (OMA) hume. C BH acumulados dominantes (km/h) Altitud Latitud

Albacete 35 36 18 39 -7 1.377 O 12 686 3900 Alicante 31 80 13 29 338 SE 9 7 3821 Almera 30 70 8 25 5 208 OSO 9 65 3651 Avila 30 41 17 36 -6 2.127 NO 11 1.126 4039 Badajoz 38 47 17 39 -1 767 NO 7 186 3853 Barcelona 31 68 8 29 2 656 S 8,5 95 4124 Bilbao 30 71 8 31 0 820 32 4318 Burgos 30 42 15 37 -6 2.048 SO 8,5 929 4220 Cceres 38 37 14 36 -1 1.003 NO - 459 3929 Cdiz 32 55 12 32 2 227 SE 20 28 3628 Catelln 29 60 9 29 4 452 NO 3 27 3959 Ciudad Real 37 56 20 40 -4 1.312 SO 4 628 3859 Crdoba 38 33 17 40 -1 662 SO 5 128 3753 Corua 23 63 9 22 2 827 SO 18 54 4322 Cuenca 33 52 18 40 -7 828 O - 949 4005 Gerona 33 58 10 36 -3 939 S 5 95 4159 Granada 36 49 18 38 -2 1.042 O 4 775 3711 Guadalajara 34 37 15 38 -4 1.469 1.017 4038 Huelva 31 57 14 30 1 402 SO 4 3716 Huesca 31 72 15 36 -5 1.350 calma - 488 4208 Jan 36 35 14 36 0 830 SO 5 586 3746 Las Palmas 24 66 4 16 15 0 EN 9 6 2811 Len 28 45 16 34 -6 2.143 NO 8 908 4235 Lrida 33 50 14 38 -5 1.226 323 4141 Logroo 33 59 14 36 -3 1.405 NO - 380 4228 Lugo 26 67 14 28 -2 1.771 EN 12 465 4300 Madrid 34 43 15 40 -3 1.405 EN 10 667 4025 Mlaga 28 60 6 29 13 248 S 7 40 3643 Murcia 36 59 14 37 -1 432 SO - 42 3759 Orense 33 35 9 -3 967 Oviedo 26 70 9 26 -2 1.200 NE - 232 4322 Palencia 30 45 16 36 -6 1.780 NE - 734 4200 Palma de Mallorca 28 63 8 30 4 527 vara 9 28 3934 Pamplona 32 51 12 37 -5 1.535 N 8 734 4200 Pontevedra 27 62 12 27 0 871 N 12 19 4226 Salamanca 34 46 18 38 -7 1.662 O - 803 4058 Santander 25 74 7 28 2 724 O 20 69 4328 San Sebastin 22 76 7 23 -1 913 S 17 181 4319 Sta. Cruz de Tenerife 22 55 8 22 15 0 N 18 37 2828 Segovia 33 35 17 39 -6 1.866 O - 1.002 4057 Sevilla 40 43 18 38 1 438 SO - 30 3723 Soria 29 45 18 36 -7 1.978 vara 15 1.063 4146 Tarragona 26 68 7 25 1 626 S 5 60 4107 Teruel 32 55 14 38 -8 1.802 915 4021 Toledo 34 34 16 38 -4 158 E 5 540 3951 Valencia 32 68 11,4 31 0 516 O 10 10 3929 Valladolid 33 45 13 37 -5 1.709 SO 10 694 4139 Vitoria 26 70 13 30 -4 1.560 EN - 542 4251 Zamora 32 65 18 38 -6 1.501 O 11 649 4130 Zaragoza 34 57 14 39 -3 1.151 NO 15 200 4130

Tabla I. Condiciones exteriores de proyecto.

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- Cerramientos

Estn constituidos por dos hojas (Fig. 2), la exterior de ladrillo macizo 1, y la interior de ladrillo hueco simple 4, separadas por una cmara de aire 2, rellena de aislamiento de lana de vidrio 3. Interiormente lleva un enfoscado con mortero de cemento 5. Los espesores, pesos y resistencias trmicas de estos elementos son los que se muestran en la Tabla IV.

- Tabiques

Estn constituidos por un ladrillo hueco simple enfoscado con mortero de cemento por ambas caras. Sus caractersticas las vemos en la Tabla V:

- Forjados

Se trata de forjados unidireccionales con vigueta rgida (Fig. 3), bovedilla cermica aligerante de 12 cm, capa de compresin de hormign de 20 cm de espesor y entrevigado de 50 cm (Tabla VI).

