ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO DE EDIFICIOS

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1 ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO DE EDIFICIOS Confort. Estrategias de diseño de la envolvente. Climatización natural y artificial. Ventilación, calefacción, refrigeración y aire acondicionado. J. Vazquez Taller de Materialidad III -Cátedra Dr. Arq. E. Di Bernardo - FAPYD - UNR

2 CONFORT Factores Higrotérmicos Luminosos Acústicos Olfativos Psicológicos Sociales Estéticos Funcionales

3 BIENESTAR TERMICO Y METABOLISMO Cuando los mecanismos naturales con que el cuerpo responde al medio externo no resultan suficientes para sentirse cómodo es deseable generar por medios artificiales una condición de mayor bienestar. El cuerpo en reposo transfiere al ambiente 60 W/h, cuando despliega actividad o movimiento físico aumenta en forma proporcional. Aporte que deberá considerarse en locales de gran concentración de personas y con actividad física.

4 CONFORT HIGROTÉRMICO Temperatura Velocidad del aire Humedad relativa Evapotranspiración CLO = 0,18 m²hºc/kcal = 0,155 m 2 K/W MET= 50 Kcal/hm² = 69,6 W/m 2 1Clo 0.5 Clo Consumo metabólico Energía necesaria para realizar un trabajo. A más esfuerzo, más consumo metabólico. Metabolismo basal Energía necesaria para vivir. Aislamiento térmico Resistencia que tenga la vestimenta a la pérdida de calor y permeancia a la humedad.

5 CONFORT EN ESPACIOS INTERIORES Porcentaje de personas confortables Indices de comodidad térmica ASHRAE Fuente: Quaroni, N

6 PARÁMETROS HIGROTÉRMICOS CONDICIONES DE BIENESTAR Temperatura Invierno: 18 a 23ºC Verano: 23 a 27ºC Humedad relativa Velocidad del aire Evaporación 40 a 60 % En interiores Invierno: 0.0 a 0.2 m/s Verano: 0.2 a 1.1 m/s En exteriores Invierno: 0.0 m/s Verano: 1.0 a 3.0 m/s En interiores: 0 g/h En exteriores: 60 a 100 g/h Diseño envolvente formal-material Modos de habitar presiones culturales Clima presiones naturales

7 ESTRATEGIAS DE DISEÑO ZONAS DE CONFORT HIGROTÉRMICO Extensión de la zona de confort Givoni, Baruch (1976). Man, climate and architecture. Applied Science Publishers. Diagrama de confort Olgyay, Víctor (1963). Design with climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton University Press.

8 CLIMA Y CONFORT HIGROTÉRMICO - Rosario

9 CONFORT - Protección Solar cuándo se necesita sombra? 33.0 latitud (º) temperaturas (ºC) ºC máximas temperatura de bulbo seco (ºC) mínimas E F M A M J J A S O N D ( de acuerdo al criterio de A. y V. Olgyay ) Rosario (latitud: 33ºS) temperaturas (ºC) temperaturas (ºC) E F M A M J J A S O N D 0 E F M A M J J A S O N D Rosario (latitud: 33ºS) Rosario (latitud: 33ºS) Área de sombra permanente y área de sombra ocasional. Graficado por J. C. Rall para nuestra latitud según el modelo de Olgyay.

10 COMPORTAMIENTO TERMICO DE LOS EDIFICIOS ENVOLVENTE Impactos térmicos externos a través de la envolvente afectan las condiciones higrotérmicas en el interior. Proceso de flujo de calor. Intercambio higrotérmico. Balance energético. Importancia de los materiales para lograr equilibrios higrotérmicos en el interior. Régimen estacionario Conductividad térmica Resistencia térmica Transmitancia media ponderada Régimen periódico Evolución dinámica de las variables Coeficiente volumétrico de pérdidas Coeficiente volumétrico de ganancias Cap. calorífica Inercia térmica Variación cíclica de las variables climáticas a lo largo del día

11 INTERCAMBIO TÉRMICO Resistencia térmica de la envolvente del edificio. Intercambio radiante de onda larga al cielo y convectivo.

