edificaciones y el confort térmico

Expositor: Eduardo Ramos

Curso: CONFORT TÉRMICO ANDINO

CER – UNI

CAPITULO 2.-

EDIFICACIONES Y EL CONFORT TÉRMICO

CONTENIDO

1. Sistema entorno-edificación-interior(E-E-I)1.1 Interacciones del sistema E-E-I.

a) Transferencia de calor: Conducción, Convección, Radiación.

b) Intercambios de Aire.

2. Estudio del comportamiento térmico de edificacionesa) Conceptos básicos.b) Flujos de calor en un local para régimen estacionario.c) Ejemplo.d) Detalles Adicionales.

I. SISTEMA ENTORNO-EDIFICACIÓN-INTERIOR

1.1 INTERACCIONES DEL SISTEMA E-E-I

Conducción

Convección

Radiación

Intercambio de Aire

Podemos Distinguir dos interacciones principales responsables de que las condiciones térmicas del interior y el exterior sean distintas.

a) Transferencia de Calor.

b) Intercambios de Aire

TRANSFERENCIA DE CALOR La transferencia de calor es el paso de energía térmica desde un cuerpo de mayor temperatura a otro de menor temperatura. Por ejemplo, cuando un objeto sólido o un fluido, está a una temperatura diferente de la de su entorno u otro cuerpo, la transferencia de energía térmica ocurre de tal manera que el cuerpo y su entorno alcancen equilibrio térmico.Existen tres mecanismos de transferencia de calor: Conducción, convección y radiación

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN

LEY DE FOURIER

dx

dTkQ x

22 m

W

mto

Watt

“x”Dirección en Gradientedx

dT

k = Conductividad Térmica (constante del material).

Signo Negativo → El calor se transfiere en la dirección del descenso de la temperatura.

Es la transferencia de energía desde las moléculas más energéticas a las menos energéticas de una sustancia debido a las interacciones entre las mismas. En sólidos es mayor la transmisión, en los gases se da la mínima transmisión.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION

Es el calor que se transmite desde una superficie de un cuerpo a un fluido en movimiento, siempre que la superficie y el fluido estén a distintas temperaturas.

LEY DE ENFRIAMIENTO DE NEWTON

h = Coeficiente de transferencia por convección.

m

W)T-h(T"Q

2s

)T ("T Sí s s

ThQT

El fluido fuera de la placa (a cierta distancia) tiene características estables de U∞ y T ∞.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCION

TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACION

Es la energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura finita. Este modo de transferencia de energía no requiere la presencia de un medio material

0

LEY DE STEFAN- BOLTZMAN

INTERCAMBIOS DE AIREConsta de una transferencia de energía a través del movimiento de masa de aire que entra o sale de la vivienda.

Conducción:

- muros

- vidrios

- muebles

Convección:

- exterior / interior

- forzada / natural

- personas

- objetos internos

- luces

- ventilación / infiltración

Radiación:

Onda corta (sol – directa & difusa, luces). [W]

Onda larga (infrarroja). ¿F(T)?

- personas, objetos internos, luces

Confort térmico

2. ESTUDIO DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE EDIFICACIONES

T

CERRAMIENTO

Radiación.

Onda corta

Convección

Radiación. Onda larga

CONDUCCIÓNRadiación.

Onda corta

Convección

Balance energía superficie exterior Balance energía

superficie interior

Radiación. Onda larga

Balance de energía aire de la

zona

Infiltraciones

Convección(ganancias internas)

Balances de energía Interior y Exterior

Balance de energía

en los muebles

Superficie mueble

Conceptos BásicosFLUJO DE CALOR

𝑄=𝐴∗𝑈∗(𝑇𝑖𝑛𝑡−𝑇𝑒𝑥𝑡)

COEFICIENTE DE TRANSMITANCIA DE CALOR (U)

Donde: Rt : Resistencia térmica total del sistema

constructivo [m2*K/W]

𝑈=1𝑅𝑡

Donde: A: área de la superficie. U: Coeficiente de transmitancia de

calor Tint: Temp. Superficial interior. Text: Temp. Superficial exterior

RESISTENCIA TÉRMICA (Rt)

hike

ke

ke

ke

hoRt

n

n 1....