- Muro de hormign armado

Se trata de un muro de hormign de 250 kg/m3 enfoscado interiormente con mortero de cemento (Tabla VII).

3. Condiciones exteriores de diseo

Los conceptos de temperatura exterior de proyecto y la temperatura exterior a secas, se exponen a continuacin:

- La temperatura exterior de proyecto, es un valor fijo, se obtiene de la Tabla I.

- La temperatura exterior es un valor dependiente del mes y la hora de clculo.

El mes y la hora de clculo son datos que habr que establecer con mucho cuidado, ya que, resulta obvio remarcar la importancia de considerar las correcciones que anteceden a la mejora de hacer los balances trmicos de cargas por conduc

cin y ventilacin y a la hora de establecer los rendimientos reales del equipo a instalar. Por todo ello es preciso tener en cuenta que, dependiendo del mes y hora de clculo, al usar la Tabla I de condiciones externas, sus valores han de ser corregidas se

gn unos factores de correccin cuyas tabulaciones se exponen en las Tablas II y III. Con los datos de temperaturas seca y hmeda corregidos, en el diagrama psicromtrico se obtienen el resto de los datos: % HR, punto de roco y humedad especfica.

Intervalo de variacin HORA SOLAR diaria de temperatura (C) Temperatura Maana Tarde

(en las 24 horas)* seca o hmeda 8 10 12 14 15 16 18 20 22 24

5 Seca -4,7 -3,5 -2,8 -0,5 0 -0,5 -1,1 -2,7 -4,2 -9,0 Hmeda -1,0 -1,1 -0,5 0 0 0 -0,5 -0,5 -1,0 -1,0

7,5 Seca -6,2 -4,7 -2,8 -0,5 0 -0,5 -1,1 -3,2 -5,2 -7,2 Hmeda -1,5 -1,1 -0,5 0 0 0 -0,5 -0,5 -1,5 -1,9

10 Seca -7,4 -5,2 -2,8 -0,5 0 -0,5 -1,5 -3,8 -6,0 -8,5 Hmeda -2,0 -1,4 -0,5 0 0 0 -0,5 -0,9 -1,7 -2,2

12,5 Seca -8,4 -5,5 -2,8 -0,5 0 -0,5 -1,7 -4,1 -6,5 -9,5 Hmeda -2,2 -1,6 -0,5 0 0 0 -0,5 -1,1 -1,7 -2,5

15 Seca -9,4 -6,5 -3,0 -0,5 0 -0,5 -1,9 -4,8 -7,7 -10,5 Hmeda -2,4 -1,6 -0,5 0 0 0 -0,5 -1,3 -1,8 -3,0

17,5 Seca -10,5 -7,0 -3,5 -0,5 0 -0,5 -2,6 -5,9 -8,8 -12,2 Hmeda -2,9 -1,8 -0,7 0 0 0 -0,5 -1,7 -2,4 -3,5

20 Seca -12,0 -8,0 -4,1 -0,5 0 -0,5 -3,4 -7,5 -10,3 -13,8 Hmeda -3,5 -2,2 -1,1 0 0 0 -0,5 -1,7 -2,9 -4,0

22,5 Seca -13,5 -9,0 -4,5 -0,5 0 -0,5 -3,9 -8,0 -11,7 -15,5 Hmeda -3,9 -2,3 -1,1 0 0 0 -0,5 -2,2 -3,4 -4,7

25 Seca -14,5 -9,5 -4,5 -1,1 0 -1,1 -4,5 -8,9 -13,3 -17,2 Hmeda -3,9 -2,8 -1,1 0 0 -0,5 -0,5 -2,2 -4,5 -5,5

Tabla II. Correcciones en las temperaturas de proyecto en funcin de la hora considerada

Figura 3. Detalle del

forjado.

Variacin diaria de T =

= T ms alta - T ms baja (1)

Intervalo de variacin diaria de Temperatura MES temperatura (C)* seca o hmeda Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost. Sept. Oct. Nov.

