GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER-2011

Transcripción

1 GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER-2011 Eficiencia energética en edificaciones. Envolvente de edificios para uso habitacional. EJEMPLO DE CÁLCULO PARA LA CIUDAD DE: Hermosillo, Sonora

2 La Comisión Nacional para el Uso E ciente Energía (CONUEE) agradece a la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH por la colaboración y asistencia técnica en la elaboración del presente documento. La colaboración GIZ se realizó por el Componente Edi cación bajo el marco del Programa de Energía Sustentable en México, el cual se implementa por encargo del Ministerio Federal Alemán de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ). Las opiniones expresadas en este documento son de exclusiva responsabilidad del/ de los autor/es y no necesariamente representan la opinión CONUEE y/o GIZ. Se autoriza la reproducción parcial o total, siempre y cuando sea sin nes de lucro y se cite la fuente de referencia. Guía rápida para el cálculo NOM-020-ENER Edición y Supervisión: CONUEE / GIZ, Programa de Energía Sustentable en México, Componente Edi cación. Autores: Low Carbon Architecture / GIZ, Programa de Energía Sustentable en México, Componente Edi cación. Diseño, Grá cas y Figuras: Low Carbon Architecture. Consorcio GOPA-INTEGRATION Por encargo de Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH México, D.F. agosto de GOPA Consultants Hindenburgring Bad Homburg Alemania Tel.: Fax: gopa-en@gopa.de INTEGRATION Bahnhofstrasse Graefenberg, Alemania Tel.: Fax: int-ee@integration.org GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER-2011

3 Objetivo y campo de aplicación Norma El objetivo NOM-020-ENER-2011 es limitar la ganancia de calor de los edi cios para uso habitacional a través de su envolvente, racionalizando el uso energía en los sistemas de enfriamiento y mejorando las condiciones de confort térmico al interior de los espacios vivienda. En México, el acondicionamiento térmico s viviendas repercute en gran medida en la demanda pico del sistema eléctrico, siendo mayor su impacto en las zonas Norte y costeras del país, en donde es más común el uso de equipos de enfriamiento que el de calefacción. En este sentido, esta Norma optimiza el diseño desde el punto de vista del comportamiento térmico envolvente, obteniéndose como bene cios, la disminución temperatura al interior y con ello el ahorro de energía por la reducción capacidad de los equipos de enfriamiento. Esta Norma O cial Mexicana es de carácter obligatorio para todo el país de acuerdo a su publicación en el Diario O cial de la Federación. Aplica a todos los edi cios nuevos para uso habitacional, entendiéndose éste como cualquier estructura que limita un espacio por medio de techos, paredes, ventanas, piso o super cies inferiores. La norma también aplica para las ampliaciones, re riéndose a cualquier cambio en la edi cación para uso habitacional que incremente el área construida. En un edi cio de uso mixto, la aplicación Norma será bajo el criterio en donde, si el uso habitacional constituye el 90% o más del área construida del edi cio, ésta aplica a la totalidad del edi cio. GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

4 Edi cio de referencia y edi cio proyectado El edi cio de referencia (ER), es una edi cación supuesta o virtual, que no se construye, pero se calcula su presupuesto energético para tener una línea de referencia con la cual comparar la vivienda que se va construir (edi cio proyectado). El ER tiene una geometría igual al edi cio proyectado (EP), con algunos cambios en las especi caciones de los componentes. edificio proyectado edificio de referencia partes transparentes ganancias por conducción y por radiación pretil, no es parte envolvente térmica partes opacas ganancias por conducción 100% partes transparentes ganancias por conducción y por radiación 10% 10% 100% partes opacas ganancias por conducción 90% partes opacas ganancias por conducción conducción radiación opaco transparente partes transparentes ganancias por conducción y por radiación definición envolvente térmica pared 90% 10% 90% techo 100% partes opacas ganancias por conducción pared colindancia con construcción 100% GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

5 Datos generales del ejercicio La vivienda a analizar es de dos niveles, no comparte muros ni losas con otras viviendas colindantes. Ubicación: Hermosillo, Sonora. Latitud: 29 05'N. Longitud: ' O. Perspectivas D1_Domos T1_Techo 1 T2_Techo 2 VS_Ventana Sur VN3_Ventana Norte 3 T2_Techo 2 PN_Puerta Norte MN_Muro Norte MS2_ Muro Sur 2 MS1_ Muro Sur 1 SI_Super cie Inferior PS_Puerta Sur ME_Muro Este VE_Ventana Este VN1_Ventana Norte 1 MN_Muro Norte VN2_Ventana Norte 2 MO_Muro Oeste VO_ Ventana Oeste GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

