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La eficiencia energética en la

climatización de grandes volúmenes

José Ramón FerrerZehnder Group EspañaCountry ManagerMadrid, 2 de febrero de 2011

Temperatura operativa = To

Ta = Temperatura del Aire

Tg = Temperatura GlobalMedición indirecta de la temperatura media radiante (ISO 7243)

Temperatura operativa = To

Ta = Temperatura del Aire

Tg = Temperatura GlobalMedición indirecta de la temperatura media radiante (ISO 7243)

Por cálculo: Tr = T1 Fp1 + T2 Fp2 + . . . . +Tn Fpn

Por medición: Tr = Ta + (Tg -Ta)(1 + 2.2 V )*

* Principios ASHRAE

Obtención de Tr :

Tr = Temperatura Media RadianteTemperatura uniforme de un local negro imaginario que produzca la misma variación de calor por radiación que el local real

(ISO 7243)

Temperatura operativa = To

Por medición: Tr = Ta + (Tg -Ta)(1 + 2.2 V )

Cuando V tiende a 0

Tr = Ta + (Tg -Ta)(1 + 2.2 · 0)

Tr = Ta + (Tg -Ta)(1 + 0)

Tr = Ta + (Tg -Ta)(1)

Tr = Ta + Tg -Ta

Tr = Tg

Temperatura operativa = To

To = Temperatura Operativa

(Temperatura percibida, sensación térmica)

Temperatura uniforme de un local negro imaginario en el cual unocupante intercambiaría la misma cantidad total de energía (por

radiación o convección) que en el local real.

Según ISO 7243:Tr + TaTo =

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Temperatura operativa = To

21º C15º C

TrSuperficies

circundantes

TaAire

18º CTo

22º C 14º C

TaAire

TrSuperficies

circundantes

18º C

Temperatura operativa = To

To

Calefacción por aire caliente

Calefacción por aire caliente

Gradiente de temperatura vertical tH = 1 a 1,4 K/m

To = 18º C

Paneles de techo radiante

Calefacc. por techo radiante

Gradiente de temperatura vertical tH = 0,1 a 0,4 K/m

To = 18º C

Ahorro y Eficiencia Energética

Gradiente vertical de temperaturas:

de 1 a 1,4 K/m de 0,1 a 0,4 K/m

Zona de ahorro de energía

Cálculo: Normativa

Norma UNE -EN 12831 (Octubre 2003)

(Basada en la EN 12831 de marzo de 2003)

Anexo B

B.1 Techos altos y cerramientos GrandesB.2 Edificios donde la temperatura del aire y la temperatura radiante media difieren

significativamente

UNE -EN 12831

UNE -EN 12831

B.2 Edificios donde la temperatura del aire y la temperatura radiante difieren significativamente.

“Para espacios donde haya una diferencia significativa entre la temperatura del aire y la temperatura radiante, los cálculos de pérdida térmica que utilizan la temperatura operativa llevan a resultados incorrectos.”

“… los cálculos de pérdida térmica debida a la ventilación darán valores muy altos para sistemas de calefacción por radiación y valores muy bajos para sistemas de calefacción por convección.”

“… esto corresponde a 3K de diferencia entre la temperatura del aire y la temperatura radiante media.”

21º C15º C

TrSuperficies

circundantes

TaAire

18º CTo

22º C 14º C

TaAire

TrSuperficies

circundantes

18º C

Temperatura operativa = To

To

Ahorro y Eficiencia Energética

Zona de ahorro de energía

3K

Cálculo de Carga Térmica

UNE - EN 12831

DIN 18599 - 5

DIN 18599 - 5

DIN 18599 - 5

Define la potencia necesaria como:

Qh,mth Potencia de calculo (Similar EN-UNE 12831)

+ Qh,ce,mth Potencia adicional (Dependiendo del sistema de calefacción y de la altura)

Qh,outg,mth Potencia total necesaria

Potencia Adicional; Qh,ce,mth

ηηηηh,ce =1

4 - (ηL + ηC + ηB ) Qh,ce,mth =

fRadiant · fint · fhydr

ηh,ce

-1 Qh,mth

Qh,ce,mth Pérdida adicional de calor, en kW/mes Qh,mth Emisión mensual requeridafhydr Factor de balance hidráulicofint Factor de funcionamiento intermitentefRadiant Factor por efecto de la radiaciónηh,ce Eficiencia global de la transmisión de calorηL Eficiencia parcial por efecto del gradiente vertical de temperaturaηC Eficiencia parcial según la regulación de la temperaturaηB Eficiencia parcial por pérdidas específicas por estructuras externas

DIN 18599 - 5

DIN 18599 - 5

Factores y rendimientos del Zehnder ZBN (sistema de techo radiante) comparado con un sistema de generación de aire caliente.

Ejemplo de cálculo de la Potencia Adicional (Qh,ce,mth) para un sistema de calefacción por aire caliente con una Potencia de Cálculo Qh,mth = 10.000 kWh.

DIN 18599 - 5

ηηηηh,ce =1

4 - (ηL + ηC + ηB ) Qh,ce,mth =

fRadiant · fint · fhydr

ηh,ce

-1 Qh,mth

ηηηηh,ce =1

4 - (0,63 + 0,97 + 1) = 0,714

Qh,ce,mth = 0,4 Qh,mth = 0,4 · 10000 = 4000 kWh

Qh,ce,mth =1 · 1 · 1

0,714-1 Qh,mth = 0,4 Qh,mth

DIN 18599 - 5

Sistema de calefacción por aire caliente:

Potencia total necesaria Qh,outg,mth

Qh,outg,mth = Qh,mth + Qh,ce,mth

Qh,outg,mth = 10.000 kWh + 4.000 kWh

Qh,outg,mth = 14.000 kWh

DIN 18599 - 5

Ejemplo de cálculo de la Potencia Adicional (Qh,ce,mth) para un sistema de calefacción por Techo Radiante con una Potencia de Cálculo Qh,mth = 10.000 kWh.

ηηηηh,ce =1

4 - (0,89 + 0,97 + 1) = 0,877

Qh,ce,mth = - 0,031 Qh,mth = - 0,031 · 10000 = - 310 kWh

Qh,ce,mth =1 · 1 · 0,85

0,877-1 Qh,mth= - 0,031 Qh,mth

ηηηηh,ce =1

4 - (ηL + ηC + ηB ) Qh,ce,mth =

fRadiant · fint · fhydr

ηh,ce

-1 Qh,mth

DIN 18599 - 5

Sistema de calefacción por aire caliente:

Potencia total necesaria Qh,outg,mth

Qh,outg,mth = Qh,mth + Qh,ce,mth

Qh,outg,mth = 10.000 kWh + (-310) kWh

Qh,outg,mth = 9.690 kWh

DIN 18599 - 5

Comparando las potencias totales necesarias:

Aire caliente: Qh,outg,mth = 14.000 kWh

Techo Radiante: Qh,outg,mth = 9.690 kWh= 144,5%

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