67 Seca -22 -12 -6 -2 0 0 -5 -13 -25 Hmeda -13 -7 -3 -1 0 0 -2 -7 -15

64 Seca -18 -12 -6 -2 0 0 -4 -11 -20 Hmeda -10 -6 -3 -1 0 0 -2 -6 -12

61 Seca -17 -11 -6 -2 0 0 -3 -9 -17 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -9

58 Seca -17 -11 -6 -2 0 0 -3 -9 -16 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -8

55 Seca -10 -10 -8 -2 0 0 -3 -8 -15 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -8

53 Seca -10 -10 -8 -2 0 0 -3 -9 -15 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -8

50 Seca -16 -10 -5 -2 0 0 -3 -9 -14 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -8

47 Seca -16 -10 -5 -2 0 0 -3 -8 -11 Hmeda -8 -6 -3 -1 0 0 -2 -4 -8

44 Seca -13 -9 -4 -2 0 0 -2 -9 -11 Hmeda -7 -5 -2 -1 0 0 -1 -4 -6

42 Seca -8 -5 -2 0 0 0 -2 -4 -8 Hmeda -4 -3 -1 0 0 0 -1 -2 -4

39 Seca -7 -5 -2 0 0 0 -2 -4 -8 Hmeda -3 -2 -1 0 0 0 -1 -2 -3

36 Seca -6 -4 -2 0 0 0 -1 -3 -7 Hmeda -3 -2 -1 0 0 0 -1 -2 -3

33 Seca -5 -4 -2 0 0 0 -1 -3 -6 Hmeda -2 -2 -1 0 0 0 -1 -2 -3

30 Seca -3 -3 -2 0 0 0 -1 -2 -4 Hmeda -2 -2 -1 0 0 0 -1 -1 -2

28 Seca -3 -2 -2 0 0 0 -1 -2 -4 Hmeda -2 -1 -1 0 0 0 -1 -1 -2

* La oscilacin diaria de la temperatura seca (OMD) es la diferencia entre la temperatura ms alta y la ms baja durante un periodo de 24 horas de un da de proyecto.

Tabla III. Correcciones en las condiciones de proyecto en funcin del mes considerado

Elemento Espesor (cm) Peso (kg/m3) R (m2 C/W)

Ladrillo macizo 11,5 1.800 0,17

Ladrillo hueco sencillo 6 1.200 0,14

Lana de vidrio 7 20 1,55

Mortero de cemento 2 2.000 0,017

Tabla IV.

La ecuacin a utilizar es:

Text.proyecto = Text.T. (Tabla I) +

+ corr. (Tabla II) + corr. (Tabla III) (2)

Para nuestro caso, las condiciones exteriores de diseo se han fijado para el da 23 de julio a las 15 h solares, resultando para las variables fundamentales en este clculo los valores que vemos en la Tabla VIII.

4. Condiciones interiores de diseo

Como condiciones interiores se han elegido las recomendadas de confort general en un apartamento de lujo; temperatura seca de 24C y humedad relativa de 50%.

5. Clculo de cargas trmicas

En primer lugar se efecta el clculo de la radiacin solar a travs de las ventanas de la siguiente forma: el azimut para el 23 de julio a las 15 h solares es de 256, lo que quiere decir que los rayos del sol vienen prcticamente del Oeste. En tales condiciones, las caras Norte y Este de la vivienda (Fig. 4) permanecern en sombra. Adems, el hecho de que los rayos de sol incidan muy oblicuamente a la cara Sur producir grandes sombras en esta cara ante cualquier esquina. En este caso, la esquina saliente del cuarto de bao que da al Este proyectar una larga sombra que alcanza a las ventanas de la cocina y del tendedero, por lo que las ventanas sobre las que llega la radiacin directa del sol, son nicamente las que dan al Oeste y la cara Sur de la terraza.

La radiacin solar a travs de

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Elemento Espesor (cm) Peso (kg/m3) R (m2 C/W)

Ladrillo hueco sencillo 6 1.200 0,14

Mortero de cemento 2 2.000 0,017

Tabla V.

Elemento Espesor (cm) Peso (kg/m3) R (m2 C/W)

Forjado 35 600 0,14

Tabla VI.

Elemento Espesor (cm) Peso (kg/m3) R (m2 C/W)

Hormign armado 28 2.400 0,21

Mortero de cemento 2 2.000 0,017

Tabla VII.

las ventanas en funcin de la orientacin para las condiciones de proyecto se obtiene de la Tabla IX.

A los valores obtenidos de la Tabla IX, habr que aplicarles los coeficientes correctores de la Tabla X.

Ahora aplicamos los coeficientes de insolacin indicados en la Tabla XI.

As, la irradiacin a aplicar ser la que se muestra en la Tabla XII.

T seca (C) ............................. 34 T roco (C) ............................ 20 Humedad relativa (%)........... 43 Variacin diurna de T (C).... 15 Viento dominante (km/h) ..... NE 10 Altitud (m) ............................. 667 Latitud.................................... 4025 Altura solar............................ 47 Acimut solar.......................... 256

Tabla VIII.