1

3

3

2

2

1

1

Donde: ho y hi : Coeficientes peliculares de

transferencia de calor por convección [W/m2°C]

e : espesor del material [m] k : Conductividad térmica del material

[W/m°C]

CONDUCTANCIA SUPERFICIAL EXTERIOR E INTERIOR (SZOKOLAY)

3

1.48.5

oi

o

hh

vh

Donde• ho: exterior

W/m2ºC• hi: interior W/m2ºC• v: velocidad del

aire

e1 e2 e3

k1 k2 k3

1/hi1/he

Conceptos Básicos

Conceptos Básicos

TEMPERATURA SOL-AIRE (Tsa). es una variable que se utiliza para determinar la ganancia total de calor a

través de las superficies exteriores. La temperatura sol-aire para cualquier día del año para el techo y las

parees estan determinada por:

Donde: • α: Es la absortancia de la pared.• IW: Es la radiación solar. • he: Es la coeficiente convectivo

del aire exterior.• Te: Temperatura exterior.• ɛ: Emisibidad del material del

techo

𝑇 𝑠𝑎( h𝑡𝑒𝑐 𝑜)=1h𝑒

(𝛼 . 𝐼𝑤+100.𝜀 )+𝑇 𝑒

𝑇 𝑠𝑎(𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑)=1h𝑒𝛼 . 𝐼𝑤+𝑇𝑒

FLUJOS DE CALOR EN UN LOCAL PARA RÉGIMEN ESTACIONARIO

Q𝐶𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠+Q𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖 ó𝑛+Q𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠𝑠 𝑦 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠+Q𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖 ó𝑛=0

Q𝐶𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠Muros

Techo

Puertas

Ventanas y su

marco

Piso

Perímetro

Q𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖 ó𝑛Ventanas

Q𝑜𝑐𝑢𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠𝑠 𝑦 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑝𝑜𝑠Personas

Equipos

Q𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖 ó𝑛Renovacio

nes de Aire



FLUJO DE CALOR POR LOS CERRAMIENTOSTsa Tint

Q𝐶𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜𝑠=Q𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠+Q h𝑡𝑒𝑐 𝑜+Q𝑃𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎+Q𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎+Q𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎+Q𝑃𝑖𝑠𝑜𝑠+Q𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜

Q𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠=S𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠∗U𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠∗(T 𝑠𝑎𝑚𝑢𝑟𝑜𝑠−T 𝑖𝑛𝑡)Q h𝑡𝑒𝑐 𝑜=S h𝑡𝑒𝑐 𝑜∗U h𝑡𝑒𝑐 𝑜∗(T 𝑠𝑎 h𝑡𝑒𝑐 𝑜−T 𝑖𝑛𝑡)

Q𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎=S𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗U𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎−T 𝑖𝑛𝑡 )Q𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎=S𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗U𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎−T 𝑖𝑛𝑡 )Q𝑃𝑖𝑠𝑜=S 𝑃𝑖𝑠𝑜∗U 𝑃𝑖𝑠𝑜∗(T 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜−T 𝑖𝑛𝑡)Q𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜=S𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜∗U 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜∗(T 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜−T 𝑖𝑛𝑡 )

Q𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎=S𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎∗U 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎− T 𝑖𝑛𝑡 )

FLUJO DE CALOR POR LOS CERRAMIENTOS

Flujo de Calor a través de los Muros

𝟏𝐔

= 𝟏𝐡𝐞

+𝐞𝟑

𝐤𝟑+𝐞𝟐

𝐤𝟐+𝐞𝟏

𝐤𝟏+ 𝟏𝐡 𝐢

ESPESOR(m)

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA(W/m°C)

Cemento-arena 1.4

Ladrillo macizo 0.87

El flujo de calor esta caracterizado por el tipo y numero de materiales que componen el muro. Por ejemplo, si tenemos un muro conformado por 3 capas: los extremos de cemento y arena; y el intermedio de ladrillo macizo.

