MÓDULO III TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS

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Luis Quintana Fernández
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1 CURSO DE CAPACITACIÓN DE CERTIFICADORES ENERGÉTICOS Prueba Piloto Rosario 2017 MÓDULO III TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS

MÓDULO III TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS TEMARIO Índice de prestaciones energéticas Definición Requerimiento específico global de energía primaria Contribución

2 MÓDULO III TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS TEMARIO Índice de prestaciones energéticas Definición Requerimiento específico global de energía primaria Contribución específica de energías renovables Conceptos previos para el cálculo de EP I y EP V Balance térmico en inmuebles Identificación de ambientes Delimitación de zonas térmicas Aclaraciones finales

ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS DEFINICIÓN El índice de prestaciones energéticas es un valor que caracteriza el comportamiento energético de una vivienda.

3 ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS DEFINICIÓN El índice de prestaciones energéticas es un valor que caracteriza el comportamiento energético de una vivienda. Representa una estimación del consumo anual de energía primaria para satisfacer las demandas generadas por requerimientos de calefacción en invierno, refrigeración en verano, producción de agua caliente sanitaria e iluminación, durante un año típico y bajo condiciones de uso normalizadas. kwh IPE = EP GL f AUT EP REN m 2 año

4 ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS REQUERIMIENTO ESPECÍFICO GLOBAL DE ENERGÍA PRIMARIA Se calcula como la suma de los requerimientos anuales de energía primaria para cada uno de los usos considerados. kwh EP GL = EP I + EP V + EP ACS + EP IL m 2 año CALEFACCIÓN EN INVIERNO REFRIGERACIÓN EN VERANO AGUA CALIENTE SANITARIA ILUMINACIÓN

5 ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS CONTRIBUCIÓN ESPECÍFICA DE ENERGÍAS RENOVABLES En caso de que la vivienda cuente con un sistema de producción de energía a partir de fuentes renovables, dicha producción se contabiliza con signo negativo al consumo. f AUT EP REN kwh EP GL 1,2 m 2 año 1 0,8 0,6 0,4 FRACCIÓN DE AUTOCONSUMO CONTRIBUCIÓN DE ENERGÍAS RENOVABLES Solar Térmica Fotovoltaica 0, ,5 1 1,5 2 f AUT EP REN

Se debe conocer la energía útil que eroga el sistema de calefacción para compensar las pérdidas y así

6 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES Cuánta energía primaria demandaría un inmueble para mantener durante todo el invierno la temperatura interna de confort (20ºC)? Se debe conocer la energía útil que eroga el sistema de calefacción para compensar las pérdidas y así mantener la temperatura constante en 20 C. Se realiza un BALANCE TÉRMICO del inmueble para todo el período de invierno. ENERGÍA PRIMARIA Centros de transformación

BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES Las variables exógenas que inciden sobre el comportamiento térmico del inmueble como la temperatura ambiente, potencia de radiación solar en un plano determinado,

7 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES Las variables exógenas que inciden sobre el comportamiento térmico del inmueble como la temperatura ambiente, potencia de radiación solar en un plano determinado, velocidad de viento, etc. varían con el tiempo. δt δt = α δ2 T δx 2 α = λ ρc A su vez el efecto de estas variaciones sobre el espacio interior del inmueble no es inmediato sino que existe un retardo temporal entre la causa y el efecto. Por todo esto el intercambio de energía entre un inmueble y el ambiente se considera un sistema dinámico.

8 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES Cómo realizar un balance térmico del inmueble que arroje buenos resultados y a su vez sea sencillo y fácil de implementar? Se debe llegar a un compromiso entre exactitud simplicidad. Existen distintos modelos para elaborar un balance térmico. MODELOS DINÁMICOS MODELOS CUASIESTACIONARIOS MODELOS ESTACIONARIOS

9 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES MODELOS DINÁMICOS. Consideran la variable tiempo y los efectos de la capacidad térmica de los materiales involucrados a través de los cuales se da la transferencia de energía. Existen para esto métodos computacionales de simulación. Para utilizar estos modelos las variables climáticas deben ser consideradas en base horaria. Son modelos complejos. T1 [ºC] T2 [ºC] Ts Int.E.M. [ºC]

10 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES MODELOS ESTACIONARIOS. Consideran que para un intervalo de tiempo dado (mes) todas las variables permanecen constantes en sus valores medios y los flujos de calor entonces no dependen del tiempo. No consideran los efectos de la capacidad térmica. Son modelos simplificados. T1 [ºC] T2 [ºC] Ts Int.E.M. [ºC]

11 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES MODELOS CUASI ESTACIONARIOS. Son modelos estacionarios que mediante ajustes globales logran compensar y corregir el comportamiento dinámico del sistema. Se consideran los efectos de la capacidad térmica de los materiales para el ajuste. Son modelos simplificados. T1 [ºC] T2 [ºC] Ts Int.E.M. [ºC]

12 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES El método utilizado en el PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS es de tipo CUASIESTACIONARIO de base MENSUAL. Así cada mes se considera con todos sus días iguales con temperatura constante asumida como la media del mes, y lo mismo se hace para la radiación solar.

13 BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES En cualquier ambiente de una vivienda la distribución de temperatura no es uniforme. Para contemplar este fenómeno debiera construirse un modelo a parámetros distribuidos, lo que haría muy complejo el problema. En cambio se propone un modelo a parámetros concentrados en el cual la temperatura es uniforme en todo el ambiente. Todo el volumen confinado en una habitación se concentra en un solo punto.

14 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS AMBIENTE CLIMATIZADO Habitación o espacio, que a los propósitos del cálculo se asume como climatizado a una temperatura de confort dada, con variaciones espaciales de temperatura interna despreciables dormitorio, cocina, estar, living, comedor, pasillos internos, baños. AMBIENTE NO CLIMATIZADO Habitación o espacio cuya temperatura interna se deja fluctuar libremente, sin que actúen equipos de climatización para controlar, modificar o alterar la misma garaje, lavadero, ático, sótano, quincho, palier, hall de ingreso.

15 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS ZONA TÉRMICA O ZONA CLIMATIZADA Ambiente o conjunto conexo de ambientes climatizados a una misma temperatura de confort, con variaciones espaciales de temperatura interna despreciables; con un mismo patrón de ocupación y controlados por un único sistema de calefacción, refrigeración y/o ventilación, o por diferentes sistemas. Cada zona térmica es considerada como un punto a temperatura fija a los fines del cálculo del balance térmico Temperatura interna de confort.

16 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS ENVOLVENTE Conjunto de las superficies internas de los cerramientos que separan un ambiente climatizado o conjunto de los mismos, del ambiente exterior, de propiedades linderas o de ambientes no climatizados adyacentes. ENVOLVENTE TÉRMICA Conjunto de las superficies internas de los cerramientos que delimitan físicamente una zona térmica dada.

17 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS ELEMENTO DE LA ENVOLVENTE TÉRMICA Porción de la envolvente térmica de constitución homogénea que, a los efectos del flujo de calor, actúa como interfaz entre el interior de una zona térmica y otra zona con temperatura uniforme (ambiente climatizado, ambiente no climatizado o exterior).

18 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS

19 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES a) Elaboración de un esquema en planta por cada nivel del inmueble. Identificación de los distintos locales Identificación de las construcciones linderas

20 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES a) Elaboración de un esquema en planta por cada nivel del inmueble. Identificación de los distintos locales Identificación de las construcciones linderas

21 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES b) Identificación y clasificación de los ambientes: Ambientes climatizados Ambientes no climatizados Ambientes exteriores

22 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES b) Identificación y clasificación de los ambientes:

23 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES b) Identificación y clasificación de los ambientes:

24 IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES b) Identificación y clasificación de los ambientes: Exterior A.C. A.N.C.

25 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS c) Identificación de los sistemas activos de climatización y establecimiento de los ambientes asociados a cada uno de ellos. El ambiente posee sistema de climatización, o está conectado a un ambiente que lo posea? La potencia del equipo es adecuada para poder climatizar ambos ambientes? d) Delimitación de zonas térmicas mediante el agrupamiento de ambientes climatizados conexos.

26 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS CASO 1: Zona térmica única CASO 2: Dos zonas térmicas CASO 3: Tres zonas térmicas

27 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS CASO 1: Zona térmica única CASO 2: Dos zonas térmicas CASO 3: Tres zonas térmicas

28 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS CASO 1: Zona térmica única CASO 2: Dos zonas térmicas CASO 3: Tres zonas térmicas

29 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS c) Identificación de los sistemas activos de climatización y establecimiento de los ambientes asociados a cada uno de ellos. El ambiente posee sistema de climatización, o está conectado a un ambiente que lo posea? La potencia del equipo es adecuada para poder climatizar ambos ambientes? d) Delimitación de zonas térmicas mediante el agrupamiento de ambientes climatizados conexos.

30 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS e) Identificación de la envolvente térmica asociada a cada una de las zonas térmicas definidas.

31 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS e) Identificación de la envolvente térmica asociada a cada una de las zonas térmicas definidas.

32 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS f) Identificación de los elementos de la envolvente térmica, según sus sistemas constructivos y tipos de ambientes a los que son adyacentes.

33 DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS Aclaraciones finales Si el inmueble es una unidad de un edificio sometido a PH entonces las unidades linderas se suponen conocidas en su interior pudiéndose diferenciar entre ambientes climatizados y no climatizados. Si el inmueble es un independiente, entonces todos los ambientes de construcciones adyacentes separadas por medianeras se consideran no climatizados. Todos los elementos de la envolvente que delimiten la zona térmica con la intemperie se consideran al exterior. Para cerramientos horizontales valen las mismas consideraciones que para cerramientos verticales.

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