5.1. Clculo de sombras

Las ventanas se encuentran retranqueadas de 30 cm, quedando por lo tanto una parte de stas en sombra (Fig. 5). Las dimensiones de las ventanas son las que se muestran en la Tabla XIII.

El rea de sombra de cada ventana se ha obtenido a partir de la frmula:

R L tg SS = H R tg +

cos

40 latitud norte Hora solar Epoca Orientacin 14 15 16

22 julio N 38 35 32 y 21 mayo E 38 35 32

S 119 70 35

O 265 390 444

Tabla IX. Aportaciones solares a travs de vidrio sencillo (kcal/h m2 de abertura)

R2 tg tg - (3)

cos

Los resultados obtenidos para el rea en sombra aparecen en la Tabla XIV.

5.2. Clculo de la carga trmica de radiacin

El clculo de la carga consiste simplemente en multiplicar el rea iluminada de cada ventana por su irradiacin correspondiente en funcin de la orientacin y sumarle el rea en sombra multiplicada por la irradiacin de orientacin norte.

Hay que destacar que en el clculo de sombras se han obtenido valores superiores al rea total de la ventana para Terraza N y Terraza S, habindose tomado entonces el rea total como rea en sombra (Tabla XV).

5.3. Factores de almacenamiento

Para obtener el factor de correccin a aplicar por almacenamiento en los elementos constructivos, se ha calculado en primer lugar el peso por metro cuadrado de suelo de los distintos elementos (Tabla XVI).

El peso por m2 ser:

peso de muros exteriores + 1/2 peso de tabiques y forjados

peso = = superficie de la vivienda

= 749,5 kg/m2

Coeficiente por marco metlico ... 1,17

Coeficiente por altitud ................... 1,016

Coeficiente por T roco.................. 0,994

Coeficiente por limpieza................ 0,9

Coeficiente por cortinas tela color blanco (Tabla V) ............ 0,56

Total ....................................... 0,60

Tabla X.

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PERSIANAS VENECIANAS INTERIORES PERSINAS VENECIANAS PERSIANAS EXTERIORES CORTINA EXT. DE TELA Listones horizontales o

Sin persiana verticales inclinados 45 Listones horizontales Listones inclinados Circulacin del aire o pantalla O CORTINAS DE TELA inclinados 45 17 (horizontales) arriba y lateralmente

Tipo de vidrio Color claro Color medio Color oscuro Color claro Ext. claro/ Color medio Color oscuro Color claro Color medio int. oscuro u oscuro

Vidrio sencillo ordinario 1,00 0,56 0,65 0,75 0,15 0,13 0,22 0,15 0,20 0,25 Vidrio sencillo (6 mm) 0,94 0,56 0,65 0,74 0,14 0,12 0,21 0,14 0,19 0,24 Vidrio absorbente Coeficiente de absorcin 0,40 a 0,48 0,80 0,56 0,62 0,72 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20 Coeficiente de absorcin 0,48 a 0,56 0,73 0,53 0,59 0,62 0,11 0,10 0,16 0,11 0,15 0,18 Coeficiente de absorcin 0,56 a 0,70 0,62 0,51 0,54 0,56 0,10 0,10 0,14 0,10 0,12 0,16 Vidrio doble Vidrios ordinarios 0,90 0,54 0,61 0,67 0,14 0,12 0,20 0,14 0,18 0,22 Vidrios de 6 mm 0,80 0,52 0,59 0,65 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20 Vidrio interior ordinario Vidrio ext. absorbente de 0,48 a 0,56 0,52 0,36 0,39 0,43 0,10 0,10 0,11 0,10 0,10 0,13 Vidrio int. de 6 mm Vidrio ext. absorbente de 0,48 a 0,56 0,50 0,36 0,39 0,43 0,10 0,10 0,11 0,10 0,10 0,12 Vidrio triple Vidrio ordinario 0,83 0,48 0,56 0,64 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20 Vidrio de 6 mm 0,69 0,47 0,52 0,57 0,10 0,10 0,15 0,10 0,14 0,17 Vidrio pintado Color claro 0,28 Color medio 0,39 Color oscuro 0,50 Vidrio de color Ambar 0,70 Rojo oscuro 0,56 Azul 0,60 Gris 0,32 Gris-verde 0,46 Opalescente claro 0,43 Opalescente oscuro 0,37

Tabla XI. Coeficientes globales de insolacin.

