Instalaciones de Climatización · Sistemas de acondicionamiento del aire Cálculo. Objeto de la...

Instalaciones de Climatización

Climatización

La climatización es la instalación más cara de mantener por su consumo de energía. Por la misma razón, es la más contaminante

De ahí la importancia de hacerla lo mejor posible, lo que dará menores consumos y, consecuentemente, menor contaminación

Introducción a la climatización 2

introducción

Demanda energética

cálculos

Climatización

Climatización

El RITE define la climatización como: dar a un espacio cerrado las condiciones de temperatura, humedad relativa, calidad del aire y, a veces, también de presión, necesarias para el bienestar de las personas y/o la conservación de las cosas

Partes que trata la climatización

En primer lugar, más importante y siempre, la ventilación.

En épocas frías, la calefacción.

En épocas cálidas, la refrigeración.

Cada una de las partes puede darse por separado, con una instalación particular, o dos de ellas, o las tres, en una instalación conjunta.

Esta última opción suele ser la mejor y más rentable desde los puntos de vista de instalación y de consumo energético.


introducción

Demanda energética

cálculos

Climatización

Se da en cualquier sistema de calefacción, tanto activo (calefacción eléctrica o por agua caliente), como pasivo (invernaderos y muros Trombe).

1 2w1=w2

h=12,5

h=51,4

a) Proceso de calentamiento: El proceso de añadir calor al aire se representa en el diagrama por una línea recta horizontal. En este proceso se mantiene constante la masa de vapor presente en el aire. Si se admiten algunas simplificaciones (como la de considerar constante el volumen específico del aire), la energía suministrada por unidad de tiempo a un caudal de aire Qa (expresado en m3/h) para elevar su temperatura de T1 a T2 se expresa:

Φ = caire ρaire Qaire (T2 - T1)

curva de saturación

2 ºC 40 ºC

w=4,25


introducción

Demanda energética

cálculos

Acondicionamiento del aire

La climatización se consigue mediante una serie de procesos sobre el aire:

( )12aire hhQ −⋅⋅ρ=Φ

1 w1

w2

T1T2

h1=h2

b) Enfriamiento evaporativoEl aire, al pasar por una masa de agua experimenta un enfriamiento y un aumento de humedad. El vapor incorporado proviene del agua, y el calor necesario para la vaporización lo obtiene el agua del aire, enfriándolo.

Este proceso se da en las baterías de humectación.Existe un máximo de enfriamiento posible, el correspondiente a la saturación adiabática (temperatura húmeda). La proporción del enfriamiento logrado frente al máximo indica la eficacia de la transformación, ε

h1

21

TT

TT

−−

=ε

2


introducción

Demanda energética

cálculos


Th

El modo más sencillo de conseguirlo es colgando un recipiente poroso (de cerámica) con agua en el radiador.

Nótese que la energía empleada en la evaporación puede ser muy importante

1 2w1=w2

h1=11,5

c) Proceso de calentamiento con humectación:

calor sensible Φs = Qaire caire ρaire (T2 - T1)

curva de saturación

2 ºC 31 ºC

w3=7,9


introducción

Demanda energética

cálculos


y el calor latente: ΦL = Qaire cLv ρv (w3 – w2)

w2=4,2

21 ºC

3

calor sensible

calor latente

h2=31 h3=42

El calor total extraído por unidad de tiempo ΦT puede expresarse con la expresión general

ΦT = ρaire Qa (h1 - h2)

con calor sensible, ΦsΦS = ρaire caire Qa (T1 - T2)

y calor latente, ΦLΦL = ρaire Lagua Qa (w1 - w2)

d) Proceso de enfriamiento con deshumectaciónEl proceso de extraer calor al aire puede ir acompañado, si su temperatura desciende por debajo de la de rocío, de una disminución del vapor de agua que contiene. En este caso, la transformación ya no es una línea recta horizontal.

1

3

w1

w3

T1T2

h3

h2


introducción

Demanda energética

cálculos


w2

1’

3

w1

w3

T1T3

h3

h1

Desde el punto 3 hay que llevar el aire a las condiciones de impulsión al ambiente, 2, lo que puede hacerse por calentamiento:

Ello implica un gasto de energía un tanto absurdo: primero enfriar y luego calentar.

1


introducción

Demanda energética

cálculos


2

T2

h2

3

2

1

- O bien mezclar el aire con el del retorno en las proporciones adecuadas.

En este proceso intervienen otros factores, que estudiaremos más adelante.

w1

w3

w2

T1T2T3

h1

h2

h3 A

B

C


introducción

Demanda energética

cálculos


Partes de la instalación de climatización:

Producción de energía térmica (calor o frío)

Distribución de energía térmica (por agua, por aire, por refrigerante)

Entrada y salida de aire (ventilación)

Tratamiento del aire (en su caso)

Emisión de energía térmica

Precisiones

La ventilación es necesaria siempre, aunque sea por las ventanas (el CTE considera que no es fiable). Se estudia en tema aparte

y debe tenerse en cuenta que el aire (una vez calentado, enfriado, corregida su humedad) contiene energía. Devolverlo al exterior, es un consumo de energía.


introducción

Demanda energética

cálculos

Climatización

Clasificaciones

Por el grado de centralización de la producción de energía térmica:

Local o unitaria: producción y emisión en un aparato situado en un local

Centralizada: producción en un local y emisión en otros locales

Individual

Colectiva

De edificio

De barrio, Urbana

Conforme aumenta el tamaño del sistema de generación de energía térmica (aumenta la centralización) aumenta el rendimiento y, a veces, baja el precio de la energía (precios de gran consumidor)

climatización 11

introducción

Producción de calor y frío

Sistemas de acondicionamiento del aire

Cálculo

Sistemas de Climatización

Clasificaciones

Por la necesidad de contabilización:

Debe tener contabilización individualizada: sistemas colectivos (de varios usuarios)

No se necesita contabilización; sistemas individuales (un solo usuario o, mejor dicho, un solo responsable económico).

Algunas de las soluciones que vienen a continuación son difíciles de contabilizar individualmente.

climatización 12

introducción



Cálculo


Clasificaciones

Por el grado de integración de las partes:

Todas por separado

Dos de ellas en una sola instalación.

Las tres en una sola instalación

Quizá lo más conveniente sea la integración de aire (ventilación) y refrigeración, por que la refrigeración es la que produce más problemas con la humedad del aire.