6 NORTE VN2 de nición envolvente térmica VN1 terraza terraza 3.00 T2 VN D D VE VO T VS de nición envolvente térmica proyección de super cie inferior (SI) 6.00 Planta baja 6.00 Planta alta 6.00 Planta de azotea NOTA: Muros interiores no se consideran para el cálculo. Muros perimetrales, de jardín, de terraza o de pretil azotea no se consideran para el cálculo. Puerta exterior de bastidor y paneles se calcula como muro ligero. GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

7 Fachada Sur proyección de losa de azotea VS de nición envolvente térmica Porciones que componen la fachada Sur N Porción Área (m²) 1 MS1 Muro de concreto aparente14.30 Mortero de cal al interior MS2 proyección de losa de entrepiso MS1 proyección de losa de piso PS MS2 Muro de concreto celular 9.53 Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular (densidad 500 kg/m2) Mortero de cal al interior PS Puerta exterior Madera blanda VS * Ventana Doble vidrio LowE 6.97 certi cado (NOM-024-ENER-2012) Área total Fachada Sur: * Desde certi cado NOM-024-ENER-2012 GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

8 Fachada Este super cie inferior (SI) proyección de losa de azotea ME proyección de losa de entrepiso 6.45 VE de nición envolvente térmica ME Porciones que componen la fachada Este N Porción Área (m²) 2 ME Muro de concreto celular Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular (densidad 500 kg/m2) Mortero de cal al interior VE 6* Ventana 2.12 Doble vidrio LowE certi cado (NOM-024-ENER-2012) 1.37 Área total Fachada Este: proyección de losa de piso * Desde certi cado NOM-024-ENER GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

9 Fachada Norte proyección de losa de azotea 0.51 proyección de losa de entrepiso VN VN PN VN2 MN de nición envolvente térmica Porciones que componen la fachada Norte N Porción Área (m²) MN 2 Muro de concreto celular Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular (densidad 500 kg/m2) Mortero de cal al interior PN 3 Puerta exterior Madera blanda VN1, VN2 y VN * Ventanas Doble vidrio LowE 6.84 certi cado (NOM-024-ENER-2012) MN proyección de losa de piso Área total Fachada Norte: * Desde certi cado NOM-024-ENER GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

10 Fachada Oeste MO de nición envolvente térmica MO proyección de losa de entrepiso VO 0.66 proyección de losa de azotea 0.51 super cie inferior (SI) Porciones que componen la fachada Oeste N Porción Área (m²) 2 Muro de concreto celular Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular (densidad 500 kg/m2) Mortero de cal al interior 6* MO VO Ventana 0.34 Doble vidrio LowE certi cado (NOM-024-ENER-2012) Área total Fachada Oeste: proyección de losa de piso * Desde certi cado NOM-024-ENER GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

11 Techo y super cie inferior T1 super cie inferior (SI) T2 Porciones que componen el techo N Porción Área (m²) 5 6* 5 T1 Losa de vigueta y bovedilla Impermeabilizante Material aislante certi cado Yeso al interior D1 T Domos 1.42 Doble vidrio LowE Losa de vigueta y bovedilla Impermeabilizante Material aislante certi cado Yeso al interior Área total Techo: Porciones que componen la super cie inferior N Porción 4 SI Losa plana de concreto aislada Aislante térmico certi cado 7.20 Mortero de cal al exterior Área total Super cie inferior: Área (m²) 7.20 GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

12 Porciones envolvente 1. Muro de concreto aparente MS1 2. Muro de concreto celular MS2, ME, MN, MO Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular 2 (densidad 500 kg /m ) Exterior Mortero de cal al interior Interior Mortero de cal al interior Espesor (metros) Conductividad (λ) W/mK Valor K = W/m²K Mortero de cal al interior Exterior Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular Mortero de cal al interior Interior Espesor (metros) Conductividad (λ) W/mK Valor K = W/m²K GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