12 ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO Producción de un microclima artificial en el que se controla, total o parcialmente, la temperatura, la humedad, la velocidad del aire y su calidad. Las instalaciones encargadas de dicho control son las denominadas de acondicionamiento térmico: Ventilación Calefacción Refrigeración

13 PROCESO DE DISEÑO Necesidades espaciales Tipo de edificio Sistemas de acondicionamiento Espacios técnicos

14 CONCEPCIONES DE DISEÑO

15 RELACIÓN TIPOLOGÍA EDIFICATORIA - ESQUEMA DE PENSAMIENTO Instalaciones termomecánicas por fachada

16 CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN

17 ESQUEMA GENERAL DE INSTALACIONES Equipos generación energética Redes de distribución del fluido Unidades terminales de transferencia 1. Planta térmica o Fuente 2. Equipos terminales (intercambiadores) 3. Canalizaciones de alimentación 4. Canalizaciones de retorno (cañerías)

18 VENTILACIÓN Proceso de renovación de aire de un local (impulsión y extracción) por medios naturales o mecánicos, para controlar su calidad y/o el refrescamiento. VENTILACIÓN NATURAL

19 VENTILACIÓN MECÁNICA POR IMPULSIÓN: Aplicación usual locales limpios. Se ventila en sobrepresión. Ej.: Salas máquina, industrias POR EXTRACCIÓN: Locales sucios o con riesgo de incendio. Se ventila en depresión. Se puede hacer extracción localizada sobre los focos contaminantes. Ej.: cocinas, baños POR IMPULSIÓN Y EXTRACCIÓN: Aplicación usual en locales con control de circulación del aire. Se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes pero se requieren controles de los ventiladores de impulsión y extracción. 2. planta tratamiento 3. canalizaciones 3-3. conductos de mando 3-4. conductos de retorno 3-5. conducto de aire exterior 4. Equipos terminales

20 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

21 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES Convectivos Fuente de energía: gas, electricidad SIN CONEXIÓN CON EL EXTERIOR TIRO NATURAL TIRO BALANCEADO

22 SISTEMAS RADIANTES LOSA RADIANTE ELÉCTRICA PANELES RADIANTES ELÉCTRICOS Estufa a cuarzo o panel radiante de pared o techo

23 SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES Central por unidad (oficina o vivienda)

24 SISTEMAS CENTRALES DE CALEFACCIÓN POR ACUMULACIÓN Radiantes El calor generado en la fuente se acumula y se puede ceder al ambiente en tiempo diferido. Estos sistemas emiten calor por radiación por lo cual calientan superficies. Losa radiante por agua caliente. Posee alta inercia térmica, demora de 4 a 5 hs para entrar en régimen

25 SISTEMAS CENTRALES DIRECTOS Convectivos El calor producido es cedido al ambiente en forma directa Radiadores Tubos aletados y zócalos convectores Caloventiladores Equipos de aire caliente

26 EQUIPOS GENERADORES DE CALOR Calderas de agua caliente Calderas de vapor Calderas de aire caliente Calderas eléctricas Bombas de calor

27 SALAS DE CALDERA

28 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL POR AGUA CALIENTE Forma de circulación Circulación natural o termosifón Circulación forzada (bomba) Presión de trabajo Baja presión Media o alta presión Instalación Monotubular Bitubular Distribución superior Distribución inferior Componentes 1. Planta térmica caldera 2. Equipos terminales Radiadores Convectores Caloventiladores Radiador de zócalo Paneles radiantes 3. Red de cañerías de conducción y retorno del agua. 4. Vaso de expansión 5. Accesorios 6. Controles - Termostatos

29 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL POR VAPOR A BAJA PRESIÓN Instalación Bitubular Montante Distribución superior Montante Distribución inferior Retorno húmedo Retorno seco El vapor de agua entrega el calor latente de vaporización. Se trabaja con presiones de 0.1kg/cm 2 que corresponde a una temperatura de 101, 7 ºC hasta 3000 mm (0.3 kg/cm 2 ) Eficiencia de Radiadores

30 EQUIPOS DE AIRE CALIENTE Consiste en un gabinete que contiene un ventilador de alta presión, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor o una batería eléctrica y un filtro de aire. Realiza la distribución del aire por conductos. Se distinguen los conductos de inyección de aire al espacio, de extracción del aire, de retorno y los de toma de aire exterior No poseen control individual. Zonificación

31 EQUIPOS DE AIRE CALIENTE

32

33 Bibliografía Quadri, N. Instalaciones de aire acondicionado y calefacción. Editorial Alsina. Bs. As ISBN: Diaz V y Barreneche R. Acondicionamiento térmico de edificios. Ed. Nobuko. Bs. As ISBN:

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