Con calefacción es más raro, pero puede haber problemas de humedad escasa en tiempo muy frío y muy seco.

climatización 13

introducción



Cálculo


Clasificaciones

Según el RITE

xxxxxTHM-C 5

(x)xxxxTHM-C 4

(x)-xxxTHM-C 3

-x-xxTHM-C 2

---xxTHM-C 1

----xTHM-C 0

Deshumec-tación

HumectaciónRefrigeraciónCalentamientoVentilaciónCategoría

Notas:- no influido por el sistemax controlado por el sistema y garantizado en el local (x) afectado por el sistema pero no controlado en el local

climatización 14

introducción



Cálculo


Clasificaciones

Según yo

Notas:- no influido por el sistemax controlado por el sistema y garantizado en el local (x) afectado por el sistema pero no controlado en el local

climatización 15

introducción



Cálculo


Parece claro que a clasificación del RITE viene del norte de Europa, puesto que no contempla la posibilidad de tener solamente ventilación y refrigeración, lo que puede suceder en alguno de nuestros climas.

xxxxxTHM-C 5

(x)xxxxTHM-C 4

(x)–xxxTHM-C 3

x –x –xTHM-C XX

(x) –x –xTHM-C X

–x–xxTHM-C 2

–––xxTHM-C 1

––––xTHM-C 0

DeshumectaciónHumidificaciónRefrigeraciónCalentamientoVentilaciónCategoría

Sistemas de tratamiento por separado

Calefacción:

la que da calor es la más antigua de las instalaciones de climatización, la calefacción. (Más adelante dedicaremos unos días a esta instalación.)

THM-C 1

unitaria

centralizada

climatización 16

introducción



Cálculo

Climatización


Refrigeración:

la más corriente (aunque no la mejor) de las instalaciones de refrigeración tiene dos variantes: local (unitaria o partida, split) y centralizada (multisplit).

No trata el aire (problemas de humedad relativa alta)

THM-C X (no lo contempla el RITE)

unitaria

unitaria (split) o centralizada (multisplit)

climatización 17

introducción



Cálculo

Climatización


Calefacción y refrigeración:

Combinación de las dos anteriores, es frecuente cuando ya existe un sistema de calefacción y se añade refrigeración. Como en el caso anterior, la refrigeración puede ser local o centralizada (el sistema de refrigeración se llama todo refrigerante y el de calefacción todo-agua).

No trata el aire (problemas de humedad relativa alta)

THM-C 3

refr. unitaria, calef. unitaria o centralizada

centralizada

climatización 18

introducción



Cálculo

Climatización

Sistemas de tratamiento integrados

Calefacción y refrigeración:

Igual que la anterior, pero con sistema de refrigeración centralizado por agua, utilizando para la emisión ventiloconvectores (los dos sistemas se llaman todo-agua).

No suele usarse, aunque puede que haya viejas instalaciones en funcionamiento

No trata bien el aire (problemas de humedad relativa alta)

THM-C 3

centralizada

climatización 19

introducción



Cálculo

Climatización

Sistema de tratamiento conjunto

Refrigeración con tratamiento de aire con recirculación: Se utiliza un aparato para tratar el aire (climatizador o UTA, ya se hablaráde él). En general se recircula una parte del aire.

Se hace de varios modos, según la manera de dar la energía térmica.

Trata adecuadamente la humedad ambiente.

Tiene el problema de que recircula el aire de unos locales por otros, lo que no es conveniente.

THM-C XX (no lo contempla el RITE)

sistema todo-aire con expansión directa

sistema todo-aire con batería de agua

climatización 20

introducción



Cálculo

Climatización


Refrigeración y calefacción con tratamiento de aire y recirculación: Se utiliza un aparato para tratar el aire (climatizador o UTA, ya se hablará de él). Se hace de varios modos, según la manera de dar la energía térmica.

Ventajas e inconvenientes como en el caso anterior

THM-C 4 o THM-C 5

sistema todo-aire con expansión directa y batería de agua caliente

sistema todo-aire con baterías de agua

climatización 21

introducción



Cálculo

Climatización


Refrigeración y calefacción con tratamiento de aire sin recirculación: Como antes, con climatizador (UTA).

Se trata exclusivamente el aire primario, por lo que no se recircula y es el mejor desde el punto de vista sanitario y de olores.

La posible falta de energía térmica se lleva mediante agua a aparatos terminales

THM-C 5

Climatización

sistema aire-agua con inductor/es

sistema aire-agua con ventiloconvectores

climatización 22

introducción



Cálculo

Objeto de la climatizaciónMantener los ambientes interiores en condiciones de confort durante todo el año,

controlando la temperatura, humedad, velocidad, presión y pureza del aire en la zona ocupada, y pudiendo adaptarse a situaciones de carga parcial

climatización 23

introducción



Cálculo

División de la instalación en subsistemas

- Producción: en caldera (calor), máquina frigorífica (frío), bomba de calor (frío/calor)- Transporte primario (lado del agua): Redes de agua caliente (45…40ºC) y fría (7…12ºC)- Acondicionamiento o tratamiento del aire- Transporte secundario (lado del aire): red de conductos y accesorios (ventilador, compuertas)- Intercambio en locales: bocas de impulsión (rejillas, difusores, toberas) o unidades terminales (unidades interiores, ventiloconvectores, inductores)

Difícil sistematización:Habitualmente los subsistemas están mezclados y hay saltos

climatización 24

introducción



Cálculo

Producción de calor

Mediante calderasSe tratará

climatización 25

introducción



Cálculo

Producción de fríoMediante una máquina frigorífica de compresión o de absorción.Es una materialización de un ciclo de Carnot inverso, por la que en un circuito cerrado se aprovechan los cambios de fase de una sustancia para enfriar/calentar agua/aire

Consta de :- Evaporador: extrae calor Q2 de un foco frío T2- Condensador: cede calor Q1 a un foco caliente T1- Compresor, incrementa la presión a p1 mediante W- Válvula de expansión, reduce la presión a p2- Sustancia refrigerante (R-22, R-407)

21

2max TT

TE

−=

climatización 26

introducción



Cálculo

Producción de fríoMediante una máquina frigorífica de compresión o de absorción.Es una materialización de un ciclo de Carnot inverso, por la que en un circuito cerrado se aprovechan los cambios de fase de una sustancia para enfriar/calentar agua/aire

climatización 27

introducción



Cálculo

Producción de frío

Mediante una máquina frigorífica de compresión o de absorción.Es una materialización de un ciclo de Carnot inverso, por la que en un circuito cerrado se aprovechan los cambios de fase de una sustancia para enfriar/calentar agua/aire

climatización 28

introducción



Cálculo

Producción de frío por compresión

Consta de :- Condensador:

- Dispositivo de cesión de calor al ambiente exterior- Válvula de expansión,- Evaporador:- Compresor,

climatización 29

introducción



Cálculo

Producción de frío por absorción

Consta de :- Condensador:

- Dispositivo de cesión de calor al ambiente exterior- Válvula de expansión,- Evaporador:-Absorbedor-Generador

climatización 30

introducción



Cálculo

Producción de fríoElementos máquina frigorífica de compresión.