13 Porciones envolvente 3. Puerta exterior 4. PS, PN Losa plana de concreto aislada SI Madera blanda acabado pulido Aislante térmico certificado (NOM-018) Mortero de cal al exterior Exterior Madera blanda Interior Espesor (metros) Conductividad (λ) W/mK Valor K = W/m²K Interior (λ) W/mK Losa de concreto armado Aislante térmico certificado Mortero de cal al exterior Exterior Espesor (metros) Conductividad Valor K = W/m²K GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

14 Porciones envolvente 5. Losa de vigueta y bovedilla T1, T2 Porción no homogénea 16% F2 Impermeabilizante Capa homogénea g 11 cm Capa homogénea F1 Porción no homogénea Material aislante certificado (NOM-018) 84% Material aislante certificado Capa homogénea Yeso al interior Capa homogénea Losa de vigueta y bovedilla. Porción homogénea. Exterior Impermeabilizante Material aislante certificado Interior Espesor (metros) Conductividad (λ) W/mK Yeso al interior Losa de vigueta y bovedilla. Porción no homogénea. Fracción F F Material Material aislante cert. Grueso g (metros) Valor K = W/m²K Conductividad (λ) W/mK GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

15 Tabla resumen de porciones que forman la envolvente N Porción Espesor (l ) metros 1 Muro de concreto aparente MS Mortero de cal al interior Muro de concreto celular MS2, ME, MN, MO Mortero de cal al exterior Bloque de concreto celular (densidad 500 kg/m2) Mortero de cal al interior Losa de vigueta y bovedilla T1, T2 Ver página 12 para detalles de capas Conductividad (λ) W /mk Valor K (λ) W /mk Puerta exterior PS, PN Madera blanda Losa plana de concreto armado SI Losa de concreto armado Aislante térmico certi cado Mortero de cal al exterior 5 6* Ventanas y domos Espesor Coe ciente de Valor K VS, VE, VO, VN1, VN2, VN3, D1 (l ) metros Sombreado (λ) W /mk (CS) Vidrio Low E 6mm+12mm aire + vidrio claro 6mm Calcular el valor K para cada porción tomado en cuenta los valores de conductancia super cial interior (hi) y (he) como se explica en la página 14 de esta guía. *El CS es un valor adimensional. Es la razón entre la energía solar que se gana a través de un vidrio especí co, a la energía solar que se gana a través de un vidrio claro de 3 mm de espesor, bajo idénticas condiciones. Este valor es siempre 1 para el edi cio de referencia. Para el cálculo del edi cio proyectado CS y K se obtiene desde el certi cado NOM-024- ENER GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

16 Coe ciente Global de transferencia de calor (K) Para determinar la cantidad de calor que pasa entre la super cie interior y exterior de un componente, por ejemplo, una pared, se calcula el coe ciente global de transferencia de calor o valor K. El valor K se obtiene Tabla 1 del apéndice A Norma para el cálculo del edificio de referencia. Para el edificio proyectado, el valor K se tiene que calcular para cada componente envolvente de acuerdo a los materiales especificados en el proyecto arquitectónico. Valores K más cercanos a cero indican que el material es mejor aislante térmico y, por lo tanto, deja pasar menor cantidad de calor de un lado a otro del componente. Para calcular el valor K s porciones homogéneas se utiliza la siguiente fórmula: K = 1 M (Eq. 1) En donde: K es el coeficiente global de transferencia de calor de una porción envolvente del edificio para uso habitacional, de superficie a superficie, en W/m²K. M es el aislamiento térmico total de una porción envolvente del edificio, de superficie a superficie en m²k/w. Para calcular el valor M, es necesario conocer el espesor ( l ) y la conductividad térmica* (λ) de cada capa que forma la porción envolvente del edificio proyectado. La ecuación que se utiliza en la Norma para el cálculo de M es: M = 1 hi + 1 he + l 1 l + 2 λ 1 λ +... l n 2 λ n (Eq. 2) En donde los valores de hi y he son, respectivamente, valores de conductancia superficial interior y exterior. Estos valores están definidos en la Norma. El valor conductancia superficial exterior he, siempre es igual a: he = 13 W/m²K. Los valores conductancia superficial interior hi varían dependiendo dirección del flujo de calor. Los valores de hi y he se ilustran en la siguiente tabla: Conductancia super cial interior y exterior (W/m²K) según NOM-020-ENER hi he Dirección del flujo de calor hacia arriba horizontal hacia abajo 9.4 W/m²K 8.1 W/m²K 6.6 W/m²K 13 W/m²K * Los valores de conductividad térmica (λ) de materiales aislantes, se pueden consultar en el Anexo D NOM-020-ENER Para otros materiales constructivos, los valores de (λ) se pueden consultar desde los certificados otorgados por el Organismo Nacional de Normalización y Certificación Construcción y Edificación (ONNCCE). GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

