Carga tCarga téérmica calefaccirmica calefaccióónn

Carga térmica : todo aquello que modifique la temperatura seca y humedad relativa del aire interior

Carga sensible : Potencia térmica dedicada a aumentar la temperatura seca del aire.(W)

Ts

W

Se intercambia calor (se modifica Ts)

Se intercambia vapor de agua (se modifica W)

Ts

φ

Carga total = Carga sensible + Carga latente

(lo da la legislación NBE-CT-79)

Carga latente : Potencia térmica necesaria para convertir la cantidad de agua aportada al recinto desde agua líquida a 0ºC a vapor a la temperatura seca del aire.(W)

Tvvl CfmQ =

Procedimiento similar al utilizado en refrigeración

Carga térmica Calefacción : Se clasifican en exteriores o interiores

Ts

W

Tipo : Sensible Latente:

XX : Carga donde NO se contabiliza la inerciaXX : Carga donde SI se debe contabilizar la inercia

Carga exteriores:

-Transmisión de calor a través de cerramientos opacos (paredes, techos,..) XXXX ---------Transmisión de calor a través de cerramientos semitransparentes (ventanas,..) XXXX --------Carga por ventilación XXXX XXXX-Carga por infiltración XXXX XXXX

Carga interiores:

-Ocupantes XXXX XXXX

-Máquinas, motores y otros XXXX XXXX-Iluminación XXXX -------

-Propia instalación XXXX -------

<0

<0

<0 <0

>0>0>0>0 >0>0

<0 <0

Signo

Carga térmica Calefacción : De forma práctica.

Ts

W

Tipo : Sensible

XX : Carga donde NO se contabiliza la inercia

Carga exteriores:

-Transmisión de calor a través de cerramientos opacos (paredes, techos,..) XXXX-Transmisión de calor a través de cerramientos semitransparentes (ventanas,..) XXXX-Carga por ventilación XXXX-Carga por infiltración XXXX

Carga interiores:

-Ocupantes

-Máquinas, motores y otros-Iluminación

-Propia instalación

<0

<0

<0<0

Sin sol

TEMPERATURA SECA Y TEMPERATURA HUMEDATEMPERATURA SECA Y TEMPERATURA HUMEDA

En España las normas UNE 100-014-84, 100-001-85, 100-002-88 recogen las temperaturas secas máximas de proyecto y la temperatura húmeda coincidente para refrigeración en 27 ciudades y con nivel percentil 0,4%, 1% y 2,5% (anual); asimismo establecen su evolución a lo largo del día y para diferentes meses. En las mismas normas respecto a calefacción se da la temperatura seca mínima con nivel percentil 99% y 99,6% (anual) y los grados-día en base 15/15 para los meses comprendidos entre Octubre y Mayo

Nivel percentil : Porcentaje anual en número de horas que la temperatura seca de la localidad sobrepasa un determinado nivelEjemplo : Valencia 31,8ºC con un NP=0,4%

“La temperatura en Valencia sobrepasa los 31,8ºC un promedio anual de 24*365*0,004= 35 horas”

Grados-día 15/15: Nº de horas (en un determinado periodo normalmente un mes) que la temperatura desciende en una localidad por debajo de 15ºC multiplicado por el valor medio de dicha temperatura respecto a 15ºC y todo dividido por 24

( ) ( )

24

15

24

15 15151515/15

∑ −=

−= horas

ext

mes

TTNH

GD

CONDICIONES DE PROYECTO TEMPERATURA SECA CONDICIONES DE PROYECTO TEMPERATURA SECA INVIERNO (CalefacciINVIERNO (Calefaccióón)n)

Carga térmica = Máxima demandaNecesidad poder realizar proceso cálculo a cualquier hora (No tan preciso en calefacción)

Ts

W

Locales:

Se utilizan para seleccionar los elementos terminales Caso de difusores, fan-coil, equipos partidos,...

LocalZonas:

Conjunto de locales servidos por una máquina. Se denominan cargas simultáneas (suma todos los locales en cada instante). Se utiliza para seleccionar UTA, Sistemas VRV o sistemas VVT, ...

Zona

(El instante del máximo puede no coincidir)

Edificio

Conjunto de zonas. Se denominan cargas simultáneas (suma todas las zonas en cada instante). Se utiliza para dimensionar enfriadoras de agua, calderas, bombas de calor,...

Edificio

Carga exterior en un muro o ventana. Métodos de solución.