N E S O

20,84 20,84 41,69 232,25

Tabla XII.

Figura 4. Sombras arrojadas por la fachada.

Ventana AnchoxAlto (m) Area (m2)

Saln N 0,96x1,16 1,11

Saln O 1,34x1,93 2,59

Terraza N 1,34x2,7 3,62

Terraza O 4,02x2,7 10,85

Terraza S 1,34x2,7 3,62

Dormitorio matrimonio 1,16x0,66 0,77

Dormitorio 1,16x0,96 1,11

C. Bao 0,5x0,5 0,25

Cocina 1,16x1,16 1,35

Lavadero 1,16x0,86 1,00

Tabla XIII.

Ventana SS (m2)

Saln N 1,11

Saln O 0,48

Terraza N 1,78

Terraza O 0,32

Terraza S 1,26

Dormitorio matrimonio 0,19

Dormitorio 0,26

Bao 0,25

Cocina 1,35

Lavadero 1,00

Tabla XIV.

85

Figura 5. Orientacin de las ventanas.

Aea en Irradiacin Area iluminada Irradiacin Irradiacin Ventana sombra (m2) (kcal/h) (m2) (kcal/h) total (kcal/h)

Saln N 1,11 23,21 0 0 23,21

Saln O 0,48 10,06 2,10 488,60 498,65

Terraza N 1,78 37,14 0 0 37,14

Terraza O 0,51 10,67 7,26 1.687,05 1.697,72

Terraza S 1,26 26,26 0,9 37,53 63,78

Dormitorio matrimonio 0,19 4,02 0,57 133,05 137,07

Dormitorio 0,26 5,40 0,86 198,47 203,87

Bao 0,25 5,21 0 0 5,21

Cocina 1,35 28,05 0 0 28,05

Lavadero 1,00 20,79 0 0 20,79

Tabla XV.

Cerramientos Muros interiores Muros hormign Forjados (kg/m2) (kg/m2) (kg/m2) (kg/m2)

300 100 720 600

Tabla XVI.

N O S E

0,96 0,61 0,67 0,23

Tabla XVII.

QNORTE (kcal/h)........................................ 114,40

Factor almacenamiento Norte ............. 0,96

QNORTE Corregido (kcal/h) ..................... 109,82

QOESTE (kcal/h) ........................................ 2.537,31

Factor almacenamiento Oeste............. 0,61

QOESTE Corregido (kcal/h)...................... 1.547,76

QSUR (kcal/h)........................................... 63,78

Factor almacenamiento Sur................. 0,67

QSUR Corregido (kcal/h)......................... 42,73

QESTE (kcal/h).......................................... 0

Factor almacenamiento Este ............... 0,23

QESTE Corregido (kcal/h)........................ 0

QTOTAL Corregido (kcal/h) ...................... 1.700,31

Tabla XVIII.

Suponiendo una utilizacin de 12 horas diarias, los factores de almacenamiento para las distintas orientaciones a las 15 h los vemos en la Tabla XVII.

A partir de stos y de las cargas de irradiacin anteriormente halladas, agrupadas segn la orientacin de la ventana, calculamos la carga trmica reducida por efecto del almacenamiento (Tabla XVIII).

5.4. Transmisin del calor a travs de puertas y ventanas

La transmisin se ha calculado a partir de la ecuacin de la transmisin de calor:

Q = S K (Te - Ti) (4)

Los coeficientes de transmisin se han tomado de Tablas, y resultan ser de 5,8 W/m2C para ventanas y puertas.

Hay que indicar que el coeficiente tomado para puertas es el correspondiente a puertas metlicas, habiendo asimilado las puertas de seguridad (blindadas) a stas. As mismo, se ha supuesto que en el rellano de los ascensores y de la escalera, parte exterior de las puertas, se encuentra a la temperatura exterior de la calle.

La carga trmica debida a estos elementos es la que se muestra en la Tabla XIX.

Y la carga total ser Q = 1.512,05 kcal/h.

5.5. Conduccin, conveccin y radiacin a travs de los cerramientos

La transmisin de calor a travs de los cerramientos se ha calculado a partir de la frmula de la diferencia equivalente de temperatura:

Q = S K Tc (5)

siendo

86

K (W/m2C) STOTAL(m2) Te (C) Ti (C) Q (kcal/h)

Puertas 5,8

4 34 24

199,81

Ventanas 26,27 1.312,24

Tabla XIX.

N O S E

4,4 10,6 13,9 7,2

Tabla XX.