17 Ejemplo: cálculo valor K para una porción homogénea Calcule el valor K Apéndice C formato para informar el cálculo siguiente porción utilizando sólo una 3.1. calculadora. Descripción porción Muro de concreto aparente Número(**) 1 Componente envolvente Techo X Pared Exterior M = hi Mortero de cal al interior Interior Mortero de cal al interior M = h i he + l 1 l + 2 λ 1 λ +... l n Sustituyendo en (Eq. 2) tenemos: he Espesor (metros) = Sustituyendo M en (Eq. 1) tenemos: K = 1 1 K = = M λ n W/m²K Conductividad (λ) W/mK (Eq. 2) m²k / W Recordando que: Dirección del flujo de calor hacia arriba horizontal hacia abajo 9.4 W/m²K 8.1 W/m²K 6.6 W/m²K 13 W/m²K Material Espesor Conduc vidad M (m) térmica Aislamiento térmico (w/mk) (m2k/w) Convección exterior (*****) Mortero de cal al interior Convección interior Para obtener el aislamiento térmico total, sumar la M de todos M m2k/w los materiales más la convección exterior e interior [ Fórmula M= S M] Coeficiente Global de transferencia de calor porción (k) K W/m2K [ Fórmula K= 1/M] GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

18 Porciones no homogéneas Las porciones no homogéneas son paredes, techos o superficies inferiores compuestas por diferentes materiales. Ejemplos de porciones no homogéneas son: techos de vigueta y bovedilla y paredes construidas por sistemas de bastidores + paneles y material interior. Véase apéndice B, inciso B.2 Norma Las porciones no homogéneas se componen de capas homogéneas que recorren de manera continua todo el elemento constructivo. La losa se compone también por fracciones no homogéneas, en este caso las viguetas y las bovedillas, que constituyen diferentes porcentajes del elemento constructivo. Para calcular el porcentaje de cada fracción se puede tomar un corte porción por ej. de un metro, el cual equivale al 100% y, posteriormente, y el área de cada una s fracciones Área porción no homogénea: 0.11 X 1.00 = 0.11 = 100% Área de bovedilla: 4 (0.11 X 0.21) = 4 X = = 84% Área de vigueta: 4 (0.11 X 0.04) = 4 X = = 16% g 11 cm F1 Porción no homogénea 16% Porción no homogénea Material aislante certificado (NOM-018) 84% F2 Impermeabilizante Capa homogénea 1 M = (Eq. 3) F 1 F 2 F n M parcial+(g / λ 1 ) M parcial+(g / λ 2 ) M parcial+(g / λ m ) En donde: Mparcial = h i he + l 1 l + 2 λ 1 λ +... l n λ n Capa homogénea Material aislante certificado Capa homogénea Yeso al interior Capa homogénea Fig. 1. Ejemplo de porción no homogénea. Losa de vigueta de concreto armado y bovedillas de material aislante certificado. Con una regla de tres simple se pueden determinar los porcentajes de cada una s fracciones. En el caso losa de vigueta y bovedilla de este ejemplo, las viguetas representen un 16% y las bovedillas un 84% del área total porción. Para el cálculo del valor K de una porción no homogénea, primero se debe calcular un valor de M para la porción homogénea del componente llamado Mparcial y otro valor M para la porción no homogénea, utilizando las siguientes fórmulas: (Eq. 4) Una vez encontrado el valor M, utilizando la (Eq. 3), se puede obtener el valor K para la porción no homogénea, utilizando la (Eq. 1): K = 1 M (Eq. 1) GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