Evaporador de haz tubular

Válvula de expansión con tubo capilar

climatización 31

introducción



Cálculo

Producción de fríoClasificación de las máquinas frigoríficasa) Según el fluido enfriado:

- Enfriadoras de agua, aproximadamente a 7ºC- Enfriadoras de aire, aproximadamente a 15ºC

Enfriadora de aireEnfriadora de agua

climatización 32

introducción



Cálculo

Producción de fríoClasificación de las máquinas frigoríficasb) Según el sumidero térmico utilizado- Condensadas por aire, con el condensador al exterior (las de la transparencia anterior)- Condensadas por agua, con el condensador conectado a una torre de enfriamiento

Enfriadora de agua condensada por agua

Torre de enfriamiento

climatización 33

introducción



Cálculo

Producción de fríoEficiencia energética de la producción:En general, se define eficiencia como la relación energía útil/energía consumida. Así:- Para una máquina frigorífica, eficiencia energética de refrigeración, EER

- Para una bomba de calor, coeficiente de eficiencia energética, CEE o coefficient ofperformance, COP

1W

QEER 2 ≥=

3W

QCEE 1 ≥=

Todos los datos de potencia y eficiencia de los equipos están referidos a las condiciones de certificación EUROVENT, que se resumen:AGUA-AGUA- Agua en el evaporador: Entrada = 12ºC; salida =7ºC- Agua en el condensador (calefacción): Entrada = 40ºC; salida =45ºC- Agua en el condensador (refrigeración): Entrada = 30ºC; salida =35ºAIRE-AIRE- Refrigeración: Aire exterior: 35ºC; 50% HR; Aire tratado: 27ºC; 47% HR; Mezcla: 50%- Calefacción: Aire exterior: 7ºC; 87% HR; Aire tratado: 20ºC; 50% HR; Mezcla: 50%

climatización 34

introducción



Cálculo


- - Transporte primario (lado del agua): Redes de agua caliente (45…40ºC) y fría (7…12ºC)-

climatización 35

introducción



Cálculo


climatización 36

introducción



Cálculo

- - Transporte primario (lado del agua): Redes de agua caliente (45…40ºC) y fría (7…12ºC)-El transporte puede hacerse con redes de dos, tres y cuatro tuberías


- - Tratamiento del aire UTA.

climatización 37

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire (y aire agua)

Características generales: - Acondicionamiento del aire en UTA - La regulación a cargas parciales se hace variando la temperatura o el caudal de aire impulsado

Elementos de la instalación a) Unidad de tratamiento del aire UTA (climatizador)Es un equipo modular compuesto de secciones:

climatización 38

introducción



Cálculo

a) Unidad de tratamiento del aireSecciones de un climatizadorBaterías: De cobre o acero inoxidable (3/8 o ½”)Aletas de cobre o aluminio

Humectadores:- Por inyección (pulverización) - Panel de celulosa- Por lanza de vapor

Filtros (clases):- Prefiltros- Gruesos (G)- Finos (F)- Absolutos (H) Filtros (tipos):- De celdas- De bolsas (flexibles y rígidas)- Rotativos- De cartuchos

climatización 39

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire

Sistemas todo aire (y aire agua)

Hay UTAs de todos los tamaños, según sea la zona a climatizar.

En cuanto a la colocación, se encuentran desde las que pueden ponerse en el falsocielorraso de un pasillo o un aseo (se hace así porque son espacios donde es aceptable una altura libre menor) a los que requieren un local específico.

Es frecuente poner las grandes en la cubierta.

climatización 40

introducción



Cálculo

División de la instalación en subsistemas- Transporte secundario (lado del aire): red de conductos y accesorios (ventilador, compuertas)- Intercambio en locales: bocas de impulsión (rejillas, difusores, toberas) o unidades terminales (unidades interiores, ventiloconvectores, inductores)

climatización 41

introducción



Cálculo

Elementos de la instalaciónb) Red de conductosCirculares o rectangularesImperativo el aislamiento si pasan por LNCDeben garantizar estanquidad

c) Red de agua para climatizaciónDoble red (frío y calor), similar a la de calefacción, con:Calor: Tida = 45ºC; Tret = 40ºCFrío: Tida = 7ºC; Tret = 12ºC

climatización 42

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire

Clasificación de los sistemas de climatizaciónDe las muchas clasificaciones posibles se sigue la establecida en Carrier y ASHRAE:Según los equipos involucrados y la relación con el espacio a acondicionar los sistemas de climatización pueden clasificarse así:

- De expansión directa: máquina frigorífica, en el local o en sus proximidades, con o sin red de conductos

- Todo aire: unidad de tratamiento de aire (UTA) fuera del local, con red de conductos.

- Todo agua: ventiloconvector(fan-coil) en el local, con o sin conductos de aire

- Aire-agua: como todo aire, pero con inductor o ventiloconvector en el local

climatización 43

introducción



Cálculo

Refrigeración:

la más corriente (aunque no la mejor) de las instalaciones de refrigeración tiene dos variantes: local (unitaria o partida, split) y centralizada (multisplit).

No trata bien la humedad del aire (problemas de humedad relativa alta)

unitaria

unitaria (split) o centralizada (multisplit)

climatización 44

introducción



Cálculo

Sistemas todo refrigerante (expansión directa)

Aparato unitario

2.1. Características generales: - Sólo refrigeración. - Posible calefacción si bomba de calor- No proporciona ventilación- No permiten control de humedad- No permite enfriamiento gratuito

2.2. Empleado en: - Viviendas (aparatos de ventana/split/multisplit) - Locales comerciales (unidades autónomas) - Oficinas (sistemas VRV)

climatización 45

introducción



Cálculo


Aparato de ventana (unitario)2.3. Ejemplosa) Aparato de ventana- Máquina frigorífica enfriadora de aire

condensada por aire, situada en el local- Bajo rendimiento- Regulación de potencia por ventilador

climatización 46

introducción



Cálculo


c) La versión multisplit permite acoplar varias unidades interiores por cada unidad exterior

climatización 47

introducción



Cálculo


Sistemas partidos (split)Dividido en dos partes:

- Aparato interior:En falso techo de baño o pasilloPueda necesitar conexión a desagüe

- Aparato exterior:En tendedero o terrazaMejor en cubiertaNunca en fachada

Longitud máxima de separación entre unidades ≈ 25 m

Sistema split con expansión directa

climatización 48

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire (de expansión directa)

2.3. Ejemplose) Sistemas de volumen de refrigerante variable (VRV)Un aparato exterior (condensador) alimenta a muchos aparatos interiores (evaporadores)Regulación de potencia frigorífica mediante variación del caudal de refrigerante

Sistemas todo refrigerante (expansión directa)climatización 49

introducción



Cálculo

Sistemas de climatización por aire

Consiste en:Unidad de tratamiento de aire (climatizador/UTA) fuera del local, con red de conductosIncorpora la ventilación (aire primario)

climatización 50

introducción



Cálculo

mezcla

Multizona monoconducto con caudal variable en zona (compuerta de regulación)

Ventilador de velocidad variable

climatización 51

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire. Ejemplos

UTA individual en vivienda

Una batería (calor o frío)

termostato con inversor verano-invierno

Producción de calor y frío centralizada

Medición individual de consumo

Ventilación mecánica según HS3 incorporada a UTA

Admisión y extracción conducidas

Enfriamiento gratuito (free-cooling)

Sistema que resuelve en una sola instalación

• Ventilación

• Calefacción

• Refrigeración

climatización 52

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire. Ejemplos

Sistemas todo aire (de expansión directa)

Ejemplosd) Aparatos autónomosSon enfriadores de aire condensados por aire de mayor tamaño (>10kW)Permite acoplar conductos

Pueden colocarse en:- Local interior - Cubierta (roof top)

También pueden ser partidos

climatización 53

introducción



Cálculo

Regulación de la climatización

Los sistemas de climatización se proyectan con la potencia necesaria para neutralizar las condiciones exteriores más desfavorables (mucho frío o mucho calor).

Lo normal es que no se den esas condiciones exteriores punta, y entonces los sistemas deben proporcionar al ambiente menos energía térmica, es decir, potencias menores. Existen tres modos de conseguirlo:

Variando la temperatura del caloportador (fluido que trasporta el calor)

Variando la cantidad (el caudal) del caloportador

Apagando y encendiendo la fuente de energía térmica (sistema que se emplea en aparatos pequeños)

En este caso puede también parar la circulación del caloportador o no.

Climatización

climatización 54

introducción



Cálculo

Clasificación según el caudal de aire impulsado •Caudal constante

•Caudal constante de aire en zona y ventilador

•Regulan potencia variando la temperatura de impulsión:

Por recalentamiento terminal

Mediante bypass en la UTA

Por variación del caudal de agua en batería con válvula de tres vías

•Caudal variable

•Caudal variable de aire en zona y ventilador

•Regulan potencia variando el caudal de impulsión:

Compuerta o caja de caudal variable por zona,

Boca de impulsión de caudal variable por zona

•Falso caudal variable

•Caudal variable de aire en zona y constante en ventilador

climatización 55

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire

Sistemas todo aire

Clasificación según su capacidad de zonificación:

•Unizona

•Mantienen las condiciones de confort en una sola zona

•Un termostato en la zona de control

•Si hay varias zonas, termostato en zona dominante

•Son siempre sistemas a caudal constante

•Multizona

•Pueden asegurar confort en varias zonas

•Un termostato por zona

•Sistemas:

•Caudal variable con regulación por compuertas en conducto o en boca de impulsión

•Caudal constante con recalentamiento terminal

•Doble conducto (prohibido en RITE 2007)

climatización 56

introducción



Cálculo

Los sistemas todo aire se emplean en climatización integral de edificiosPara ello, se zonificará según orientaciones y horarios diferentes.Se dispondrá al menos un climatizador por zona en las siguientes:

• Salón de actos, salas de lectura, de exposiciones• Zonas comunes de edificios multiuso• Zona interior de edificios de oficinas• Acondicionamiento de aire primario (de ventilación) de otras zonas

climatización 57

introducción



Cálculo

Sistemas todo aire

Sistemas de climatización por aire y agua

La Unidad de tratamiento de aire (climatizador/UTA) fuera del local, con red de conductos,trata solo la ventilación (aire primario)El resto de la energía térmica necesaria, lo proporcionan ventiloconvectores o inductores

climatización 58

introducción



Cálculo

4.4. Sistemas con ventiloconvectores- El aire que se introduce es el estricto de ventilación.-Este aire trata en una UTA y, para regular la energía que no es capaz de transportar el aire, se añade en el propio ambiente, mediante ventiloconvector/es.

-No hay mezcla de aire de distintos locales

climatización 59

introducción



Cálculo

Sistemas de climatización por agua-aire

4.3. Elementos de la instalación a) Ventilo-convector (fancoil)Montaje en falso techo

climatización 60

introducción



Cálculo


4.4. Sistemas con inductores- El aire que se introduce es el estricto de ventilación (aire primario).-Este aire enfría en una UTA y, para que la lanza de aire no sea excesivamente fría, se mezcla con el aire ambiente en un inductor.

-No hay mezcla de aire de distintos locales

climatización 61

introducción



Cálculo


Empleado en:- Hoteles, habitaciones de hospital - Zonas perimetrales de edificios de oficinas, como complemento de climatización por aire

Su principal ventaja es que no tienen ventilador(silenciosos, bajo mantenimiento)


climatización 62

introducción



Cálculo

Elementos de la instalaciónb) Red de agua para climatización

Lleva a los fan-coils agua:- Fría (7ºC) de máquina enfriadora de agua- Caliente (45º) de caldera, BdC o intercambiador

Atendiendo al número de tuberías que llegan a los fancoils, puede ser:- De dos tuberías- De cuatro tuberías

Los elementos auxiliares de la red son los mismos que los descritos en calefacción:Bombas de recirculación, vaso de expansión, dilatadores, purgadores, aislamiento, etc.

La regulación se hace por caudal variable de agua en válvula de tres vías a la entrada de los fancoils

climatización 63

introducción



Cálculo

Sistemas todo agua

Sistemas todo agua

Características generales- El tratamiento del aire con fancoils en el local- No permite ventilación (precisa aire primario)- Escaso control de la humedad

4.2. Se emplea: -Si hay locales iguales y repetidos (habitaciones de hotel, despachos, clases)- Si predominan cargas de fachada (ext. oficinas)- En rehabilitación, con escasez de espacio

Elementos de la instalación a) Ventiloconvector (fancoil)

climatización 64

introducción



Cálculo

Regulación de la climatización por agua-aire

Como antes, hay tres modos de conseguirlo:

Variando la temperatura del agua en los emisores

Variando la cantidad (el caudal) del agua

En este caso puede también parar la circulación del caloportador o no.

Variando la velocidad de los ventiladores de los ventiloconvectores(ventiladores de corriente continua, variando la tensión; los de corriente alterna, variando la frecuencia de la corriente)

climatización 65

introducción



Cálculo


- Subsistema de ahorro de energía

climatización 66

introducción



Cálculo

Ahorro de energía

Medios de ahorro energéticoa) Recuperación de calor: si QI > 0,5 m3/s

- Estático (de flujo cruzado)- Rotativo

climatización 67

introducción



Cálculo

Ahorro de energía

Deben ponerse cercanos los conductos de admisión de aire exterior y de expulsión de aire usado

Medios de ahorro energético

b) Enfriamiento gratuito (free cooling)

En refrigeración, si Te < Trettodo aire exterior sin tratar.

climatización 68

introducción



Cálculo

Ahorro de energía


- Subsistema de emisión en los locales

climatización 69

introducción



Cálculo

Criterios generales:Para conseguir una adecuada distribución de aire en los locales se cumplirá, al menos:- En la zona ocupada no deben quedar zonas a las que no llegue el aire tratado.- La temperatura y humedad resultarán uniformes, sin estratificaciones.- No existirá cortocircuito entre la impulsión y el retorno.- En ningún lugar de la zona ocupada se darán corrientes de aire a velocidades molestas (óptimo 0,25 a 0,50 m/s)

Estratificación y cortocircuitoZonas muertas sin acondicionar

climatización 70

introducción



Cálculo

Difusión del aire en los locales

climatización 71

introducción



Cálculo

Criterios generales:Según el RITE 2007, se entiende por zona ocupada:

Dentro de ella se cumplirá la exigencia de calidad térmica del RITE 2007, manteniéndose dentro de los límites aceptados los parámetros de confort higrotérmico, sin existir incomodidades locales debidas a velocidades del aire excesivas.

Criterios generales:- Los niveles sonoros de los ambientes no superarán los valores máximos admisibles siguientes:

climatización 72

introducción



Cálculo


Habitualmente se emplea la difusión por mezcla

Mecanismos de difusión de aire:

- Difusión por mezclaSe impulsa a una velocidad relativamente elevada (2 … 4 m/s) con una diferencia de temperaturas respecto del local de 6 a 10 ºC.Se busca una rápida mezcla del aire impulsado con el del local antes de la zona ocupada.

- Difusión por flujo laminarPara evitar turbulencias se induce de forma artificial el movimiento del aire del local disminuyendo rápidamente la velocidad de la vena de aire. La temperatura de impulsión puede superar una diferencia de 10 ºC respecto a la del local.

- Difusión por desplazamiento.

climatización 73

introducción



Cálculo


Factores que influyena) Posición de las bocas de impulsión y

extracciónb) Tipo de bocas de impulsión. El tipo de

boca de extracción tiene menos trascendencia por la baja velocidad del aire a su paso.

c) Velocidad de salida en las bocas de impulsión.

d) Diferencia de temperatura entre el aire impulsado y el del local

e) Existencia de fuentes internas de calor (personas, iluminación y equipos), asícomo paredes a diferente temperatura que el aire (fachadas acristaladas), causantes de movimientos convectivoslocales, de carácter puntual y variable en el tiempo.

climatización 74

introducción



Cálculo


Definición de la vena de aireLa masa de aire en movimiento se caracteriza mediante la expresión funcional de

su velocidad en el espacio v (x,y,z). La representación gráfica de las superficies de igual velocidad (superficies isovel)

permite visualizar con facilidad la forma, dirección, alcance y caída de la masa de aire impulsado.

De todas las familias de superficies posibles, se emplea la correspondiente a una velocidad v=0,25 m/s, que se aproxima mucho a las condiciones de velocidad buscadas en la zona ocupada.

A la masa de aire (impulsado e inducido) encerrada por esta superficiese le llama vena de aire

climatización 75

introducción



Cálculo


Bocas de impulsióna) Existen los siguientes tipos:-Difusores

Lineales, circulares, cuadrados, rotacionales- Toberas- Rejillas

b) Los parámetros característicos de las bocas son:- Alcance x, en m- Caída o desviación de la vena, en m- Caudal impulsado, Q, en m3/h- Caudal inducido, QI, en m3/h- Factor de inducción, f = Q/QI- Velocidad efectiva - Velocidad de salida- Velocidad residual (a la distancia x)- Diferencial de temperatura a distancia x- Pérdida de presión, en Pa- Nivel sonoro, L, en dBA

climatización 76

introducción



Cálculo


Bocas de impulsiónb) Parámetros característicos- Alcance y desviación

El aire impulsado, al ir chocando y arrastrando aire del local, va perdiendo velocidadSe denomina alcance a la distancia desde la boca al punto en el que la velocidad en el centro de la vena ha alcanzado su velocidad residual, a la que no produce molestias

En la práctica, las bocas se deben elegir para que proporcionen un alcance entre el 75% y el 100% de la distancia a cubrir, con una caída que garantice para el alcance una altura de 2 m sobre el suelo

El alcance es proporcional a la velocidad de salidaSi el alcance es insuficiente: estancamiento del aireSi el alcance es excesivo: choques de venas y caída a la zona ocupada (velocidad excesiva)

Se denomina desviación a la diferencia de alturas entre el punto de impulsión y cualquier punto de la trayectoria

climatización 77

introducción



Cálculo


Bocas de impulsión b) Parámetros característicos- Alcance y desviación

Si se impulsa junto al techo se produce un efecto de adherencia (efecto Coanda o techo) que retrasa la caída de la vena y aumenta el alcance.El efecto techo no se produce si la impulsión se hace a más de 30 cm del techoEl efecto techo se mantiene mientras la velocidad del aire es superior a 0,35 m/s (punto crítico)

Con aire frío, a cierta distancia comienza una caída de la vena.Con aire caliente se produce elevación de la vena.En ambos casos se reduce el alcanceEl mayor alcance se produce con aire a la temperatura del local

climatización 78

introducción



Cálculo


Bocas de impulsión b) Parámetros característicos- Alcance y desviación

Si se impulsa junto al techo se produce un efecto de adherencia (efecto Coanda o techo) que retrasa la caída de la vena y aumenta el alcance.El efecto techo no se produce si la impulsión se hace a más de 30 cm del techoEl efecto techo se mantiene mientras la velocidad del aire es superior a 0,35 m/s (punto crítico)

climatización 79

introducción



Cálculo


Bocas de impulsiónb) Parámetros característicos- Velocidades efectiva, de salida y residual

La velocidad efectiva y de salida aumentan proporcionalmente con el caudal de aire, afectando al alcance y al ruido producido. Están limitadas (ver tabla), por lo que cada difusor tiene un caudal máximo.

La velocidad residual (en la zona ocupada) debe estar comprendida entre 0,25 y 0,5 m/s

A medida que avanza, la vena de aire se va haciendo más voluminosa y pierde velocidad.

climatización 80

introducción



Cálculo


Bocas de impulsión b) Parámetros característicos- Caudal inducido

Cuando una vena de aire sale de un elemento de impulsión se crea un efecto de arrastre sobre el aire del local; Se llama caudal inducido a la cantidad de aire que es arrastrado por este fenómenoLa inducción aumenta con la superficie de contacto de la vena de aire, de manera que según la necesidad se debe potenciar o disminuir:

- Si se pretende que el alcance de un elemento sea grande se favorecerán venas de aire con poco perímetro (circulares o cuadradas), que son figuras geométricas con poco perímetro en relación a la superficie.- Si se pretende lo contrario, poco alcance o que cuando llegue a la zona ocupada el aire se haya mezclado de forma que no presente excesiva diferencia con el ambiente, se favorecerá la inducción.

climatización 81

introducción



Cálculo


a) Difusores cuadrados y circularesProducen difusión del aire por mezcla

Deben estar separados una distancia al menos igual al doble del alcance para evitar interferencias y aumento de la velocidad de caída del aire

Pueden hacer o no uso del efecto Coanda, siendo mayor su alcance en el primer caso

climatización 82

introducción



Cálculo


b) Difusores linealesSe puede variar su inclinación, y hacer uso del efecto Coanda para aumentar el alcance. Permiten buenas separaciones y se pueden combinar en techo y paredes al mismo tiempo

climatización 83

introducción



Cálculo


c) Toberas y multitoberasFuncionan por chorro y mezcla de aireTienen un alcance de unos 15 a 20 m. imprescindibles en locales anchos, de gran volumen.

climatización 84

introducción



Cálculo


d) RejillasSi se sitúan a menos de 30 cm del techo se aprovecha el efecto coandaSu alcance es como máximo de unos 6 m. Si son de doble deflexión se tiene más margen para cambiar la vena de aire, dirección, anchura.

e) Difusores rotacionalesProducen difusión del aire por régimen laminarSon unidades de alto poder de inducción, por lo que se logra una rápida disminución de la velocidad de salidaPreferibles en locales altos (por encima de 4 m)

climatización 85

introducción



Cálculo


Procedimiento general de cálculo de una instalación de climatización

Se deben tener en cuenta los siguientes pasos:

1.1. Se realiza el cálculo de cargas térmicas de calefacción y de refrigeración

1.2. Se calcula el caudal de aire capaz de trasportar esas cargas térmicas

1.21 En caso de sistema aire agua, se conoce el caudal de aire de ventilación y habría que calcular la energía (la parte de cargas térmicas) que es capaz de trasportar..

1.3. Se sitúan las bocas de impulsión y retorno, en número y posición adecuados

1.4 Se traza la instalación de conductos de aire, conectando el equipo de tratamiento de aire con las bocas de impulsión y retorno.

1.5. Se dimensionan los conductos a partir de los caudales, fijando una velocidad máxima, comprobando que la instalación esté equilibrada

1.6. Se dimensionan todos los elementos del equipo de tratamiento del aire (ventiladores, baterías, filtros...) y en su caso, ventiloconvectores o inductores

1.7. Se dimensionan las redes de agua (fría y caliente) que abastecen a las baterías

1.8. Se eligen los equipos de producción de calor y de frío necesarios para suministrar la potencia de cálculo

climatización 86

introducción



Cálculo

1. Cálculo de cargas térmicas

1.1 Cargas de calefacciónTransmisión (sensibles)Renovación del aire (sensibles)

1.2. Cargas de refrigeracióna) Del local

Sensibles, ΦS : radiación, transmisión, ocupantes, equipos e iluminaciónLatentes, ΦL : ocupantes, y a veces equipos

b) De ventilaciónSensibles: ΦSv = qv . (TE - TI) . ρa . ca

Latentes: ΦLv = qv . (wE - wI) . ρa . L c) Efectivas del local: incluyen el aire exterior no tratado en el equipo

Sensibles: ΦSe = ΦS + Fb · qv · (TE - TI) · ρa · ca

Latentes: ΦLe = ΦL + Fb · qv · (wE - wI) · ρa · L d) Generales

Sensibles: ΦSg = ΦS + ΦSv = ΦSe + (1 – Fb) · qv · (TE - TI) · ρa · ca

Latentes: ΦLg = ΦL + ΦLv = ΦLe + (1 – Fb) · qv · (wE - wI) · ρa · L

FB, factor de by pass de la batería de acondicionamiento

climatización 87

introducción



Cálculo

2. Trazado de la instalación de aire

2.1. Número y posición de las bocas de aireEl problema, a partir de los siguientes DATOS:

- Caudal de aire necesario en el local Q (m3/h)- H, altura libre del local, en m- H0, altura de colocación de los difusores, en m

Tiene esta posible solución:a) Plantear una malla con distancias entre difusores igual a altura libre del local.b) Calcular el caudal por difusor, q= Q/nº difusoresc) En catalogo comercial se elige un difusor que cumpla:

Alcance igual al 40 … 55% de la distancia de separación.Caída, que no llegue a la zona ocupada (2 m. de altura)Nivel sonoro, Lw que no supere los máximos admisibles

2.2. Colocación de los equipos- UTA: en local específico, en cubierta, o en un falso techo en el local a acondicionar o próximo a él, (equipos de baja silueta).- ventiloconvectores (fan-coils): en local a acondicionar (consola o falso techo)- Equipos autónomos de expansión directa: en cubierta (roof-top), en local específico, en falso techo del local a acondicionar o en pared (unidad interior)

climatización 88

introducción



Cálculo

2.3 Trazado de la instalación de aire

2.3.1. Precisiones al desarrollo del cálculo

En el tamaño de los componentes: :- El consumo de energía para climatizar los locales es la suma de energía utilizada para

proporcionar la potencia en calor sensible, más la utilizada para dar la potencia en calor latente :

- la condensación del vapor de agua se hace en la batería, antes de que el aire empiece a recorrer los conductos.

Así pues:- la batería ha de compensar las cargas de calor sensible más las cargas de calor latente.- Los conductos se dimensionan solamente para transportar calor sensible

climatización 89

introducción



Cálculo

2.4 Cálculo de conductos 2.41. Cálculo de caudales en un sistema todo airePara cada local el caudal que debe suministrar la instalación es el máximo de:

- Caudal de ventilación- Caudal necesario para neutralizar la carga de calefacción del local- Caudal necesario para neutralizar la carga de refrigeración del local

Sus valores son:- Caudal de ventilación, según ⏐20⏐XII-10- Caudal de calefacción o de refrigeración, Q en m3/h

climatización 90

introducción



Cálculo

)TT(CQ

ILpa

sI −⋅ρ⋅

Φ=

ΦS cargas sensibles de calefacción o de refrigeración del local (W)ρa densidad del aire en ⏐43⏐I-10 (1,20 kg/m3 a 20ºC, 1,18 a 25ºC y presión atmosférica)Ca calor específico del aire (0,28 Wh/kgºC)ΔT salto de temperatura entre la impulsión y la temperatura del local. Es una buena aproximación

considerar ΔT = 10 ºC

2.5 Cálculo de conductos 2.51. Cálculo de caudales en un sistema agua airePara cada local el caudal que se debe suministrar es el de ventilación.Su valor es:

- Caudal de ventilación, según ⏐20⏐XII-10

El problema es el contrario: hay que hallar la parte de las cargas de climatización que puede neutralizar ese caudal (el resto de las cargas deben neutralizarlas los terminales):

2.6. Cálculo de secciones Para el dimensionado y equilibrado de la instalación de conductos de aire es válido todo lo indicado para las instalaciones de ventilación

climatización 91

introducción



Cálculo

)TT(CQ ILpaIs −⋅ρ⋅⋅=Φ

ΦS cargas sensibles que es capaz de compensar el aire primario (W)QI caudal de ventilación (m3/s)ρa densidad del aire en ⏐43⏐I-10 (1,20 kg/m3 a 20ºC, 1,18 a 25ºC y presión atmosférica)Ca calor específico del aire (0,28 Wh/kgºC)ΔT Salto de temperatura entre la impulsión y la temperatura del local. Es una buena aproximación

considerar ΔT = 10 ºC

3.- Cálculo de equipos: bateríaA partir del caudal hallado, la fórmula general para calcular la potencia de la Batería (en definitiva, la

potencia de las máquinas de climatización) es:

climatización 92

introducción



Cálculo

Y sus variantes:

Partiendo de las entalpías, se tiene en cuenta el calor latente.

