cálculo cargas térmicas

79

exteriores al Norte, Oeste y Sury tabiques que comunican conel resto del edificio en la paredEste. El piso se encuentra habi-tado normalmente por una úni-ca persona.

Los principales elementosconstructivos que constituyen lavivienda se encuentran descritosa continuación:

2. Característicasconstructivas de lavivienda

La elección de las condicio-nes exteriores de temperaturaseca, y en su caso, de tempera-tura húmeda simultánea del lu-gar, que son necesarias para elcálculo de la demanda térmicamáxima instantánea y, en conse-cuencia, para el dimensionadode equipos y aparatos, se ten-drán en cuenta los valores indi-cados en las Tablas I, II y III. Sedeberán tener en cuenta tam-bién la dirección en intensidadde los vientos dominantes, la al-titud sobre el nivel del mar y,para la radiación solar, la altitudde emplazamiento del edificio.El local a climatizar es un apar-tamento de 97,7 m2 situado enMadrid (Fig. 1). Se trata de unpiso doce en un bloque de die-ciséis alturas, con cerramientos

1. Introducción

Cálculo de cargas térmicastotales de refrigeraciónpara la climatización de una vivienda

A. A. Rahman Ali, S. Rojas, A. Ruiz Celma, J. Gañan y M. T. Miranda.

Area de Máquinas y Motores Térmicos Universidad de Extremadura

En el presente artículo se hadesarrollado el método de

cálculo de las cargas térmicastotales de una vivienda situada

en Madrid. Parte de estetrabajo representa un proyecto

de práctica realizado porFernando A. Sánchez y Víctor

M. Espejo. Se han determinadolas condiciones climáticasexteriores e interiores de

proyecto necesarias para laclimatización de la vivienda y

se han calculado todos losparámetros necesarios para

hallar las cargas térmicas derefrigeración.

Climatización

Montajes e Instalacioneswww.alcion.es

Figura 1.Vista general

de la vivienda.

Figura 2. Detalle del cerramiento.

http://www.energuia.com

80

CONDICIONES NORMALES CONDICIONES NORMALESVERANO INVIERNO

Temperatura Humedad Variación Variación Temperatura Días-Grados VientosCiudad 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 39°00Alicante 31 80 13 29 338 SE 9 7 38°21Almería 30 70 8 25 5 208 OSO 9 65 36°51Avila 30 41 17 36 -6 2.127 NO 11 1.126 40°39Badajoz 38 47 17 39 -1 767 NO 7 186 38°53Barcelona 31 68 8 29 2 656 S 8,5 95 41°24Bilbao 30 71 8 31 0 820 32 43°18Burgos 30 42 15 37 -6 2.048 SO 8,5 929 42°20Cáceres 38 37 14 36 -1 1.003 NO - 459 39°29Cádiz 32 55 12 32 2 227 SE 20 28 36°28Catellón 29 60 9 29 4 452 NO 3 27 39°59Ciudad Real 37 56 20 40 -4 1.312 SO 4 628 38°59Córdoba 38 33 17 40 -1 662 SO 5 128 37°53Coruña 23 63 9 22 2 827 SO 18 54 43°22Cuenca 33 52 18 40 -7 828 O - 949 40°05Gerona 33 58 10 36 -3 939 S 5 95 41°59Granada 36 49 18 38 -2 1.042 O 4 775 37°11Guadalajara 34 37 15 38 -4 1.469 1.017 40°38Huelva 31 57 14 30 1 402 SO 4 37°16Huesca 31 72 15 36 -5 1.350 calma - 488 42°08Jaén 36 35 14 36 0 830 SO 5 586 37°46Las Palmas 24 66 4 16 15 0 EN 9 6 28°11León 28 45 16 34 -6 2.143 NO 8 908 42°35Lérida 33 50 14 38 -5 1.226 323 41°41Logroño 33 59 14 36 -3 1.405 NO - 380 42°28Lugo 26 67 14 28 -2 1.771 EN 12 465 43°00Madrid 34 43 15 40 -3 1.405 EN 10 667 40°25Málaga 28 60 6 29 13 248 S 7 40 36°43Murcia 36 59 14 37 -1 432 SO - 42 37°59Orense 33 35 9 -3 967Oviedo 26 70 9 26 -2 1.200 NE - 232 43°22Palencia 30 45 16 36 -6 1.780 NE - 734 42°00Palma de Mallorca 28 63 8 30 4 527 varía 9 28 39°34Pamplona 32 51 12 37 -5 1.535 N 8 734 42°00Pontevedra 27 62 12 27 0 871 N 12 19 42°26Salamanca 34 46 18 38 -7 1.662 O - 803 40°58Santander 25 74 7 28 2 724 O 20 69 43°28San Sebastián 22 76 7 23 -1 913 S 17 181 43°19Sta. Cruz de Tenerife 22 55 8 22 15 0 N 18 37 28°28Segovia 33 35 17 39 -6 1.866 O - 1.002 40°57Sevilla 40 43 18 38 1 438 SO - 30 37°23Soria 29 45 18 36 -7 1.978 varía 15 1.063 41°46Tarragona 26 68 7 25 1 626 S 5 60 41°07Teruel 32 55 14 38 -8 1.802 915 40°21Toledo 34 34 16 38 -4 158 E 5 540 39°51Valencia 32 68 11,4 31 0 516 O 10 10 39°29Valladolid 33 45 13 37 -5 1.709 SO 10 694 41°39Vitoria 26 70 13 30 -4 1.560 EN - 542 42°51Zamora 32 65 18 38 -6 1.501 O 11 649 41°30Zaragoza 34 57 14 39 -3 1.151 NO 15 200 41°30

Tabla I. Condiciones exteriores de proyecto.

gún unos factores de correccióncuyas tabulaciones se exponenen las Tablas II y III. Con los da-tos de temperaturas seca y hú-meda corregidos, en el diagramapsicrométrico se obtienen el res-to de los datos: % HR, punto derocío y humedad específica.

- Cerramientos

Están constituidos por doshojas (Fig. 2), la exterior de la-drillo macizo 1, y la interior deladrillo hueco simple 4, separa-das por una cámara de aire 2,rellena de aislamiento de lanade vidrio 3. Interiormente llevaun enfoscado con mortero decemento 5. Los espesores, pesosy resistencias térmicas de estoselementos son los que se mues-tran en la Tabla IV.

- Tabiques

Están constituidos por un la-drillo hueco simple enfoscadocon mortero de cemento porambas caras. Sus característicaslas vemos en la Tabla V:

- Forjados

Se trata de forjados unidirec-cionales con vigueta rígida (Fig.3), bovedilla cerámica aligerantede 12 cm, capa de compresión dehormigón de 20 cm de espesor yentrevigado de 50 cm (Tabla VI).

- Muro de hormigón armado

Se trata de un muro de hor-migón de 250 kg/m3 enfoscadointeriormente con mortero decemento (Tabla VII).

Los conceptos de temperaturaexterior de proyecto y la tempe-ratura exterior a secas, se expo-nen a continuación:

- La temperatura exterior deproyecto, es un valor fijo, se ob-tiene de la Tabla I.

- La temperatura exterior esun valor dependiente del mes yla hora de cálculo.

El mes y la hora de cálculoson datos que habrá que esta-blecer con mucho cuidado, yaque, resulta obvio remarcar laimportancia de considerar lascorrecciones que anteceden a lamejora de hacer los balancestérmicos de cargas por conduc-

3. Condicionesexteriores de diseño

ción y ventilación y a la hora deestablecer los rendimientos rea-les del equipo a instalar. Por to-do ello es preciso tener en cuen-ta que, dependiendo del mes yhora de cálculo, al usar la TablaI de condiciones externas, susvalores han de ser corregidas se-

81

mayo 01

Intervalo de variación HORA SOLARdiaria de temperatura (°C) Temperatura Mañana Tarde

(en las 24 horas)* seca o húmeda 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 -9,0Húmeda -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 -7,2Húmeda -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 -8,5Húmeda -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 -9,5Húmeda -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 -10,5Húmeda -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 -12,2Húmeda -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 -13,8Húmeda -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 -15,5Húmeda -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 -17,2Húmeda -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 función de la hora considerada

Figura 3.Detalle del

forjado.

Variación diaria de Tª =

= Tª más alta - Tª más baja (1)

La ecuación a utilizar es:

Tªext.proyecto = Tªext.T. (Tabla I) +

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

Para nuestro caso, las condi-ciones exteriores de diseño sehan fijado para el día 23 de julioa las 15 h solares, resultando pa-ra las variables fundamentalesen este cálculo los valores quevemos en la Tabla VIII.

Como condiciones interioresse han elegido las recomenda-das de confort general en unapartamento de lujo; temperatu-ra seca de 24°C y humedad rela-tiva de 50%.

En primer lugar se efectúa elcálculo de la radiación solar através de las ventanas de la si-guiente forma: el azimut para el23 de julio a las 15 h solares esde 256°, lo que quiere decir quelos rayos del sol vienen prácti-camente del Oeste. En tales con-diciones, las caras Norte y Estede la vivienda (Fig. 4) permane-cerán en sombra. Además, elhecho de que los rayos de solincidan muy oblicuamente a lacara Sur producirá grandes som-bras en esta cara ante cualquieresquina. En este caso, la esqui-na saliente del cuarto de bañoque da al Este proyectará unalarga sombra que alcanza a lasventanas de la cocina y del ten-dedero, por lo que las ventanassobre las que llega la radiacióndirecta del sol, son únicamentelas que dan al Oeste y la caraSur de la terraza.

La radiación solar a través de

5. Cálculo de cargas térmicas

4. Condicionesinteriores de diseño

82

Intervalo de variación diaria de Temperatura MEStemperatura (°C)* seca o húmeda Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost. Sept. Oct. Nov.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

* La oscilación diaria de la temperatura seca (OMD) es la diferencia entre la temperatura más alta y la más baja du-rante un periodo de 24 horas de un día de proyecto.

Tabla III. Correcciones en las condiciones de proyecto en función 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.

R2 · tgα · tgβ- ––––––––––––––– (3)

cosβ

Los resultados obtenidos parael área en sombra aparecen en laTabla XIV.

5.2. Cálculo de la cargatérmica de radiación–––––––––––––––––––––––––––––––

El cálculo de la carga consis-te simplemente en multiplicar elárea iluminada de cada ventanapor su irradiación correspon-diente en función de la orienta-ción y sumarle el área en som-bra multiplicada por la irradia-ción de orientación norte.

Hay que destacar que en elcálculo de sombras se han obte-nido valores superiores al áreatotal de la ventana para TerrazaN y Terraza S, habiéndose toma-do entonces el área total comoárea en sombra (Tabla XV).

5.3. Factores dealmacenamiento–––––––––––––––––––––––––––––––

Para obtener el factor de co-rrección a aplicar por almacena-miento en los elementos cons-tructivos, se ha calculado en pri-mer lugar el peso por metrocuadrado de suelo de los distin-tos elementos (Tabla XVI).

El peso por m2 será:

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

peso = –––––––––––––––––––––––––– =superficie de la vivienda

= 749,5 kg/m2

las ventanas en función de laorientación para las condicionesde proyecto se obtiene de la Ta-bla IX.

A los valores obtenidos de laTabla IX, habrá que aplicarleslos coeficientes correctores de laTabla X.

Ahora aplicamos los coefi-cientes de insolación indicadosen la Tabla XI.

Así, la irradiación a aplicar se-rá la que se muestra en la TablaXII.

5.1. Cálculo de sombras–––––––––––––––––––––––––––––––

Las ventanas se encuentran re-tranqueadas de 30 cm, quedandopor lo tanto una parte de éstasen sombra (Fig. 5). Las dimen-siones de las ventanas son lasque se muestran en la Tabla XIII.

El área de sombra de cadaventana se ha obtenido a partirde la fórmula:

R · L · tgαSS = H · R · tgβ + ––––––––––– -

cosβ

83

mayo 01


Ladrillo hueco sencillo 6 1.200 0,14


Tabla V.


Forjado 35 600 0,14

Tabla VI.


Hormigón armado 28 2.400 0,21


Tabla VII.

40° latitud norte Hora solarEpoca Orientación 14 15 16

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

S 119 70 35

O 265 390 444

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

T seca (ºC) ............................. 34T rocío (ºC) ............................ 20Humedad relativa (%)........... 43Variación diurna de T (ºC).... 15Viento dominante (km/h) ..... NE 10Altitud (m) ............................. 667Latitud.................................... 40°25’Altura solar............................ 47°Acimut solar.......................... 256°

Tabla VIII.

Coeficiente por marco metálico ... 1,17

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

Coeficiente por T rocío.................. 0,994

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

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

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

Tabla X.

84

N E S O

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

Tabla XII.

PERSIANAS VENECIANAS INTERIORES PERSINAS VENECIANAS PERSIANAS EXTERIORES CORTINA EXT. DE TELAListones horizontales o

Sin persiana verticales inclinados 45° Listones horizontales Listones inclinados Circulación del aireo 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 0,25Vidrio sencillo (6 mm) 0,94 0,56 0,65 0,74 0,14 0,12 0,21 0,14 0,19 0,24Vidrio absorbenteCoeficiente de absorción 0,40 a 0,48 0,80 0,56 0,62 0,72 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20Coeficiente de absorción 0,48 a 0,56 0,73 0,53 0,59 0,62 0,11 0,10 0,16 0,11 0,15 0,18Coeficiente de absorción 0,56 a 0,70 0,62 0,51 0,54 0,56 0,10 0,10 0,14 0,10 0,12 0,16Vidrio dobleVidrios ordinarios 0,90 0,54 0,61 0,67 0,14 0,12 0,20 0,14 0,18 0,22Vidrios de 6 mm 0,80 0,52 0,59 0,65 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20Vidrio interior ordinarioVidrio 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 0,13Vidrio int. de 6 mmVidrio 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 0,12Vidrio tripleVidrio ordinario 0,83 0,48 0,56 0,64 0,12 0,11 0,18 0,12 0,16 0,20Vidrio de 6 mm 0,69 0,47 0,52 0,57 0,10 0,10 0,15 0,10 0,14 0,17Vidrio pintadoColor claro 0,28Color medio 0,39Color oscuro 0,50Vidrio de colorAmbar 0,70Rojo oscuro 0,56Azul 0,60Gris 0,32Gris-verde 0,46Opalescente claro 0,43Opalescente oscuro 0,37

Tabla XI. Coeficientes globales de insolación.

Ventana AnchoxAlto (m) Area (m2)

Salón N 0,96x1,16 1,11

Salón 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. Baño 0,5x0,5 0,25

Cocina 1,16x1,16 1,35

Lavadero 1,16x0,86 1,00

Tabla XIII.

Ventana SS (m2)

Salón N 1,11

Salón O 0,48

Terraza N 1,78

Terraza O 0,32

Terraza S 1,26

Dormitorio matrimonio 0,19

Dormitorio 0,26

Baño 0,25

Cocina 1,35

Lavadero 1,00

Tabla XIV.

Figura 4. Sombras arrojadas por la fachada.

Suponiendo una utilizaciónde 12 horas diarias, los factoresde almacenamiento para las dis-tintas orientaciones a las 15 hlos vemos en la Tabla XVII.

A partir de éstos y de las car-gas de irradiación anteriormentehalladas, agrupadas según laorientación de la ventana, calcu-lamos la carga térmica reducidapor efecto del almacenamiento(Tabla XVIII).

5.4. Transmisión del calor a través de puertas y ventanas–––––––––––––––––––––––––––––––

La transmisión se ha calcula-do a partir de la ecuación de latransmisión de calor:

Q = S · K · (Te - Ti) (4)

Los coeficientes de transmi-sión se han tomado de Tablas, yresultan ser de 5,8 W/m2·°C pa-ra ventanas y puertas.

Hay que indicar que el coefi-ciente tomado para puertas es elcorrespondiente a puertas metá-licas, habiendo asimilado laspuertas de seguridad (blinda-das) a éstas. Así mismo, se hasupuesto que en el rellano delos ascensores y de la escalera,parte exterior de las puertas, seencuentra a la temperatura exte-rior de la calle.

La carga térmica debida a es-tos elementos es la que semuestra en la Tabla XIX.

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

5.5. Conducción,convección y radiación através de los cerramientos–––––––––––––––––––––––––––––––

La transmisión de calor a tra-vés de los cerramientos se hacalculado a partir de la fórmulade la diferencia equivalente detemperatura:

Q = S · K · ∆Tc (5)

siendo

85

mayo 01

N O S E

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

Tabla XVII.

ÁAea en Irradiación Area iluminada Irradiación IrradiaciónVentana sombra (m2) (kcal/h) (m2) (kcal/h) total (kcal/h)

Salón N 1,11 23,21 0 0 23,21

Salón 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

Baño 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.

Figura 5. Orientación de las ventanas.

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

300 100 720 600

Tabla XVI.

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.

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

La transmisión de calor seproduce únicamente a través delas paredes de la cocina y el hallcon el hueco del ascensor, y dela del lavadero con las escaleras(no incluidas en el plano). Estasparedes son de hormigón arma-do de 30 cm de espesor enfos-cadas con mortero de cemento,obteniendo un coeficiente Kglobal de 2,32 kcal/h m2 °C (Ta-bla XXV).

Suponiendo que tanto en elhueco del ascensor como en lasescaleras la temperatura es laexterior de diseño, la carga tér-mica resultante será la que semuestra en la Tabla XXVI.

No se ha tenido en cuenta nila transmisión de calor a travésde los forjados ni a través dellienzo de pared medianera, porconsiderar que estos locales seencuentran igualmente climati-zados.

5.7. Flujo de calor porentradas de aire exterior ynecesidad de ventilación–––––––––––––––––––––––––––––––

Para cuantificar esta carga sehan determinado en primer lu-gar las necesidades de ventila-ción y las infiltraciones por ren-dijas de puertas y ventanas. Si elfuncionamiento de la instalaciónse proyecta para funcionar con-tinuamente más de 12 horas obien si se cumple que el equipofuncionará tres o más horas sinningún ocupante en la vivienda,es posible suponer (siempreque la reglamentación lo permi-ta) un caudal de aire por venti-lación menor que el proyectado,pues así se logra evacuar a lolargo del periodo de funciona-miento del equipo el total de losolores emitidos durante el perio-do de ocupación de la vivienda.Según esta circunstancia pode-mos reducir el caudal de pro-yecto mediante una ventilacióncontrolada que reduzca un 60 %

RS∆Te = a + ∆ Tes + b · –––– (∆Tem - ∆Tes)

RM (6)

- El factor de corrección (a =-0,1) se ha obtenido de Tablas apartir de los datos de entrada si-guintes:

Te - Ti =10°C

Variación diaria =15°C

- ∆Tes y ∆Tem se han obtenidode Tablas, teniendo en cuentaun peso del cerramiento de 300kg/m2 y la hora de diseño, 15 h.

Los valores obtenidos de ∆Tespara los cerramientos, en estecaso, correspondientes a orien-tación Norte son los que vemosen la Tabla XX.

- El factor de corrección "b"se tomó 0,78, al ser los cerra-mientos de color gris.

- Rs/RM, ya que coinciden lascondiciones.

Así, la ∆Te para los distintoscerramientos, en función de suorientación, será los valoresmostrados en la Tabla XXI.

La resistencia térmica total delos cerramientos se ha calculadoa partir de los valores indicadosen la Tabla XXII.

Las superficies de los cerra-mientos se han desglosado se-gún su orientación (TablaXXIII).

Las cargas térmicas a travésde éstos serán entonces las mos-tradas en la Tabla XXIV.

Y la carga total será 96,64kcal/h.

86

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

Puertas5,8

434 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.

Orientación Area (m2) ATe (°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 (m2°C/W)............... 0,13

Coeficiente exterior (m2°C/W).............. 0,07

Muro (m2°C/W)...................................... 1,84

KTOTAL (kcal/h·m2·ºC) .............................. 0,42

Tabla XXII.

el caudal de aire exterior reco-mendado cuando a la salida dela instalación de refrigeración ydeshumectación se mida el pun-to de rocío de proyecto, y quehaga pasar todo el caudal reco-mendado cuando el punto derocío descienda de ese valor. Es-te método requiere la instala-ción de un sistema de control(con un termostato de bulbo se-co) que encarece la instalacióninicial, pero reduce la potenciade refrigeración necesaria ypuede significar cierta rentabili-dad neta del equipo.

En los cálculos realizados eneste proyecto no supondremosesta reducción de caudal exte-rior debida a una ventilacióncontrolada que se da en la vi-venda, principalmente por dosmotivos:

• El caudal de renovación secalculó a partir del escaso nú-mero de personas que habitanla vivienda, pero esta es muyamplia y por lo tanto dispone demucho volumen de aire que re-novar, por lo que no es adecua-do emplear el caudal mínimo.

• Existe un cuarto de aseoque no tiene ventana, por loque hay que colocar un extrac-tor que supone una salida de ai-re del interior que habremos decompensar con el equipo deventilación, lo que significa uncaudal de ventilación extraordi-nario.

Por tales motivos no es con-veniente tomar caudales de aireexterior que resulten ser insufi-cientes, por lo que tomaremosel caudal recomendado parauna persona en un apartamentonormal, 34 m3/h.

- Infiltraciones por las rendi-jas.

En general, las infiltracionesse deben a dos causas funda-mentales que son, el viento inci-dente sobre superficies exterio-res no perfectamente estancas yal efecto chimenea, que consisteen un flujo de aire causado poruna diferencia de densidades en-tre una zona del edificio al ras

del suelo y la parte superior delmismo, de manera que en régi-men de verano existen infiltra-ciones por la parte superior deledificio y exfiltraciones por laparte inferior. Cuando la alturadel edificio sea pequeña, la con-vección natural del aire no es su-ficientemente intensa como paraque las exfiltraciones producidaspor el efecto chimenea en cadaplanta del edificio sean del mis-mo orden que las infiltracionesproducidas por la incidencia delviento sobre sus ventanas. Eledificio al que pertenece la vi-vienda que pretendemos acondi-cionar tiene dieciséis plantas,luego es lo suficientemente ele-vado como para que exista unefecto chimenea considerable

87

mayo 01

Infiltraciones Corrección por Corrección por Infiltraciones (m3/h·m2) velocidad del viento orientación corregidas (m3/h·m2)

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

Tabla XXVII.

Infiltraciones Infiltraciones totalescorregidas (m3/h·m2) Area de ventana (m2) (m3/h·m2)

5,75 1,11 6,40

Tabla XXVIII.

Coeficiente Coeficiente Hormigón Mortero de KTOTALinterior (m2°C/W) exterior (m2°C/W) armado (m2°C/W) cemento (m2°C/W) (kcal/h·m2·°C)

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

Tabla XXV.

KTOTAL(kcal/h·m2·°C) Area (m2) ∆Te (°C) Q (kcal/h)

2,32 7,53 10 174,70

Tabla XXVI.

Habitación Potencia (W)

Salón 1 360

Salón 2 400

Despacho 1 100

Despacho 2 100

Dormitorio matrimonio 1 100

Dormitorio matrimonio 2 60

Dormitorio 100

C. Baño 1 120

C. Baño 2 100

Cocina 100

Lavadero 100

Pasillo 100

Tabla XXIX.

desglosada en incandescente yfluorescente, se describe en laTabla XXX.

- Factor de almacenamiento

Teniendo en cuenta el pesopor metro cuadrado de superfi-cie, calculado anteriormente, unfuncionamiento del alumbradode 10 horas y del equipo de cli-matización de 12 horas, y trans-curridas 9 horas desde que seencienden las luces, los factoresde almacenamiento para lucesincandescentes y fluorescentesson los que se muestran en laTabla XXXI.

- Carga térmica

La carga térmica corregidapor el factor de almacenamientoserá la mostrada en la TablaXXXII.

5.9. Carga de ocupación–––––––––––––––––––––––––––––––

El apartamento está ocupadonormalmente por una única per-sona. Teniendo en cuenta unaactividad sentada o de trabajo li-gero, el metabolismo de unhombre adulto y una temperatu-ra seca de 24°C en el interior(condiciones de proyecto), lacarga de ocupación se calculade la Tabla XXXIII.

cuando aparezca una diferenciade temperaturas elevada entrelas condiciones interiores y exte-riores de proyecto. En nuestrocaso, dicha diferencia de tempe-raturas es pequeña y el efectochimenea se considera despre-ciable.

En las condiciones exterioresde proyecto consideradas he-mos tomado un viento domi-nante del Noreste (Fig. 4) a unavelocidad media de 10 km/h. Elviento incide oblicuamente sólosobre la cara Norte de la vivien-da, en la que sólo se encuentrauna ventana del salón. Por ellase producirán las infiltracionesoriginadas por la sobrepresióndel aire en esa cara, mientrasque en resto de las ventanas seobservará una ligera disminu-ción de la presión debida a laturbulencia formada por el im-pedimento del propio edificio alpaso de la corriente de aire. Portales consideraciones se adverti-rán exfiltraciones muy reparti-das por el local, mientras quelas infiltraciones estarán muy lo-calizadas en una sola ventana.

A partir de las Tablas de infil-traciones, para ventanas a ba-tientes tipo tres con un porcen-taje de superficie que puede ser

abierta del 100%, obtenemos unvalor de 11,5 m3/h·m2 de super-ficie de ventana, que tendremosque corregir debido a la veloci-dad del viento y al hecho de quela pared norte es oblicua a la di-rección del viento (Tabla XXVII).

Las infiltraciones totales seránentonces las que se muestran enla Tabla XXVIII.

- Carga de ventilación.

La carga de ventilación se ob-tendrá a partir de las necesida-des de ventilación, por ser éstamayor que las infiltraciones porrendijas.

Las cargas sensible y latentevendrán dadas por las expresio-nes:

QS = 0,29 · V · ∆T (7)

QL = 0,72 · V · ∆W (8)

5.8. Carga de iluminación–––––––––––––––––––––––––––––––

Los distintos puntos de luzexistentes en la vivienda se hanindicado en el plano de ilumi-nación (Fig. 6) junto con sus po-tencias, las cuales se resumenen la Tabla XXIX.

La carga total de iluminación,

88

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

1.412,44 145,14

Tabla XXX.

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

1.341,82 139,33

Tabla XXXII.

Factor de almacenamiento Factor de almacenamiento incandescentes fluorescentes

0,95 0,96

Tabla XXXI.

Figura 6.Ubicación de

puntos de luz.

Como resumen del procedi-miento de cálculo de las cargastérmicas de refrigeración, los re-sultados de los cálculos se en-globan en la Tabla XXXIV, obte-niéndose una potencia necesariadel equipo de refrigeración de5869,14 kcal/h.

[1] Sánchez, F. A. y Espejo, V. M. "Proyecto deprácticas para el cálculo de cargas térmicas",E.II.II.- UEX (2000).

[2] Rahman Ali, A. A., Ruiz, A., Rojas, S. y M.T. "Diseño y construcción de una instalaciónde climatización para el confort térmico"MONTAJES E INSTALACIONES, año XXIX, di-ciembre (1999).

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

[4] Benito Cortijo, M. "Proyecto de climatiza-ción del edificio metálico de la UEX", Escuelade Ingenierías Industriales de Badajoz (1999).

7. Bibliografía

6. Resultados

89

mayo 01

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/hactividad aplicación (kcal/h) (kcal/h) Sensibles Latentes Sensibles Latentes Sensibles Latentes Sensibles Latentes

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

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

Empleado de Oficina, hotel, 120oficina escuela superior,

apartamento113 45 68 50 63 54 59 61 52

De pie, Almacenes, 139marcha lenta tienda

Sentado, de pie Farmacia 139126 45 81 50 76 55 71 64 62

De pie, Banco 139marcha lenta

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

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

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

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

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

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

Q SENSIBLE

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Q ocupación (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.

cálculo cargas térmicas

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