19 Ejemplo: cálculo valor K para una porción no homogénea F1 Calcule el valor K siguiente porción utilizando sólo una calculadora. Impermeabilizante Porción no homogénea Material aislante certificado (NOM-018) 84% Exterior Impermeabilizante Material aislante certificado Interior Porción no homogénea 16% Material aislante certificado Capa homogénea Espesor (metros) Capa homogénea F2 11 cm Capa homogénea g Yeso al interior Capa homogénea Losa de vigueta y bovedilla. Porción homogénea. Conductividad (λ) W/mK Yeso al interior Losa de vigueta y bovedilla. Porción no homogénea. Fracción F F Material Material aislante cert. Grueso g (metros) Conductividad (λ) W/mK Mparcial = 1 hi + 1 he + l 1 l + 2 λ 1 λ +... l n λ n Sustituyendo en (Eq. 4) tenemos: Mparcial = Mparcial = m²k / W Sustituyendo Mparcial en (Eq. 3) tenemos: M= (0.84) (0.11 / 0.040) M= 2.99 m²k / W Sustituyendo M en (Eq. 1) tenemos: K = 1 M K = = W/m²K (0.16) (Eq. 4) 1 M= F 1 F 2 F (Eq. 3) n M parcial+(g / λ 1 ) M parcial+(g / λ 2 ) M parcial+(g / λ m ) (0.11 / 1.740) Recordando que: Dirección del flujo de calor hacia arriba horizontal hacia abajo hi 9.4 W/m²K 8.1 W/m²K 6.6 W/m²K he 13 W/m²K GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

20 Ejemplo: cálculo de valor K. Porción no homogénea T1, T2 Apéndice C formato para informar el cálculo 3. Cálculo del Coeficiente Global de Transferencia de Calor s Porciones Envolvente (*) (Háganse tantas hojas como porciones diferentes envolvente se tengan) 3. Cálculo del Coeficiente Global de Transferencia de Calor s Porciones Envolvente (*) (Háganse tantas hojas como porciones diferentes envolvente se tengan) 3.1. Descripción Porción No Homogénea (a) Losa de vigueta y bovedilla Número (**) Aislamiento Térmico parcial (Mparcial) m2k/w Componente envolvente X Techo Pared Área componente en m 2 (A) 0.11 = 0.11 x 1.00 Área que ocupa la componente no homogénea Fracción combinación (F1) 0.84 Área que ocupa la componente no homogénea Fracción combinación (F2) Aislamiento térmico parcial Material Espesor Conduc vidad M (***) (m) térmica Aislamiento térmico (w/mk) (m2k/w) Convección exterior (*****) Impermeabilizante asfáltico Material aislante certificado (NOM-018) Yeso al Interior Convección interior Para obtener el aislamiento térmico total, sumar la M de M parcial todos los materiales más la convección exterior e interior m2k/w [ Fórmula Mparcial = S M ] Fracción Material Grueso (m) Conduc vidad g/λ (F) (***) g térmica (****) (w/mk) F Material aislante certificado (NOM-018) F2 Mparcial = h i he + l 1 l + 2 λ 1 λ +... l n λ n Σ n, m i = 1, j = 1 1 M = 1 F 2 F n M parcialf +(g λ / 1 ) M parcial+(g λ / 2 ) M parcial+(g λ / m ) Fi M parcial + ( g λ / ) Coeficiente global de transferencia de calor porción (K) m M= [ Fórmula K = 1/M ] Para la convección exterior e interior se u lizan los valores de L1, calculados de acuerdo al apéndice "B" (a) Veáse apéndice B inciso B.2 Norma (b) El número de fracciones depende del número de materiales que se quieren colocar en la superficie exterior e interior = Σ Σ Σ ( g λ / 1 ) F1 M parcial + ( g λ / ) = m Σ ( g λ / 2 ) F2 M parcial + ( g λ / ) = m GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

21 Cálculo de ganancias de calor por conducción. Ejemplo Fachada Sur. Extracto de Tabla 1. Valores para el Cálculo del Flujo de Calor a Través Envolvente CONDUCCIÓN K de referencia (W/m2K) OPACA TRANSPARENTE Temperatura equivalente promedio ( C) Estado Ciudad Hasta 3 niveles conjunto horizontal con muros compartidos Más de 3 niveles T interior Superficie inferior Techo Muro masivo Muro ligero Tragaluz y domo Ventanas Techo y muro Techo Muro N E S O N E S O N E S O SONORA Hermosillo Edi cio de referencia. Tipo y orientación porción envolvente Coeficiente global de transferencia de calor (W/m2K) [K] Área total del edificio proyectado (m2) [A] Fracción componente Temperatura equivalente ( C) Temperatura interior ( C) Ganancias de calor por conducción Φrc [F] [te] [t] [K*A*F*(te-t)] Muro Sur Ventana Sur Φrc Fachada Sur Se calcula igual para todas las fachadas, techo y super cie inferior. La suma de Φrc de todas las porciones da como resultado la ganancia de calor por conducción total del edi cio de referencia: Φrc Edif. Referencia Edi cio proyectado. Tipo y orientación porción envolvente Número porción Coeficiente global de transferencia de calor. Valor calculado (W/m2K) [K] Área del edificio proyectado (m2) [A] Temperatura equivalente ( C) Temperatura interior ( C) Ganancias de calor por conducción Φpc [te] [t] [K*A*(te-t)] MS1 MuroSur PS Pta. Sur MS2 MuroSur2 VS Vent.Sur * Φpc Fachada Sur Se calcula igual para todas las fachadas, techo y super cie inferior. La suma de Φpc de todas las porciones da como resultado la ganancia de calor por conducción total del edi cio proyectado: Φpc Edif. Proyectado GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