𝑸𝒎𝒖𝒓𝒐𝒔=𝑺𝒎𝒖𝒓𝒐𝒔∗𝑼𝒎𝒖𝒓𝒐𝒔∗(𝑻𝒔𝒂𝒎𝒖𝒓𝒐𝒔−𝑻 𝒊𝒏𝒕 )



POSICIÓN DEL CERRAMIENTO Y SENTIDO

DEL FLUJO DE CALOR

SITUACIÓN DEL CERRAMIENTO: SEPARACIÓN CON ESPACIO EXTERIOR O LOCAL ABIERTO

1/hi 1/he1/

hi+1/he

Cerramiento vertical o con pendiente sobre la horizontal >60° y flujo horizontal

0.11 0.06 0.17

Cerramiento horizontales o con pendiente sobre la horizontal <60 y flujo ascendente.

0.09 0.05 0.14

Cerramiento horizontales y flujo descendente

0.17 0.05 0.22

𝟏𝑼

=𝟎 .𝟏𝟕+𝟎 .𝟎𝟏𝟓𝒌𝟑

+𝟎 .𝟏𝟑𝒌𝟐

+𝟎 .𝟎𝟏𝟓𝒌𝟏

=𝟎 .𝟑𝟒𝒎𝟐 . °𝑪𝑾



𝑇 𝑠𝑎(𝑝𝑎𝑟𝑒𝑑)=1h𝑒𝛼 . 𝐼𝑤+𝑇𝑒


Flujo de Calor a través del Techo

𝑸𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐=𝑺𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐∗𝑼 𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐∗(𝑻𝒔𝒂𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐−𝑻 𝒊𝒏𝒕 )

Por ejemplo, si tenemos un techo conformado por 4 materiales: cemento y arena, ladrillo ahuecado, concreto y yeso. El área de la superficie del techo es A1=A4=16m2, A2=4m2 y A3=12m2.

1U∗ S

=1

hi A1

+0.0 15𝑘1 𝐴1

+1

1𝐵1

+1𝐵2

+0.0 5𝑘4 𝐴1

+1

h𝑒𝐴1𝐵1=

0.17𝑘2 𝐴2

𝑦 𝐵2=0.05𝑘2𝐴3

+0.12𝑘3𝐴3



MaterialConductividad térmica

(W/m°C)Yeso 0.30

Concreto 0.50

Ladrillo ahuecado 0.49Cemento-arena 1.4

POSICIÓN DEL CERRAMIENTO Y SENTIDO

DEL FLUJO DE CALOR

SITUACIÓN DEL CERRAMIENTO: SEPARACIÓN CON ESPACIO EXTERIOR O LOCAL ABIERTO

1/hi 1/he1/

hi+1/he

Cerramiento horizontales o con pendiente sobre la horizontal <60 y flujo ascendente.

0.09 0.05 0.14

Cerramiento horizontales y flujo descendente

0.17 0.05 0.22

𝑺𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐∗𝑼 𝒕𝒆𝒄𝒉𝒐=28.64𝑾°𝑪



𝑇 𝑠𝑎( h𝑡𝑒𝑐 𝑜)=1h𝑒

(𝛼 . 𝐼𝑤+100.𝜀 )+𝑇 𝑒


Flujo de Calor a través de las Puertas y Ventanas

Q𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎=S𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎∗U 𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑝𝑢𝑒𝑟𝑡𝑎− T 𝑖𝑛𝑡 )

Para una puerta de madera maciza, la cual tiene un largo de 0.90m, altura de 2.4m y un espesor de 0.04m. El área de la puerta es igual a 2.16 m2. 1

𝑈 puerta

=1h𝑖

+0.04𝑘𝑚𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎

+1h𝑒

La Tsa de la puerta y ventana son las mismas que las Tsa de la paredes que contiene ya sea a la ventana o a la puerta.

Q𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎=S𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗U𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎−T 𝑖𝑛𝑡 )

Para una ventada de vidrio simple, la cual tiene un Área de 2 m2.

1𝑈 ventana

=1h𝑖

+0.002𝑘vidrio

+1h𝑒

U = 2.19 W/m2°C.

U = 5.7 W/m2°C.


Flujo de Calor a través del Marco de la Ventana

Q𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎=S𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗U𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎∗(T 𝑠𝑎𝑀 .𝑑𝑒𝑉𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑎−T 𝑖𝑛𝑡 )

Para un marco de madera con un área igual a 0.29 m2. La conductividad térmica de la madera es igual a 0.14 W/m °C y su espesor es de e= 0.04 m.

1𝑈

= 1h𝑖

+ 𝑒𝑘𝑚𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎

+ 1h𝑒

=0.17+ 0.040.14

=0.46𝑚2 .°𝐶𝑊

La Tsa del marco es la misma que la Tsa de la parede que contiene a la ventana.


Flujo de Calor a través del Piso

Q𝑃𝑖𝑠𝑜=S 𝑃𝑖𝑠𝑜∗U 𝑃𝑖𝑠𝑜∗(T 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜−T 𝑖𝑛𝑡)

Por ejemplo, si tenemos un piso conformado por 2 materiales: piso de cemento y arena; contrapiso de cemento y arena. El área de la superficie del piso es 16 m2.

1𝑈

= 1h𝑖

+ 1𝑘𝑐𝑒𝑚−𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

+ 1𝑘𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑝

=0.27𝑚2 .°𝐶𝑊

Conductividad térmica K (W/m.°C)

Cemento arena 1.4Contrapiso 1.5

La Tsuelo, puede ser considerada igual al promedio de la Text.


Flujo de Calor a través del Perímetro

Se considera al perímetro como la parte del piso que está en contacto con la pared. El área de transferencia de calor por el perímetro es 20 cm del borde más la mitad del ancho del muro. La superficie de transferencia de calor es igual a 4.3m2.

Q𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜=S𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜∗U 𝑃𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜∗(T 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜−T 𝑖𝑛𝑡 )

1𝑈

=1h𝑖

+∑ 𝜋𝑟𝑘𝑠

+1h𝑒

CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (W/m°C)

Cemento arena

1.4

Contrapiso 1.5Tierra 1.4Hormigón 0.5

1𝑈

=1h𝑖

+𝜋𝑟 [ 1𝑘𝑐𝑒𝑚−𝑎𝑟𝑒𝑛𝑎

+1𝑘𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟 .

+1𝑘𝑡𝑖𝑒𝑟𝑟𝑎

+1

𝑘h𝑜𝑟𝑚𝑖𝑔 ó𝑛 ]+ 1h𝑒U = 0.23 W/m2°C.

La Tsuelo, puede ser considerada igual al promedio de la Text.

FLUJO DE CALOR POR TRANSMISIÓN

Transmisión de Calor a través del Acristalamiento

EFECTOS DE LA RADIACIÓN CON EL VIDRIO



Flujo de calor a través del acristalamiento se determina con la siguiente formula:

𝑄𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖 ó 𝑛=𝐼𝑊𝐷 .𝑆𝑣𝑠 .𝜏1+ 𝐼𝑤𝑎 .𝑆𝑣 .𝜏 2

Donde:

• IWD: promedio diario de irradiación directa media mensual sobre la superficie acristalada (W/m2),

• Svs: superficie de acristalamiento afectada por la radiación solar directa,

• τ1: transmitancia del acristalamiento para radiación solar directa,• Iwa: promedio diario de irradiación difusa media mensual sobre la

superficie acristalada (W/m2),• τ2: transmitancia del acristalamiento para radiación solar difusa.

FLUJO DE CALOS POR TRANSMISIÓN

Transmisión de Calor a través del Acristalamiento • La transmitancia del acristalamiento

para radiación solar directa () depende del ángulo de incidencia de los rayos solares sobre la superficie acristalada y del número de vidrios que conforman dicho acristalamiento.

• La transmitancia de dicho acristalamiento para la radiación solar difusa (), depende exclusivamente del número de vidrios que conforman el acristalamiento y que generalmente se considera coincidente con el valor obtenido para correspondiente al ángulo de incidencia de 58°. Entonces es aproximadamente igual a 0.78

ANGULO DE INCIDENCIA DE RAYOS SOLARES (J):Donde:• A es el acimut del Sol (°).• Ap es el acimut de la pared

(°).• h es la altura solar.

J=arcTg√ tg2 ( A − A p )+ tg2 h



CARPINTERÍA

FIJA

VIDRIO SIMPLE

FIJA

DVHOPERABLE

DVH

Aluminio 6,4 3,0 4,1

Al con RPT 6,1 2,6 2,9

Madera/Plástico

5,6 2,2 2,4

Plástico con relleno de fibra de vidrio

5,4 2,1 2,1

Transmitancia térmica (W/m².h)

Fuente: ASHRAE. Handbook of Fundamentals



Consideremos una ventana de 2 m2 de área transparente, ubicada en cada pared, las cuales están orientadas al norte, sur, este y oeste.

FLUJO DE CALOR GENERADO POR LAS PERSONAS Y LOS EQUIPOS

Las personas que ocupan el recinto generan calor sensible y calor latente debido a la actividad que realizan y a que su temperatura (unos 37ºC) es mayor que la que debe mantenerse en el local.

𝑸𝒐𝒄𝒖𝒑𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔=𝑵 °𝒑𝒆𝒓𝒔𝒐𝒏𝒂𝒔∗𝑸𝒔


Tanto los equipos como las luminarias generan calor en función al flujo de aire que pasa por la superficie de este. Debemos tener en cuenta:

• Si la iluminación es incandescente:

Q foco = potencia eléctrica de iluminación

• Si la iluminación es fluorescente:

Q foco = potencia eléctrica de iluminación x 1.25


Por ejemplo, se considera que una persona habita la habitación de 7PM a 7 AM: la luz de un foco de 60 W y el televisor están prendidos de 7 PM a 11 PM y efectúa en ese lapso actividades ligeras; duerme de 11 PM a 6 AM, de 6 a 7 AM efectúa actividades ligeras antes de salir.

PersonaIntervalo de

tiempo

Dispersión metabólico según

actividadActividad

ligera7PM-11PM y 6AM a

7AM 150W

Durmiendo 11 PM a 6 AM 70W

ArtefactoIntervalo de

tiempoPotencia

Foco de 60W 7PM a 11 PM 60W

Televisor 7PM a 11PM 200W

HoraPerdidas

Persona. Foco + Tv

(W) (W)

00:00 70 001:00 70 002:00 70 003:00 70 004:00 70 005:00 70 006:00 150 007:00 0 008:00 0 009:00 0 010:00 0 011:00 0 012:00 0 013:00 0 014:00 0 015:00 0 016:00 0 017:00 0 018:00 0 019:00 150 26020:00 150 26021:00 150 26022:00 150 26023:00 150 260

Las infiltraciones son flujos descontrolados del aire exterior que ingresan al edificio por hendijas u otras aberturas no intencionales, como así también mediante el normal uso de apertura y cierre de la puerta de entrada.

Las pérdidas de calor causadas por infiltraciones de aire pueden representar hasta un 30 % de las totales de un edificio.

El flujo de perdida de calor por infiltraciones de aire está dado por la siguiente ecuación:

𝑸𝒗𝒆𝒏𝒕𝒊𝒍𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏=�� 𝐢𝐧𝐟𝐢𝐥𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢 ó𝒏×𝑪𝒆𝒂𝒊𝒓𝒆×(𝑻 𝐢𝐧𝐭 −𝑻 𝒆𝒙𝒕 )

��𝐢𝐧𝐟𝐢𝐥𝐭𝐫𝐚𝐜𝐢 ó𝒏=𝑵 ×𝑽 𝒂𝒊𝒓𝒆×𝝆𝒂𝒊𝒓𝒆

𝟏𝒉𝒐𝒓𝒂 Donde:• : es el flujo de masa de aire.• N: representa el número de cambios de

aire por hora(N=1), • es el volumen de la habitación • Ce es el calor específico del aire • es la densidad del aire para

condiciones de altura.

FLUJO DE CALOR GENERADO POR VENTILACION

INFILTRACIONES DE AIRE


INFILTRACIONES DE AIREPor ejemplo, consideremos una habitación con un volumen de 38.4 m3 , donde el calor especifico de aire es 1006.5J/kg.°C y la densidad del aire es 0.798 kg/m3 (originado por la condiciones de la altura del lugar) y con un cambio de aire por hora.

𝑄𝑉𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛=𝑁×𝑉 𝑎𝑖𝑟𝑒×𝜌𝑎𝑖𝑟𝑒

1h𝑜𝑟𝑎×Ceaire ×(T i nt−T ext)

𝑄𝑉𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛=𝑁×𝑉 𝑎𝑖𝑟𝑒×0.798 kg /m3× 1006.5 J /kg . ° C ×(T i nt− T ext)

1h𝑜𝑟𝑎

𝑄𝑉𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛=0.223𝑁×𝑉 𝑎𝑖𝑟𝑒× (T i nt −T ext )=8.6 ( T i nt −T ext )[𝑊 ]


INFILTRACIONES DE AIRE21 marzo 21 junio 21 septiemb 21 diciemb

Q inf (W)

Q inf (W)

Q inf (W)

Q inf (W)

00:00 143.9 173.9 182.3 143.101:00 146.6 171.9 178.9 147.902:00 150.8 165.1 179.1 150.703:00 152.4 163.6 182.9 152.104:00 153.3 170.7 187.2 151.905:00 157.7 176.0 182.1 150.706:00 156.5 177.8 168.4 153.007:00 145.7 177.6 154.7 145.608:00 119.3 169.2 137.4 124.909:00 87.6 143.8 116.8 103.610:00 74.0 117.3 96.3 83.911:00 65.1 99.8 84.7 66.912:00 58.2 84.4 81.3 54.113:00 50.6 72.1 77.8 47.914:00 52.2 64.1 78.5 52.015:00 68.0 59.4 83.2 55.616:00 79.9 61.4 87.9 50.817:00 92.9 72.3 99.4 63.718:00 110.0 92.7 116.9 104.419:00 120.4 119.7 134.0 134.320:00 123.8 139.9 151.6 140.921:00 125.9 157.7 169.1 138.122:00 122.2 173.7 186.2 134.823:00 122.7 183.9 192.6 132.6

Hora


Resumen


∑𝑈 𝑖𝑆𝑖(𝑇 𝑠𝑎𝑖−𝑇 𝑖𝑛𝑡)+∑ 𝜏 𝑖𝑆𝑖𝐸𝑠𝑖+∑ 𝑃 𝑖+Q𝑚C𝑎(T¿¿𝑒𝑥𝑡−T 𝑖𝑛𝑡 )=0 ¿

𝑇 𝑖𝑛𝑡=minfil .Ceaire T 𝑒𝑥𝑡+∑𝑈 𝑖𝑆𝑖𝑇 𝑠𝑎𝑖+∑𝜏 𝑖𝑆𝑖𝐸𝑠𝑖+∑ 𝑃 𝑖

minfil .Ceaire+∑𝑈 𝑖𝑆 𝑖

El balance energético de una edificación se calcula con la siguiente ecuación

Reemplazando las expresiones estudiadas para cada flujo de calor, tenemos la siguiente expresión:

Al despejar el valor de la Tint, obtenemos:

Con esta ecuación podemos predecir de forma analítica la temperatura al interior de una edificación.

Vista de Planta


Ejemplo


Ejemplo

MURO PERIMETRO

TECHO PISO

SUPERFICIEÁREA(M2)

COEF. DE TRANSMISIÓN U

(W/M2.°C)

A.U(w/°c)

Muros 33.92 2.93 99.51Techo 16.00 - 28.77Piso 16.00 3.77 60.32Marco Ventana 0.29 2.19 0.64Puerta 2.16 2.19 4.74

Ventana 2.03 5.70 11.56

Perímetro 3.04 0.23 0.99

Total A.U (W/°C) 206.53


Ejemplo


Ejemplo

Hora

PerdidasPersona

. Foco + Tv

(W) (W)00:00 70 001:00 70 002:00 70 003:00 70 004:00 70 005:00 70 006:00 150 007:00 0 008:00 0 009:00 0 010:00 0 011:00 0 012:00 0 013:00 0 014:00 0 015:00 0 016:00 0 017:00 0 018:00 0 019:00 150 26020:00 150 26021:00 150 26022:00 150 26023:00 150 260

21 marzo 21 junio 21 septiemb 21 diciemb

Q inf (W)

Q inf (W)

Q inf (W)

Q inf (W)

00:00 143.9 173.9 182.3 143.101:00 146.6 171.9 178.9 147.902:00 150.8 165.1 179.1 150.703:00 152.4 163.6 182.9 152.104:00 153.3 170.7 187.2 151.905:00 157.7 176.0 182.1 150.706:00 156.5 177.8 168.4 153.007:00 145.7 177.6 154.7 145.608:00 119.3 169.2 137.4 124.909:00 87.6 143.8 116.8 103.610:00 74.0 117.3 96.3 83.911:00 65.1 99.8 84.7 66.912:00 58.2 84.4 81.3 54.113:00 50.6 72.1 77.8 47.914:00 52.2 64.1 78.5 52.015:00 68.0 59.4 83.2 55.616:00 79.9 61.4 87.9 50.817:00 92.9 72.3 99.4 63.718:00 110.0 92.7 116.9 104.419:00 120.4 119.7 134.0 134.320:00 123.8 139.9 151.6 140.921:00 125.9 157.7 169.1 138.122:00 122.2 173.7 186.2 134.823:00 122.7 183.9 192.6 132.6

Hora

HoraT ext Ventil. Techo

ParedPiso

PuertaMarco

VentanaPerim.

Ventana PerdidasTint

NORTE SUR ESTE OESTE ESTE cond. transm. Person.Foco+t

v

(°C) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (W) (°C)

00:00 -1.2 -10.4 94.7 -18.2 -34 -34 -34 -73.0 -5.7 -0.8 -1.2 -14 0 70 0 4.701:00 -1.0 -8.4 101.3 -14.7 -28 -28 -28 -59.1 -4.6 -0.6 -1.0 -11 0 70 0 3.902:00 -0.2 -1.5 124.3 -2.7 -5 -5 -5 -10.9 -0.9 -0.1 -0.2 -2 0 70 0 4.503:00 0.0 -0.1 129.2 -0.2 0 0 0 -0.6 0.0 0.0 0.0 0 0 70 0 4.604:00 -0.8 -7.1 105.6 -12.5 -23 -23 -23 -50.1 -3.9 -0.5 -0.8 -10 0 70 0 3.805:00 -1.5 -12.4 87.7 -21.8 -41 -41 -41 -87.6 -6.9 -0.9 -1.4 -17 0 70 0 2.506:00 -1.7 -14.2 81.8 -24.9 -47 -47 -47 -100.0 -7.9 -1.1 -1.6 -19 0 70 0 1.807:00 -1.6 -14.1 151.6 143.7 -33 574 -33 -99.1 45.3 6.1 -1.6 -19 562 0 0 4.008:00 -0.7 -5.7 323.2 195.4 23 570 23 -39.8 61.7 8.3 -0.7 -8 721 0 0 5.709:00 2.3 19.7 532.3 271.9 130 581 130 139.0 85.8 11.6 2.3 27 860 0 0 8.010:00 5.4 46.3 717.4 343.2 236 559 236 325.9 108.3 14.7 5.3 62 959 0 0 11.811:00 7.5 63.8 837.8 389.8 306 479 306 449.4 123.0 16.7 7.3 86 1026 0 0 13.012:00 9.2 79.1 912.2 422.7 361 361 361 557.4 133.4 18.1 9.1 107 1038 0 0 15.313:00 10.7 91.5 936.5 439.9 398 398 549 644.4 138.8 18.8 10.5 123 1042 0 0 16.314:00 11.6 99.5 907.1 439.4 413 413 716 700.7 138.6 18.8 11.4 134 979 0 0 17.115:00 12.2 104.1 831.4 424.0 411 411 845 733.7 133.8 18.1 12.0 141 874 0 0 17.016:00 11.9 102.1 704.4 389.4 381 381 917 719.5 122.9 16.6 11.8 138 729 0 0 16.417:00 10.7 91.3 526.8 334.0 318 318 919 643.0 105.4 14.3 10.5 123 573 0 0 14.518:00 8.3 70.8 367.5 124.3 233 233 233 499.0 39.2 5.3 8.2 96 0 0 0 10.919:00 5.1 43.8 276.8 76.9 144 144 144 308.9 24.3 3.3 5.0 59 0 150 260 7.620:00 2.8 23.6 208.9 41.5 78 78 78 166.5 13.1 1.8 2.7 32 0 150 260 5.321:00 0.7 5.9 149.2 10.3 19 19 19 41.5 3.3 0.4 0.7 8 0 150 260 4.222:00 -1.2 -10.1 95.4 -17.8 -33 -33 -33 -71.3 -5.6 -0.8 -1.2 -14 0 150 260 3.323:00 -2.4 -20.4 61.1 -35.7 -67 -67 -67 -143.4 -11.3 -1.5 -2.3 -27 0 150 260 3.1