( )sLeqpi TnTKAnQ −= )()( ( ) ( ) ( )∑∞

=

−+−=

0

)(i e

Tseeq K

iY

hc

inIinTnT

α

- Hora del día (n)- Día del año (ó mes) (IT, Tse)- Latitud (IT)- Localidad (ó temperatura de proyecto y variación diaria) (Tse)- Color pared (α)- Inercia pared (peso/m2) (Y(i)/K)- Coeficientes de convección interior 9 W/m2ºC y exterior 16 W/m2ºC

2ª) Método análogo a refrigeración.Tabular Teq(n), valor que depende de :

Mínima variación diaria (día mas frío).Mínima radiación solar (día muy nuboso).

hce hci

Qi

Tse

1ª) Régimen estacionario.- Temperatura exterior constante y mínima..- Radiación solar nula

( )sLsepi TTKAQ −= TsL

hce hci

Qi

Carga a través de cerramientos a otros locales o suelo.

El problema de forma estricta se debería resolver igualmente por factores de respuesta o funciones de transferencia (una vez conocida la temperatura del local adyacente).

( ) ( )∑∞

=

−+−=0

)(i

localotropsLpi iYinTATKAnQ

Si es un local a temperatura conocida : conocidalocalotro TT =

Si da al terreno : terrenolocalotro TT =

hce

hciQi

( )sLlocalotropi TTKAQ −=

En la práctica se desconoce con precisión la temperatura de dicho local, por lo que se estima una media y se supone que la transmisión de calor es en régimen estacionario, por lo tanto el problema es simple :

2sLse

localotro

TTT

+=

4

3 sLselocalotro

TTT

+=

Si es un local a temperatura desconocida :

o

Carga radiante a través de cerramientos semitransparentes.

( )γη,TI

( )γη,100 TImr

( ) ( )γηα ,100

1 TImr

−

( ) ( )γη,100

100TI

mr−

Q1

Q2

21 QQQi +=

2ª) Método análogo a refrigeración.

Considerar radiación solar nula.1ª) Régimen estacionario.

En todo caso sería una carga positiva, la cual se puede despreciar (mayoración carga)

Carga por ventilación.

TsL

WL

Tse

We

Equipo

TsL

WL

Impulsión

Retorno Extracción

Aire exterior

Aire recirculado

Ve

Vr

Vi

La legislación marca Ve (m3/s) en función de la actividad del local, facilitando un ratio mínimo por m2 y persona

rei

rei

VVV

mmm

+≈+=

( )( ) ( )

( )( ) ( )

( )LeelatT

LeesevLee

elat

sLseeveassLsee

e

hhVQQQ

WWVTCpCfWWve

VQ

TTVCpWCpTTve

VQ

−≈+=

−≈+−=

−≈+−=

1200

3002400

1200

sen

sen

Carga por ventilación. Norma UNE 100011Caudal de aire exterior

Para cargas en calefacción, y si no existe ventilación mecánica suponer una renovación hora de aire..

Carga por infiltración.

TsL

WL

Tse

We

Equipo

TsL

WL

Impulsión

Retorno Extracción

Aire exterior

Aire recirculado

Ve

Vr

Vi

Los equipos de acondicionamiento de aire hacen trabajar al sistema en sobrepresión, y por lo tanto no existen infiltraciones.

Aire infiltrado

Las ecuaciones para el cálculo de la carga serían las mismas que en ventilación pero con el volumen de aire infiltrado.

Si existen infiltraciones lo primero que hay que hacer es evitarlas. (Antes de poner aire acondicionado o calefacción).

Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas. Positivas

1ª) Régimen estacionario. Se desprecia el aporte (se mayoran carga)

2ª) Régimen transitorio..Como en refrigeración, pero con el mínimo número de equipos encendidos y ocupantes en el local.

Puede despreciarse la inercia de estos aportes

sensen )(

)(

qnnpQ

qnnpQ latlat

==

En el caso de ocupantes la carga total será suma de la carga latente (instantánea) mas la carga sensible, y dependerá de la actividad y de las condiciones térmicas del recinto

ACTIVIDAD Sensible(W) Latente(W) Durmiendo 50 25Tumbado 55 30Sentado, sin trabajar 65 35De pie, relajado 75 55Paseando 75 70Andando a 1,6 km/h 50 110

a 3,2 km/h 80 130a 4,8 km/h 110 180a 6,4 km/h 150 270

Bailando modradamente 90 160Atleta en gimnasio (hombres) 210 315Deporte de equipo masculino 290 430

ACTIVIDAD Sensible(W) Latente(W)TrabajosMuy ligero, sentado 70 45Moderado (en oficinas) 75 55Sedentario (restaurante, incl.comida) 80 80Ligero de pie (tiendas) 70 90Medio de pie (trabo doméstico) 80 120Manual 80 140Ligero fábricas (sólo hombres) 110 185Pesado fábricas (sólo hombres9 170 255Muy pesado (sólo hombres) 185 285

Valores de qlat y qsen (tabla)

Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas. Positivas

( )nPotnQ =)(sen

En el caso todo es carga sensible.