22 Cálculo de ganancias de calor por radiación. Ejemplo Fachada Sur. Extracto de Tabla 1. Valores para el Cálculo del Flujo de Calor a Través Envolvente K de referencia (W/m2K) CONDUCCIÓN OPACA TRANSPARENTE Temperatura equivalente promedio ( C) RADIACIÓN TRANSPARENTE Estado Ciudad Hasta 3 niveles conjunto horizontal con muros compartidos Más de 3 niveles T interior Superficie interior Techo Muro masivo Muro ligero Tragaluz y domo Ventanas Factor de ganancia solar promedio FG (W/m2) Barrera para vapor Techo y muro Techo Muro N E S O N E S O N E S O Tragaluz y domo N E S O SONORA Hermosillo Edi cio de referencia. Tipo y orientación porción envolvente Coeficiente de sombreado [CS] Área total del edificio proyectado (m2) [A] Ganancia Ganancia de de calor calor por radiación (W/m2) Φrs [F] [FG] [CS*A*F*FG] Fracción componente 5 rsi = i=1 A ri * CS ri * FG i Edi cio proyectado. Tipo y orientación porción envolvente Material Coeficiente de Sombreado [CS] Área (m2) [A] Ganancia de calor (W/m2) [FG] Factor de Ganancia de sombreado calor por exterior radiación [SE] Φps N valor [CS*A*FG*SE] Ventana Sur Φrs Fachada Sur VS Vent.Sur Doble vidrio Low E. Desde cert.nom Φps Fachada Sur Se calcula igual para todas las porciones transparentes s demás fachadas y el techo. La suma de Φrs de todas las porciones da como resultado la ganancia de calor por radiación total del edi cio de referencia: Φrs Edif. Referencia Se calcula igual para todas las porciones transparentes s demás fachadas y el techo. La suma de Φps de todas las porciones da como resultado la ganancia de calor por radiación total del edi cio proyectado: Φps Edif. Proyectado GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

23 Resumen del cálculo y etiqueta 5.- Resumen del cálculo Presupuesto energético Ganancia de calor por conducción (W) Ganancia de calor por radiación (W) Ganancia total de calor (W) φ φ φ r = rc + rs φ φ φ p = pc + ps Referencia (φ ) cr 1, (φ ) sr 1, , Proyectado (φ ) cp 2, (φ ) sp 1, , Cumplimiento Si ( φ r) > ( φ p) No ( φ ) < ( φ ) r p X Se puede observar que el ejercicio calculado no cumple con la norma, ya que la ganancia de calor del edificio proyectado es mayor que la ganancia del edificio de referencia. A continuación, se propondrán mejoras en el diseño vivienda para cumplir con la norma. En este caso, se propondrá utilizar un dispositivo de sombra en la ventana Sur. Se construirá una bocina alrededor ventana de 0.7 metros de profundidad, como se ilustra en las siguientes imágenes. Esta modificación únicamente influirá en el resultado s ganancias de calor por radiación, por lo que sólo se revisarán las secciones en donde existan cambios. Anexo a esta guía encontrará los formatos para informar el cálculo (Apéndice C Norma) del ejercicio original y el ejercicio mejorado. GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

24 Tipos de sombreado que considera la Norma. Volado con extensión lateral más allá de los límites ventana. Utilizar Tabla 2 NOM-020 para calcular el factor de corrección de Sombreado Exterior (SE). Volado con extensión lateral hasta los límites ventana. Utilizar Tabla 3 NOM-020 para calcular el factor de corrección de Sombreado Exterior (SE). Ventana remetida. Utilizar Tabla 4 NOM-020 para calcular el factor de corrección de Sombreado Exterior (SE). Ventana con partesoles. Utilizar Tabla 5 NOM-020 para calcular el factor de corrección de Sombreado Exterior (SE). GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