Como vimos, las entalpías, h, se encuentran en el diagrama psicrométrico.El problema es encontrar los puntos I, M

- Además hacen falta los puntos L y E.

( )IEIfr hhQP −⋅⋅ρ= ( )IMIfr hhQP −⋅⋅ρ=

( )EIIcal hhQP −⋅⋅ρ=

Cálculo de componentes

w1

w3

TEVTEI

hEI

hEV

3- Básicamente, el proceso de cálculo consiste en conocer dos puntos que marcan las condiciones del aire:

condiciones inicialescondiciones de impulsión

Las condiciones exteriores de verano se dan en XIV |21|

EV

climatización 93

introducción



Cálculo

Las condiciones exteriores de invierno se dan en XIV |12|

EI


hE

w1

w3

TLvTLi

hLv

3- Básicamente, el proceso de cálculo consiste en conocer dos puntos que marcan las condiciones del aire:


Lv

climatización 94

introducción



Cálculo


Las condiciones del local se dan en XIV │11│

Para verano

Para invierno

wE

wL

TETM

hM

Cuando se trata de procesos con mezcla de aire recirculado, el punto de donde se debe obtener la entalpía, hM, es el punto de mezcla

E

climatización 95

introducción



Cálculo

TL

ML

Las condiciones de la mezcla se obtienen por:

I

LLEEM Q

Q.TQ.TT

+=

y como:

QI = QM = QE + QL

El valor de QL es

QL = QI - QE


hM

RecordatorioDel esquema de la instalación:

climatización 96

introducción



Cálculo

( )IEIfr hhQP −⋅⋅ρ=

( )EIIcal hhQP −⋅⋅ρ=

( )IMIfr hhQP −⋅⋅ρ=


4. Condiciones de impulsión

Hallados los valores de las entalpías de partida, corresponde ahora encontrar la temperatura de impulsión adecuada, puesto que hI es el otro dato necesario en la fórmula general.

En general se suele tomar una temperatura de ± 10 grados respecto a la temperatura del local, pero el problema es la humedad, y eso depende del sistema de climatización que se emplee.

Como se ha visto, puede ser todo aire, aire-agua o todo agua (este último caso se pone para recordar que existe, pero no procede ahora)

climatización 97

introducción



Cálculo

Empezaremos por el caso más sencillo (de calcular), aire agua

Básicamente, el proceso de cálculo consiste en conocer dos puntos que marcan las condiciones del aire:



• Aquí va a aparece Fb (factor de bypass), que es la relación entre el caudal de aire no tratado al pasar por la batería y el caudal total, medido en tanto por uno. Es una característica que depende de la configuración de la batería.

climatización 98

introducción



Cálculo

Factor de by-pass, Fb

I

E

fe

TETI

De este modo, el factor de by-pass refleja una mezcla, como la que se ha visto.

Mezcla del aire tratado con aire no tratado. Luego

climatización 99

introducción



Cálculo

BE

BI

BE

BIb ww

ww

TT

TTF

−−

=−−

=

TB

BwB

wE

wI

Factor de by-pass, Fb

L

E

TETL

Un modo práctico para compensar las cargas latentes es fijar que el aire de impulsión tenga la misma razón de mezcla que el aire del local, wI = wL

climatización 100

introducción



Cálculo

Para el calculo, se utiliza el factor de by-pass, Fb:

TB

B

Como wI = wL:

b

EbLB F1

wFww

−⋅−

=

wE

wL = wI

wB

5. Selección de la batería de frío (solo aire primario)

hI

BE

BIb ww

wwF

−−

=

L

E

fe

TETL

climatización 101

introducción



Cálculo

TI

I

B

TB

Conocido wB, puede encontrarse en el gráfico TB y entonces

( )BEbBI TTFTT −⋅+=

wE

wL = wI

wB


hI

L

E

fe

TETL

La potencia frigorífica de la batería se obtiene a partir de las entalpías correspondientes a los puntos E e I, mediante:

climatización 102

introducción



Cálculo

TI

I

TB

B

( )IEEfr hhQP −⋅⋅ρ=

hI

hE

wE

wL = wI

wB


Pueden encontrarse los valores de la entalpía por medios analíticos:

( )jvjjaj TcLwT·ch ++=

En la que:Ca calor específico del aire (1,005 kJ/kg·K)Ti temperatura del aire en el punto j (ºC)wi relación de mezcla del aire en el punto j (kg/kg)L0 calor latente de vaporización (a 0ºC, 2491 kJ/kg; a 20ºC 2450 kJ/kg)Cv calor específico del vapor de agua (1,67 kJ/kg·K)

climatización 103

introducción



Cálculo


Ahora bien, con esta operación se han compensado las cargas (sensibles y latentes) del aire de ventilación: pero no las cargas internas del local, de modo que ahíintervienen los emisores (ventiloconvectores o inductores), para compensarlas.

La potencia de estos (de sus baterías) debe de ser igual a la diferencia entre las cargas totales del local y la potencia de la batería de la UTA, que se acaba de calcular.Se recuerda que las cargas del aire (latentes y sensibles) y parte de las sensibles del local ya se han compensado en la batería

Se hace notar que estos emisores no son capaces de compensar adecuadamente las cargas latentes del aire, de modo que a veces puede convenir elegir una temperatura de impulsión (y por lo tanto una razón de mezcla) del aire primario más baja que la hallada, para compensar, en parte, esas cargas internas latentes.

climatización 104

introducción



Cálculo


Con aire de mezcla (solo aire), supone resolver el problema siguiente:¿Qué caudal de impulsión y qué condiciones del aire de impulsión son necesarias para neutralizar las cargas sensibles y latentes del local, garantizando a su vez el caudal de ventilación del mismo?

climatización 105

introducción



Cálculo

6. Selección de la batería de frío (con mezcla)

El problema tiene los siguientes datos e incógnitas:

PARAMETROS CONOCIDOS PARÁMETROS A DETERMINAR

Temperatura exterior. TE (XIV - │21│) Caudal de aire de impulsión. QI

Humedad relativa exterior. HRE (XIV - │21│) Temperatura de rocío de la UTA. TB

Temperatura interior. TL Temperatura del aire de entrada en la UTA. TM

Humedad relativa interior. HRL Temperatura del aire de impulsión. TI

Caudal de ventilación. QE ( XII) Potencia frigorífica de la UTA. Pfr

Carga sensible del local. ΦS

Carga latente del local. ΦL

Factor de by-pass de la batería. Fb

climatización 106

introducción



Cálculo


Se resuelve con ayuda del diagrama psicrométrico ⏐58⏐ I-13

polo escalaf

climatización 107

introducción



Cálculo


Habitualmente se emplea el siguiente procedimiento simplificado de cálculo, en el que se impone un TI tal que cumple las características de la batería:

Se define factor de calor sensible efectivo del local como el cociente entre la carga sensible efectiva y la carga total efectiva del local.En las cargas efectivas influye el aire de ventilación introducido y el que, por limitaciones técnicas, la batería no trata (factor de by pass)

LeSe

Seef Φ+Φ

Φ=

Con las cargas efectivas determinadas por: Sensibles: ΦSe = ΦS + FB · QE · (TE - TL) · ρa · ca

Latentes: ΦLe = ΦL + FB · QE · (wE - wL) · ρa · Ldonde:QE caudal de ventilación, en m3/sρa densidad del aire en ⏐43⏐I-10 (1,20 kg/m3 a 20ºC y presión atmosférica)ca calor específico del aire (1.005 kJ/kg·ºC)L calor latente de vaporización del agua (2.448 kJ/kg a 20ºC y presión atmosférica)TE, TL Temperaturas secas exterior e interior, respectivamentewE, wL Razón de mezcla exterior e interior, respectivamente (kg de vapor por kg aire seco)FB Factor de by pass de la batería

climatización 108

introducción



Cálculo


En el diagrama psicrométrico se traza una recta entre el valor fe y el polo y a continuación se traza una recta paralela por el punto L (condiciones del local) hasta que corte a la curva de saturación. Este es la recta térmica efectiva del local.

El punto de corte con la curva de saturación B se denomina punto de funcionamiento de la batería, y a su temperatura seca TB se le llama temperatura de rocío de la batería.

climatización 109

introducción



Cálculo


L

E

B

I

Recta térmica efectiva del local

fe

Polo

TB

climatización 110

introducción



Cálculo


En el diagrama psicrométrico se traza una recta entre el valor fe y el polo y a continuación se traza una recta paralela por el punto L (condiciones del local) hasta que corte a la curva de saturación. Este es la recta térmica efectiva del local.

El punto de corte con la curva de saturación B se denomina punto de funcionamiento de la batería, y a su temperatura seca TB se le llama temperatura de rocío de la batería.

Conocido FB y TB de la batería, el caudal de aire impulsado se determina:

( )BLBaa

eSI TT)·F1·(·ρc

Q−−

Φ=

Dado que en la batería no hay variación del caudal de aire, el caudal de impulsión QIcalculado es idéntico al que entra, QM mezcla del aire exterior y del recirculado.

climatización 111

introducción



Cálculo

Sabiendo que el aire M (mezcla de aire exterior E y de aire del local L) se encontrará sobre la recta EL, su posición se fija si se obtiene su temperatura a partir de los caudales mezclados:

( ) LLEM

EM TTT

Q

QT +−=


L

E

M

B

Recta de maniobra de la UTA


fe

Polo

TM

climatización 112

introducción



Cálculo


Como quiera que en el aire de impulsión deberá situarse en la recta BM, cumpliendo las condiciones de la batería (FB = IB/MB), puede determinarse su posición si se obtiene su temperatura:

( )BMBBI TT·FTT −+=

Una vez determinadas las condiciones M e I, la potencia frigorífica de la batería PFR, en W, se obtiene:

( )IMIafr hh··QρP −=

Con hM, hI entalpías específicas , en kJ/kgQI caudal en m3/sρa densidad del aire, en kg/m3

climatización 113

introducción



Cálculo


L

E

M

B

Recta de maniobra de la UTA

I


hM

hI

La entalpía específica de un aire dado hi puede obtenerse en el diagrama psicrométrico :

feRecta térmica del local

TI

climatización 114

introducción



Cálculo


O, analíticamente, a partir de su temperatura Ti y razón de mezcla wi, mediante la expresión:


En la que:ca calor específico del aire , (1,005 kJ/kg.K)L calor latente de vaporización del agua a 20 ºC (2.450 kJ/kg)cv calor específico del vapor de agua (1,67 kJ/kg.K)

6. Dimensionado de la red de agua para climatización (fría y caliente)El caudal de agua que circula por un tramo, qtramo, en L/s, se obtiene:

( )RIaguaagua

tramotramo TT··c

q−ρ

Φ=

donde

Φtramo potencia calorífica del tramo considerado, en WTI, temperatura del agua en la ida: 7ºC en refrigeración y 45ºC en calefacciónTR, temperatura del agua en el retorno: 12ºC en refrigeración y 40ºC en calefacciónc, calor específico del agua (4186 J/kg·K), yρ, densidad del agua en kg/L

climatización 115

introducción



Cálculo


climatización 116

introducción



Cálculo

7. Climatización de invierno

Como en el caso anterior, esta climatización puede hacerse

• aire agua (con solo aire primario) o

• todo aire (por mezcla)

L

E

I

En este caso, el calentamiento se hace en dos etapas:

climatización 117

introducción



Cálculo

7. Climatización de invierno (agua aire)

wL

wE

L

E

I

hE

hI

Para hallar la temperatura de impulsión:

TI

climatización 118

introducción



Cálculo

7. Climatización de invierno (agua aire)

LpaE

I TCQ

T +⋅ρ⋅

Φ=

wE

wL

hH

( )EHIcal hhQP −⋅⋅ρ=

( )HIIcal hhQP −⋅⋅ρ=

Y la de la de poscalentamiento:

La potencia de la batería de calentamiento:

Como en los casos anteriores, se pueden encontrar los valores de la entalpía por medios analíticos:


En la que:ca calor específico del aire , (1,005 kJ/kg.K)L calor latente de vaporización del agua a 20 ºC (2.450 kJ/kg)cv calor específico del vapor de agua (1,67 kJ/kg.K)

climatización 119

introducción



Cálculo

7. Selección de la batería de calor (agua aire)

E

fe

TE TL

climatización 120

introducción



Cálculo

TI

wE

wL

7. Climatización de invierno (todo aire)

L

I

)TT(CQ

LIpa

seI −⋅⋅ρ

Φ=

Habrá que impulsar un caudal:

Se trata de calentar el aire hasta la temperatura de impulsión.

Primero se mezcla el aire primario con aire recirculado para conseguir la mezcla adecuada.

E

fe

TE

climatización 121

introducción



Cálculo

TM

MwE

wL


L

Conocido el caudal de ventilación necesario (aire primario), se obtiene la temperatura de la mezcla

( ) LLEM

EM TTT

Q

QT +−=

En la que QM es igual al caudal impulsado, QI, hallado antes.

E

fe

TE TL

climatización 122

introducción



Cálculo

TITM

MwE

wL


L

IH

Desde el punto de mezcla el aire se humecta hasta al punto H adiabáticamente mediante pulverización.

En este caso, la UTA tendrá la batería de calor tras el humectador

Después se calienta hasta la temperatura de impulsión

E

fe

TE TL

climatización 123

introducción



Cálculo

TITM

M

hM

hI

wE

wL


L

IH

La potencia necesaria para calentar el aire responde a expresión.

( )MIIcal hhQ −⋅⋅ρ=Φ

Instalaciones de Climatización · Sistemas de acondicionamiento del aire Cálculo. Objeto de la...

Documents

Transcript of Instalaciones de Climatización · Sistemas de acondicionamiento del aire Cálculo. Objeto de la...