Incandescentes

Fluorescentes

A la potencia de la luz hay que añadirle un 20% de calor cedido por convección en la reactancia (sin inercia y si esta se encuentra en el recinto).

( )nPotQ 2,1sen =

Carga interna. Ocupantes, Luces, Máquinas. Positivas

)(sen

senisLventaha

venttotal

vent

ivent

TTCp

PQVPQ

−

∆=

∆=

ηρη

Se trata de los ventiladores para el movimiento del aire. Y se debe considerar toda su potencia. (Por rozamiento se convierte en calor).Es carga sensible.

De forma aproximadaρa Cpah =1200 J/mºCηv=0,7TsL -Ti=8ºC (entre 8 y 12ºC)∆Pvent =400 Pa (40 mm.c.a) (entre 120 y 500 Pa baja velocidad)

(entre 500 y 1500 Pa alta velocidad)

totalQQ sensen 06,0=

)(sen

isLaha

totali TTCp

QV

−=ρ

Siendo el caudal de impulsión :

Por lo tanto en una primera aproximación

Carga interna. Propia instalación Positivas

Hoja de cargas. Instalación: Cond.Exteriores : Ts = Th= φ= W=Hora/Mes: Cond.Interiores : Ts = Th= φ= W=

De forma aproximadaρa Cpah =1200 J/mºCηv=0,7TsL -Ti=8ºC (entre 8 y 12ºC)∆Pvent =400 Pa (40 mm.c.a) (entre 120 y 500 Pa baja velocidad)

(entre 500 y 1500 Pa alta velocidad)

totalQQ sensen 06,0=

Transmisión calor conducción-convección

Por lo tanto en una primera aproximación

Pared Sup(m2) K(W/m2ºC) Orient. Teq. Tcorreg. Qsen

Transmisión calor conducción-convecciónVentana Sup(m2) Iorint (W/m2) Orient. nv. Qsen

Ocupantes np Actividad qlat (W/persona) qsen (W/persona)

Qsen

Qsen

Qlat Qsen

Luces Potencia (W) Tipo qsen (W) Qsen

Otras cargas Qlat Qsen

Suma Qlat Qsen

Ventilación Qlat QsenActividad Ratio/persona Ratio/m2 Caudal

Propia instalación 6% Qsen

Qlat QsenSeguridad 10%

Suma Qlat Qsen

FCS=Qsen/Qtot Qtot

Hoja de carga reducida de calefacción.

Instalación: Cond.Exteriores : Tse = The= φe= We=Hora/Mes: --/1 Cond.Interiores : TsL = 22 ThL=16 φL= 55 WL=0,009

totalQQ sensen 06,0=

Transmisión calor conducción-convección

Por lo tanto en una primera aproximación

Ocupantes np Trab.ligero

Qsen=

Qlat=79np= Qsen=86np=Luces Potencia (W) Incandescentes Qsen=Potencia

Potencia (W) Fluorescentes Qsen=1,2 Potencia Qsen=

Otras cargas Qlat= Qsen=

Suma Qlat= Qsen=

Ventilación Qlat=3002400Ve(We-WL)= Qsen=1200Ve (Tse-TsL)=Ve=Propia instalación 6% ∑ Qsen=

Qlat= Qsen=Seguridad 10%∑

Suma Qlat= Qsen=FCS=Qsen/Qtot= Qtot=

Pared Sup(m2) K(W/m2ºC) Tse. QsenPared exteriorMedianera 10VentanaVidrio simple 5,8Vidrio doble 3,5

Qsen=AK(Tse-22)

Hoja simple de carga calefacción.

Instalación: Cond.Exteriores : Tse = Hora/Mes: --/1 Cond.Interiores : TsL = 22ºC

totalQQ sensen 06,0=

Transmisión calor conducción-convección

Qsen=

Suma Qsen=

Ventilación Qsen=1200Ve (Tse-TsL)=Ve=

Qsen=Seguridad 10%∑

Suma Qsen=

Pared Sup(m2) K(W/m2ºC) Tse. QsenPared exteriorMedianera 10VentanaVidrio simple 5,8Vidrio doble 3,5

Qsen=AK(Tse-22)