25 Cálculo del factor de corrección por sombreado SE. proyección de losa de azotea VS1 W=4.5 E = 1.55 W= P=0.7 E=1.55 MS2 proyección de losa de entrepiso 2.65 MS1 proyección de losa de piso PS Tabla 4, por ventana remetida al Sur latitud de 32 y hasta 26 GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

26 Cálculo de ganancias de calor por radiación - mejorado. Cuando los valores de W/E y de P/E no se encuentran en la Tabla 4 para la orientación y latitud ventana en estudio, se debe realizar un procedimiento de interpolación para encontrar los valores que se requieren para calcular SE. Este procedimiento se describe en el apartado A.2.5 Norma. Para el ejemplo de mejora que se propone, los valores de W/E y P/E son y 0.452, respectivamente y no se encuentran directamente en la Tabla 4: ventana remetida con orientación Sur con latitud de 32 y hasta 28 ; por lo que se debe realizar el siguiente procedimiento de interpolación: Tipo de sombreado: W = P = E = W/E = P /E = X Y 4 SUR W/E Xn 2 4 P/E Xn +1 y n 0.4 a 0.51 b 0.54 Y n c 0.47 d 0.49 F X = F X = F y = (X - X n ) (X n+1 - X n) ( ) (4-2) ( ) ( ) F y = = = (Y - Y n ) (Y n+1 - Y n) y SE = Fx * F (d-c-b+a) + Fx (b-a) + Fy (c-a) + a Sustituyendo los valores de Fx y Fy, y los valores indicados con a, b, c y d, tenemos: SE = * ( ) ( ) ( ) SE = (-0.01) (0.03) (-0.04) SE = SE = GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

27 Cálculo de ganancias de calor por radiación - mejorado. Edi cio proyectado - con ventana remetida. Tipo y orientación porción envolvente VS1 Vent.Sur Material Doble vidrio Low E. Desde cert.nom-024 Coeficiente de Sombreado [CS] 0.6 Área (m2) [A] 6.98 Ganancia de calor (W/m2) [FG] Factor de Ganancia de sombreado calor por exterior radiación [SE] Φps N valor [CS*A*FG*SE] Φps Fachada Sur La suma de Φps de todas las porciones da como resultado la ganancia de calor por radiación total del edi cio proyectado: Φps Edif. Proyectado Resumen del cálculo Presupuesto energético Referencia Proyectado Cumplimiento (φ ) cr (φ ) cp Ganancia de calor por conducción (W) 1, , (φ ) sr (φ ) sp Ganancia de calor por radiación (W) 1, , Si ( φ r) > ( φ p) X No ( φ ) < ( φ ) r p Ganancia total de calor (W) φ φ φ r = rc + rs φ φ φ p = pc + ps 3, , EFICIENCIA ENERGÉTICA Ganancia de Calor Determinada como se establece en la NOM-020-ENER-2011 Ubicación del Edificio para uso Habitacional Nombre: Dirección: Colonia: Ciudad: Delegación y/o Municipio: Entidad Federativa: Código Postal: Vivienda Hermosillo Sonora Ganancia de Calor permitida por esta norma (edificio para uso habitacional de referencia) (watts) Ganancia de Calor de este Edificio (edificio para uso habitacional Proyectado) (watts) Ahorro de Energía Ahorro de Energía de este Edificio 2% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Menor Ahorro Fecha: 21 de febrero de 2014 Nombre y Clave Unidad de Verificación: Juan Pérez López UV/C-008 Importante Mayor Ahorro Cuando la ganancia de calor del edificio proyectado sea igual a la del edificio de referencia el ahorro será del 0% y por lo tanto cumple con la norma. La etiqueta no debe retirarse del edificio. Se puede observar como, al implementar un dispositivo de sombra en la ventana Sur en esta vivienda, se disminuyeron las ganancias de calor por radiación y en este caso se logró cumplir con la NOM-020-ENER GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER

28 GUÍA RÁPIDA PARA EL CÁLCULO DE LA NOM-020-ENER-2011 Con el apoyo de Programa de Energía Sustentable en México, SENER - GIZ Componente Edi cación

29