N O S E

4,3 9,14 11,71 6,48

Tabla XXI.

N (m2) O (m2) S (m2) E (m2)

6,38 8,44 10,00 1,30

Tabla XXIII.

Orientacin Area (m2) AT e (C) Q (kcal/h)

N 6,38 4,3 11,52

O 8,44 9,14 32,40

S 10,00 11,71 49,18

E 1,30 6,48 3,53

Tabla XXIV.

Coeficiente interior (m2C/W)............... 0,13

Coeficiente exterior (m2C/W).............. 0,07

Muro (m2C/W)...................................... 1,84

KTOTAL (kcal/hm2C) .............................. 0,42

Tabla XXII.

RSTe = a + Tes + b (Tem - Tes)

RM (6)

- El factor de correccin (a = -0,1) se ha obtenido de Tablas a partir de los datos de entrada siguintes:

Te - Ti =10C

Variacin diaria =15C

- Tes y Tem se han obtenido de Tablas, teniendo en cuenta un peso del cerramiento de 300 kg/m2 y la hora de diseo, 15 h.

Los valores obtenidos de T es para los cerramientos, en este caso, correspondientes a orientacin Norte son los que vemos en la Tabla XX.

- El factor de correccin "b" se tom 0,78, al ser los cerramientos de color gris.

- Rs/RM, ya que coinciden las condiciones.

As, la Te para los distintos cerramientos, en funcin de su orientacin, ser los valores mostrados en la Tabla XXI.

La resistencia trmica total de los cerramientos se ha calculado a partir de los valores indicados en la Tabla XXII.

Las superficies de los cerramientos se han desglosado segn su orientacin (Tabla XXIII).

Las cargas trmicas a travs de stos sern entonces las mostradas en la Tabla XXIV.

Y la carga total ser 96,64 kcal/h.

5.6. Transmisin de calor por paredes en contacto con locales no acondicionados

La transmisin de calor se produce nicamente a travs de las paredes de la cocina y el hall con el hueco del ascensor, y de la del lavadero con las escaleras (no incluidas en el plano). Estas paredes son de hormign armado de 30 cm de espesor enfoscadas con mortero de cemento, obteniendo un coeficiente K global de 2,32 kcal/h m2 C (Tabla XXV).

Suponiendo que tanto en el hueco del ascensor como en las escaleras la temperatura es la exterior de diseo, la carga trmica resultante ser la que se muestra en la Tabla XXVI.

No se ha tenido en cuenta ni la transmisin de calor a travs de los forjados ni a travs del lienzo de pared medianera, por considerar que estos locales se encuentran igualmente climatizados.

5.7. Flujo de calor por entradas de aire exterior y necesidad de ventilacin

Para cuantificar esta carga se han determinado en primer lugar las necesidades de ventilacin y las infiltraciones por rendijas de puertas y ventanas. Si el funcionamiento de la instalacin se proyecta para funcionar continuamente ms de 12 horas o bien si se cumple que el equipo funcionar tres o ms horas sin ningn ocupante en la vivienda, es posible suponer (siempre que la reglamentacin lo permita) un caudal de aire por ventilacin menor que el proyectado, pues as se logra evacuar a lo largo del periodo de funcionamiento del equipo el total de los olores emitidos durante el periodo de ocupacin de la vivienda. Segn esta circunstancia podemos reducir el caudal de proyecto mediante una ventilacin controlada que reduzca un 60 %

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el caudal de aire exterior recomendado cuando a la salida de la instalacin de refrigeracin y deshumectacin se mida el punto de roco de proyecto, y que haga pasar todo el caudal recomendado cuando el punto de roco descienda de ese valor. Este mtodo requiere la instalacin de un sistema de control (con un termostato de bulbo seco) que encarece la instalacin inicial, pero reduce la potencia de refrigeracin necesaria y puede significar cierta rentabilidad neta del equipo.

En los clculos realizados en este proyecto no supondremos esta reduccin de caudal exterior debida a una ventilacin controlada que se da en la vi-venda, principalmente por dos motivos:

El caudal de renovacin se calcul a partir del escaso nmero de personas que habitan la vivienda, pero esta es muy amplia y por lo tanto dispone de mucho volumen de aire que renovar, por lo que no es adecuado emplear el caudal mnimo.

Existe un cuarto de aseo que no tiene ventana, por lo que hay que colocar un extractor que supone una salida de aire del interior que habremos de compensar con el equipo de ventilacin, lo que significa un caudal de ventilacin extraordinario.

Por tales motivos no es conveniente tomar caudales de aire exterior que resulten ser insuficientes, por lo que tomaremos el caudal recomendado para una persona en un apartamento normal, 34 m3/h.

- Infiltraciones por las rendijas.

En general, las infiltraciones se deben a dos causas fundamentales que son, el viento incidente sobre superficies exteriores no perfectamente estancas y al efecto chimenea, que consiste en un flujo de aire causado por una diferencia de densidades entre una zona del edificio al ras

Infiltraciones Correccin por Correccin por Infiltraciones (m3/hm2) velocidad del viento orientacin corregidas (m3/hm2)

11,5 0,83 0,6 5,75

Tabla XXVII.

Infiltraciones Infiltraciones totales corregidas (m3/hm2) Area de ventana (m2) (m3/hm2)

5,75 1,11 6,40

Tabla XXVIII.

Coeficiente Coeficiente Hormign Mortero de KTOTAL interior (m2C/W) exterior (m2C/W) armado (m2C/W) cemento (m2C/W) (kcal/hm2C)

0,13 0,07 0,21 0,017 2,32

Tabla XXV.

KTOTAL (kcal/hm2C) Area (m2) T e (C) Q (kcal/h)

2,32 7,53 10 174,70

Tabla XXVI.

del suelo y la parte superior del mismo, de manera que en rgimen de verano existen infiltraciones por la parte superior del edificio y exfiltraciones por la parte inferior. Cuando la altura del edificio sea pequea, la conveccin natural del aire no es suficientemente intensa como para que las exfiltraciones producidas por el efecto chimenea en cada planta del edificio sean del mismo orden que las infiltraciones producidas por la incidencia del viento sobre sus ventanas. El edificio al que pertenece la vivienda que pretendemos acondicionar tiene diecisis plantas, luego es lo suficientemente elevado como para que exista un efecto chimenea considerable

Habitacin Potencia (W)

Saln 1 360

Saln 2 400

Despacho 1 100

Despacho 2 100

Dormitorio matrimonio 1 100

Dormitorio matrimonio 2 60

Dormitorio 100

C. Bao 1 120

C. Bao 2 100

Cocina 100

Lavadero 100

Pasillo 100

Tabla XXIX.

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Q incandescente Q fluorescente (kcal/h) (kcal/h)

1.412,44 145,14

Tabla XXX.

Factor de almacenamiento Factor de almacenamiento incandescentes fluorescentes

0,95 0,96

Tabla XXXI.

Q incandescente Q fluorescente corregida (kcal/h) corregida (kcal/h)

1.341,82 139,33

Tabla XXXII.

cuando aparezca una diferencia de temperaturas elevada entre las condiciones interiores y exteriores de proyecto. En nuestro caso, dicha diferencia de temperaturas es pequea y el efecto chimenea se considera despreciable.

En las condiciones exteriores de proyecto consideradas hemos tomado un viento dominante del Noreste (Fig. 4) a una velocidad media de 10 km/h. El viento incide oblicuamente slo sobre la cara Norte de la vivienda, en la que slo se encuentra una ventana del saln. Por ella se producirn las infiltraciones originadas por la sobrepresin del aire en esa cara, mientras que en resto de las ventanas se observar una ligera disminucin de la presin debida a la turbulencia formada por el impedimento del propio edificio al paso de la corriente de aire. Por tales consideraciones se advertirn exfiltraciones muy repartidas por el local, mientras que las infiltraciones estarn muy localizadas en una sola ventana.

A partir de las Tablas de infiltraciones, para ventanas a batientes tipo tres con un porcentaje de superficie que puede ser

Figura 6. Ubicacin de

puntos de luz.

abierta del 100%, obtenemos un valor de 11,5 m3/hm2 de superficie de ventana, que tendremos que corregir debido a la velocidad del viento y al hecho de que la pared norte es oblicua a la direccin del viento (Tabla XXVII).

Las infiltraciones totales sern entonces las que se muestran en la Tabla XXVIII.

- Carga de ventilacin.

La carga de ventilacin se obtendr a partir de las necesidades de ventilacin, por ser sta mayor que las infiltraciones por rendijas.

Las cargas sensible y latente vendrn dadas por las expresiones:

QS = 0,29 V T (7)

QL = 0,72 V W (8)

5.8. Carga de iluminacin

Los distintos puntos de luz existentes en la vivienda se han indicado en el plano de iluminacin (Fig. 6) junto con sus potencias, las cuales se resumen en la Tabla XXIX.

La carga total de iluminacin,

desglosada en incandescente y fluorescente, se describe en la Tabla XXX.

- Factor de almacenamiento

Teniendo en cuenta el peso por metro cuadrado de superficie, calculado anteriormente, un funcionamiento del alumbrado de 10 horas y del equipo de climatizacin de 12 horas, y transcurridas 9 horas desde que se encienden las luces, los factores de almacenamiento para luces incandescentes y fluorescentes son los que se muestran en la Tabla XXXI.

- Carga trmica

La carga trmica corregida por el factor de almacenamiento ser la mostrada en la Tabla XXXII.

5.9. Carga de ocupacin

El apartamento est ocupado normalmente por una nica persona. Teniendo en cuenta una actividad sentada o de trabajo ligero, el metabolismo de un hombre adulto y una temperatura seca de 24C en el interior (condiciones de proyecto), la carga de ocupacin se calcula de la Tabla XXXIII.

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7. Bibliografa

6. Resultados

TEMPERATURA SECA DEL LOCAL (C) Metabolismo Metabolismo 28 27 26 24

Grado de Tipo de hombre-adulto medio kcal/h kcal/h kcal/h kcal/h actividad aplicacin (kcal/h) (kcal/h) Sensibles Latentes Sensibles Latentes Sensibles Latentes Sensibles Latentes

Sentado, Teatro, escuela 98 88 44 44 49 39 53 35 58 30 en reposo primaria

Sentado, trabajo Escuela 113 100 45 55 48 52 54 46 60 40 muy ligero secundaria

Empleado de Oficina, hotel, 120 oficina escuela superior,

apartamento 113 45 68 50 63 54 59 61 52

De pie, Almacenes, 139 marcha lenta tienda

Sentado, de pie Farmacia 139 126 45 81 50 76 55 71 64 62

De pie, Banco 139 marcha lenta

Sentado Restaurante 126 139 48 91 55 84 61 78 71 68

Trabajo ligero Fbrica, 202 189 48 141 55 134 62 127 74 115 en el banco trabajo ligero del taller

Baile o danza Sala de baile 227 214 55 159 62 152 69 145 82 132

Marcha, 5 km/h Fbrica, trabajo 252 252 68 184 76 176 83 169 96 156 bastante penoso

Trabajo penoso Pista de bowling 378 365 113 252 117 248 122 243 132 233 fbrica

Tabla XXXIII. Ganancias debidas a los ocupantes (kcal/h)

Q SENSIBLE

Q radiacin solar ventanas (kcal/h) ................................................... 1.700,31

Q conduccin puertas y ventanas (kcal/h) ........................................ 1.512,05

Q cerramientos (kcal/h)....................................................................... 96,64

Q paredes locales no calefactados (kcal/h) ....................................... 174,70

Q ventilacin (kcal/h)........................................................................... 98,60

Q iluminacin (kcal/h) ......................................................................... 1.481,15

Q ocupacin (kcal/h)............................................................................ 60,29

Q SENSIBLE (kcal/h).................................................................................. 5.123,74 Q LATENTE

Q ventilacin (kcal/h)........................................................................... 171,36

Q ocupacin (kcal/h)............................................................................ 40,48

Q LATENTE (kcal/h)................................................................................... 211,84

Q SENSIBLE Q LATENTE Q SENSIBLE mayorado Q LATENTE mayorado Q TOTAL (kcal/h) (kcal/h) (kcal/h) (kcal/h) (kcal/h)

5.123,74 211,84 5.636,11 233,02 5.869,14

Tabla XXXIV. Como resumen del procedi

miento de clculo de las cargas trmicas de refrigeracin, los resultados de los clculos se engloban en la Tabla XXXIV, obtenindose una potencia necesaria del equipo de refrigeracin de 5869,14 kcal/h.

[1] Snchez, F. A. y Espejo, V. M. "Proyecto de prcticas para el clculo de cargas trmicas", E.II.II.- UEX (2000).

[2] Rahman Ali, A. A., Ruiz, A., Rojas, S. y M. T. "Diseo y construccin de una instalacin de climatizacin para el confort trmico" MONTAJES E INSTALACIONES, ao XXIX, diciembre (1999).

[3] Carrier "Manual de Aire Acondicionado", Marcombo, barcelona (1986).

[4] Benito Cortijo, M. "Proyecto de climatizacin del edificio metlico de la UEX", Escuela de Ingenieras Industriales de Badajoz (1999).