Ejemplo


Ejemplo

0:00

1:00

2:00

3:00

4:00

5:00

6:00

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

20:0

0

21:0

0

22:0

0

23:0

0-5.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

COMPORTAMIENTO DE LATEMPERATUA INTERIO EN LA EDIFICACION ESTUDIADA

T ext (°C) Tint (°C)

Tem

pera

tura

(ºC

)


Ejemplo


Ejemplo

HoraT ext

Transmitancia por

ventanas

Calor Por paredesIntercam

bio de aire

Q maq

T int

Techo PisoPared norte

Pared sur

Pared Este

Pared Oeste

(°C) W W W W W W W W W (°C)01:00 21.0 0 -80 -452 -12 -12 -21 -21 -247 845 23.202:00 20.3 0 -106 -595 -16 -16 -27 -27 -326 1114 23.203:00 19.9 0 -120 -678 -18 -18 -31 -31 -371 1267 23.204:00 19.4 0 -138 -780 -21 -21 -36 -36 -427 1460 23.205:00 19.1 0 -149 -842 -23 -23 -39 -39 -461 1575 23.206:00 19.0 0 -153 -862 -23 -23 -40 -40 -472 1613 23.207:00 20.5 0 -98 -554 -15 -15 -25 -25 -303 1037 23.208:00 23.0 69 -7 -41 4 3 67 5 -22 -77 23.209:00 25.7 388 -11 -62 7 6 66 11 -34 -373 26.010:00 28.2 709 80 452 25 23 85 40 247 -1662 26.011:00 30.4 804 87 493 29 27 78 46 270 -1835 28.012:00 32.2 796 153 862 41 39 82 66 472 -2512 28.013:00 33.4 989 197 1109 48 46 78 78 607 -3152 28.014:00 34.0 926 219 1232 51 49 83 99 674 -3333 28.015:00 34.1 389 222 1252 50 48 81 113 686 -2841 28.016:00 33.5 159 200 1129 43 42 71 116 618 -2379 28.017:00 32.0 30 146 821 31 30 51 107 450 -1666 28.018:00 30.0 0 73 411 16 15 26 88 225 -853 28.019:00 28.6 0 95 534 14 14 25 25 292 -999 26.020:00 27.3 0 47 267 7 7 12 12 146 -759 26.021:00 25.9 0 -4 -21 -1 -1 -1 -1 -11 -222 26.022:00 24.6 0 22 123 3 3 6 6 67 -490 24.023:00 23.2 0 0 0 0 0 0 0 0 -260 23.224:00 21.9 0 -47 -267 -7 -7 -12 -12 -146 239 23.2


Ejemplo

DETALLES ADICIONALESPuentes Térmicos

Los puentes térmicos causan flujo de calor

DETALLES ADICIONALESPuentes Térmicos

AMORTIGUAMIENTO Y RETRASO TÉRMICO EN MUROS E INTERIORES

• Amortiguamiento, la temperatura en el interior es menor que en el exterior.

• Retraso, el efecto de las temperaturas del exterior se percibirá en el interior un tiempo después.

k

Cve38.1

Donde:f - Retraso térmicoe - EspesorCv- Calor especifico

volumétricok - Conductividad térmicaNota: Las unidades en

calorías

DETALLES ADICIONALESRespuesta Dinámica de la Edificación

Centro de Energías Renovables y Uso Racional de la Energía

Av. Túpac Amaru 210 Rímac. Pabellón Central. Oficina B1-260.Tel.: 382 - 1058; 481 – 1070 anexo 591

Página Web.: http://cer.uni.edu.peE-mail.: [email protected]

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

http://cer.uni.edu.pe/

edificaciones y el confort térmico

Documents