8 - cálculo de la carga térmica-vivienda unifamiliar
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Apuntes de 8 - Cálculo de La Carga Térmica-Vivienda Unifamiliar de la asignatura de Instalaciones II, ETSAG.TRANSCRIPT
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I N S T A L A C I O N
E S - 2
Curso 2011-2012
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Limitación de demanda energética HE-1
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U - Transmitancia térmica cerramientosTransmitancia térmica en
puentes térmicos
Carga térmica
Text < Tint
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Uc- transmitancia térmica de la cubiertaTransmitancia térmica en
puentes térmicos
Us - transmitancia térmica de las soleras [email protected]
Carga térmica
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Emisores de calor
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CARGA TÉRMICA
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Para mantener constante la temperatura interior deun local calefactado, hay que suministrar al mismoen cada instante, una potencia calorífica queequilibre el balance entre las pérdidas de calor queexperimenta el local, debidas a:
La transmisión a través de sus cerramientos
A las entradas de aire exterior por ventilación einfiltraciones
Y las ganancias suministradas al local.
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Q = Pérdidas cerramientos+ Infiltraciones
+ Pérdidas/Ganancias internas
+ Pérdidas por interrupción+ Pérdidas por orientación
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
( ) ( ) seiaiiei M total I t t C L I t t S U Q +−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
UM = Transmitancia térmica en W/m² K
S=axb, siendo a y b, dimensiones en longitud y anchura de cada paramento
Ii = factor de infil tración o permeabil idad de la carpintería
L i = Longitud de las juntas
Ca= Calor específico del aire (0,306 kcal/hm³ o 0,35 W/m³)
t i =temperatura interior del local (según RITE, entre 20 y 23ºC)
te=temperatura exterior. UNE 24045 (UNE 100001/85)
Is= incrementos por intermitencia y orientación
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
( ) ( ) seiaiiei M total I t t C L I t t S U Q +−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
Es la carga térmica de transmisión de calor (potencia caloríficadisipada) a través de los cerramientos.
QT
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
( ) ( ) seiaiiei M total I t t C L I t t S U Q +−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
Es la carga térmica total de venti lación que tiene en cuenta laspérdidas que se producen por:
Infiltraciones de aire a causa de la permeabilidad de loscerramientos.
Necesidades de ventilación en recintos cerrados.
QV=
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
( ) ( ) seiaiiei M total I t t C L I t t S U Q +−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
Es la carga térmica total que tiene en cuenta las pérdidas quese producen por:
Interrupciones de servicio
Orientación
QV=
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
( ) ( ) seiaiiei M total I t t C L I t t S U Q +−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
Con el objeto de evitar el sobredimensionamiento de lasinstalaciones, hay que tener en cuenta la generación interna decalor en los recintos, cuando ésta es permanente, es decir,continuada.
Las aportaciones internas de calor se deben generalmente a:
Iluminación
Ocupación Fuentes caloríficas diversas
Por lo tanto, el balance final, será:
( ) ( ) Dseiaiiei M total Q I t t C L I t t S U Q −+−⋅⋅⋅+−⋅⋅= ∑
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
Condiciones de diseño:
Servicio de calefacción ininterrumpido, con reducción nocturna
Temperatura interior, HR
Temperatura exterior, HR
Velocidad del viento
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EJEMPLO DE CÁLCULO
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Se dispone de una vivienda unifamiliar de129 m² de superficie útil, ubicada en
Santander.
¿Calcular la carga térmica que
necesitará la vivienda.
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EJEMPLO DE CÁLCULO
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
Condiciones de diseño:
Servicio de calefacción ininterrumpido, con reducción nocturna
Temperatura interior 20º C, HR-75 %
Temperatura exterior -1º C, HR-95 %
Velocidad del viento 22,32 km/h
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CÁLCULO DE LAS SUPERFICIES
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BALANCE TÉRMICO DEL EDIFICIO
La transmitancia térmica de los cerramientos, obtenidos según el CTE; DB-
HE-1, son:
Cerramiento U (w/m² k)
Muro exterior 1,08Ventanas 3,3
Puerta vivienda 3,5
Cubierta 0,35
Suelo 0,5
Tabique 8 cm 2,069
Tabique 18 cm 1,59
Puerta interior 1,68
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1. Salón comedor:
Muro exterior: 47,33 m²Ventanas y puertas: 19 m²
Suelo y Techo: 8,8x5,4 = 47,77 m²
Cálculo de superficies de los cerramientos:
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CÁLCULO SUPERFICIES
Siguiendo el mismo procedimiento de cálculo, seobtienen las tablas:MUROS
VENTANAS YPUERTAS
SUELO YTECHO
TABIQUE DE8 CM
TABIQUEDE 18 CM
PUERTAPRINCIPAL
BAÑO 3,86 0,36 5,36
COCINA 10,45 2,31 11,36
DORMITORIO 1 14,68 2,59 10,33
DORMITORIO 2 19 2,59 13,64
DORMITORIO 3 9,63 2,59 10,8
DORMITORIO 4 20,16 2,59 15
VESTIBULOPASILLO
1,68 14,74 4,68 3,91 4,80
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Las pérdidas por transmisión térmica de loscerramientos, son:
Salón comedor:
( )eisalon
t t S U Q −⋅⋅=
Local Cerramiento Superficie U Δt QS
Salón-comedor Muro exterior 47,33 1,08 21 1.079,4
Ventanas 19 3,3 21 1.316,7
Suelo 47,77 0,5 15 358,2
Techo 47,77 0,35 21 351,1
Pérdidas en el salón 3.105,4 W
Si i d l i di i t d ál l
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Siguiendo el mismo procedimiento de cálculo:
Descripción delcerramiento
Superficie
m²
U
W/m² K
ΔT
ºC
Pérdidas (W)
Al exterior A locales no calefactados
BAÑO
Muros 3,86 1,08 23 96,4Ventanas y puertas 0,36 3,3 23 27,3
Suelo 5,36 0,5 15 40,2Techo 5,36 0,35 23 43,1
Subtotales 207,0 0
TOTAL 207
COCINA
Muros 10,45 1,08 21 238,3Ventanas y puertas 2,31 3,3 21 160,1Suelo 11,36 0,5 15 85,2Techo 11,36 0,35 21 83,5
Subtotales 567,1 0
TOTAL 567
DORMITORIO 1
Muros 14,68 1,08 21 334,8Ventanas y puertas 2,59 3,3 21 179,5
Suelo 10,33 0,5 13 67,1Techo 10,33 0,35 21 75,9
Subtotales 581,47 0TOTAL 581
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Descripción delcerramiento
Superficie
m²
U
W/m² K
ΔT
ºC
Pérdidas (W)
Al exterior A locales no calefactados
DORMITORIO 2
Muros 19 1,08 21 433,3Ventanas y puertas 2,59 3,3 21 179,5
Suelo 13,64 0,5 13 88,66Techo 13,64 0,35 21 100,25
Subtotales 801,71 0
TOTAL 802DORMITORIO 3
Muros 9,63 1,08 21 219,6Ventanas y puertas 2,59 3,3 21 179,5
Suelo 10,8 0,5 13 70,2Techo 10,8 0,35 21 79,4
Subtotales 548,7 0
TOTAL 549DORMITORIO 4
Muros 20,16 1,08 21 423,4Ventanas y puertas 2,59 3,3 21 179,5
Suelo 15 0,5 13 97,5Techo 15 0,35 21 157,5
Subtotales 857,9 0
TOTAL 858VESTIBULO YPASILLO
Tabique 8 cm 4,68 2,06 8 ------ 77,5Tabique 18 cm 3,91 1,59 8 ------ 50,0
Puertas 1,68 1,98 8 ----- 26,6Puerta principal 4,80 3,5 19 319,2
Suelo 14,74 0,5 11 81,04
Techo 14,74 0,35 19 126,35
Subtotales 526,59 154,1
TOTAL 681
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Por incrementos, las pérdidas serán:
Pérdidas por interrupción. Se calculan en función de la clase de servicio
y de un coeficiente, CA, que tiene un valor:
( )eiT
T A
t t S QC
−⋅=
Pero para que la puesta en régimen se realice enuna hora aproximadamente, debe incrementarse enun 10 % en viviendas.
Existen también valores tabulados que nos dan en % elaumento de energía necesaria
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Pérdidas por orientación. Se calculan según:
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Por lo tanto:
Local Q Intermitencia Orientación QT
Salón 3.105 1,10 NO 1,1 3.757
Baño 207 1,10
SE 1,05 239
Cocina 567 1,10
SE 1,05 678
Dormitorio 1 581 1,10
N 1,15 735
Dormitorio 2 802 1,10 NE 1,125 993
Dormitorio 3 549 1,10
S 1,0 604
Dormitorio 4 858 1,10 SE 1,05 991
Vestíbulo 681 1,10
1,05 787
SUMA TOTAL 8.784 W
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Pérdidas por infiltraciones:
Existen dos métodos:
1. Método de las superficies
2. Método de las rendijas
El primero, viene condicionado por la existencia de datos de ensayosen laboratorio de las carpinterías, poco usado en nuestro caso.
El segundo, trata sobre el caudal de aire inf iltrado que pasa a un locala través de los huecos sometidos a la acción del viento, y viene dadopor la expresión:
( )seiaiii
t t C L I Q −⋅⋅⋅=
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Pérdidas por infiltraciones:
Para 22,32 km/h del viento, el coeficiente l i, será:
f
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Pérdidas por infiltraciones:
L i, se calculará, para el salón comedor:
5,50
1,10
1,00
1,10
(1,1+5,5)2 + 1,10+(1,1+1)2+1,10 = 19,8 m [email protected]
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Pérdidas por infiltraciones:
El valor será:
Qi = 3,65x19,8x0,35x21 = 531,2 W
Por lo tanto para el salón-comedor:
Siguiendo el proceso de cálculo, se obtiene la tabla:
Pé did t t l l i i d
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Pérdidas totales en la vivienda:
SUMA TOTAL 10.174 W
Local QSI Infiltraciones QT
Salón 3.757 531 4.288
Baño 239 22
261
Cocina 678 56
734
Dormitorio 1 735 127
862
Dormitorio 2 993 213
1.206
Dormitorio 3 604 53 657
Dormitorio 4 991 278 1.269
Vestíbulo 787
110897
Pérdidas totales= pérdidas por transmisión + pérdidas por infil traciones:
Pé did t t l l i i d
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Pérdidas totales en la vivienda:
CARGA TÉRMICA TOTAL = 10.174 W = 10,174 KW
Pérdidas totales= pérdidas por transmisión + pérdidaspor infiltraciones - aportaciones internas
En nuestro despreciaremos estas aportaciones de calor,
con lo que: