CARGA POR CRISTALES. La carga a través de cristales. Balance energético. Conducción-Convección

Transcripción

1 La carga a través de crstales CARGA POR ES La ptenca térmca transmtda a través de una superfce acrstalada es el resultad de la accón cnjunta de ls fenómens de cnduccóncnveccón entre ls ambentes extern e ntern que separa el crstal, y de la ncdenca de la radacón slar sbre esta superfce. Pr l tant, y dada su mprtanca, debe plantearse un cntrl energétc, a ejercer sbre el acrstalament de un edfc, que puede actuar; sbre la transmsón de calr pr cnduccón, sbre ls efects radante, sbre ambs cnjuntamente. Balance energétc Cnduccón-Cnveccón Radacón Incdente Radacón Reflejada Exterr Rad. absrbda Transmsón exterr CRISTÁL Interr Rad. absrbda Transmsón nterr Radacón Transmtda La ptenca térmca transferda pr este cncept se calcula cnsderand régmen estacnar, ya que el almacenament en la masa del crstal puede desprecarse sn gran errr, cn l que: q = U S - T ) 1 (Te S = superfce del crstal. U = cefcente glbal. T= temperatura, crrespndente a ls ambentes extern "e" ntern "".

2 Cnduccón-Cnveccón La actuacón sbre el calr transmtd pr cnduccón, a través de una superfce acrstalada, se realza en base a la utlzacón de dble acrstalament, nterpnend una cámara de are en reps (mvment desprecable), que va a adcnar una resstenca aprecable al pas de calr. Un vdr smple que psea un cefcente glbal del rden de 4,3 Kcal/hm C, puede pasar, cn un dble acrstalament tl t de mm. de espesr en cámara de are y el msm marc, a un valr de "U" de,8 Kcal/hm C, l que supne en este cas una dsmnucón del 35% en la capacdad de transmsón, quedand demstrad el efect benéfc de esta medda. Cefcentes glbales de huecs Nrma NB-CT-79 ESPESOR CÁMARA AIRE [mm] CARPINTERIA SENCILLO - MADERA 4,3 (5,0) - METAL. 5,0 (5,8) DOBLE MADERA,8 (3,3) METAL. 3,4 (4,0) 9 MADERA,7 (3,1) 9 METAL. 3,4 (3,9) 1 MADERA,5 (,9) INCLINACIÓN CON VERTICAL > 0º < 0º 4,7 (5,5) 5, (,5) 3,0 (3,5) 3,7 (4,3),8 (3,3) 3, (4,),7 (3,1) DOBLE VENTANA 1 METAL. 3, (3,7) > 30 MADERA, (,) > 30 METAL., (3,0) 3,4 (5,0),3 (,7),8 (3,) HORMIGÓN TRANSLÚCIDO 3,0 (3,5) 3, (3,7) Nrma NB-CT-79 Cmentars Ls valres de la Tabla XIV, se dan para la superfce ttal del huec y n de la superfce del vdr. Se ha estmad que ésta crrespnde a 0,7 del huec en carpntería de madera y 0,8 en carpntería metálca Lscefcentesdetransmsóntérmca"U" en Kcal/hm C (W/m C). Crstal dble (múltple) Cmentars La dspscón de dble crstal n sól es cnvenente de cara a un descens de la carga térmca, sn que cnlleva trs aspects pstvs, tales cm: Se dsmnuye el efect de "superfce fría", ncdente en la temperatura resultante seca de un lcal, ya que la temperatura de la superfce nterna es mayr que la que se prducría cn crstal tl sencll. Et Este efect aumenta la sensacón de "cnfrt" en la prxmdad de la ventana, pr l que en nvern es psble reducr la temperatura ambente. Descende el resg de cndensacnes nternas, ya que la dferenca de temperaturas entre las superfces límtes del crstal es superr a la que se prduce cn vdr sencll.

3 Radacón Radacón drecta El vdr es un materal datérmc, y pr l tant capaz de transmtr parcalmente la radacón térmca. La energía slar ncdente sbre una lámna plan-paralela de vdr, que prvene de ls aprtes debds a las cmpnentes drecta, dfusa y reflejada, es en parte reflejada en las superfces extremas del crstal, en parte es absrbda pr la masa del vdr, y laparte restante t es transmtda al nterr, después de sufrr refraccón a la entrada y salda. El prcentaje de cada una de estas accnes depende de la cnsttucón del materal, y además para la radacón drecta del ángul de ncdenca, este n es el cas de las cmpnentes dfusa y reflejada que van a ser cnsderadas strópas. Esta dferenca de cmprtaments, frente al ángul de ncdenca, ns blga a un estud separad de ambs cass. Cnsderand una lámna de vdr de espesr "d", el camn gemétrc, expermentad pr la radacón a su pas pr el crstal, depende del ángul de refraccón, el cual es a su vez funcón del de ncdenca, y de ls índces de refraccón del are y del crstal, ya que ambs ánguls se encuentran relacnads pr la ley de Snell: AIRE Ley de Snell Recrrd gemétrc n sen ( ) = n sen ( ) u = d cs ( ) = d 1 - n 0,5 n sen n 0 = índce de refraccón del are 1 n = índce de refraccón del crstal, que para vdr smple tma un valr de 1,5. = ángul de ncdenca. = ángul de refraccón. Obsérvese que el ángul de ncdenca tene el efect de mdfcar el camn gemétrc. S ben n supne una gran varacón para ánguls nferres a 40, en cas de valres superres, al añadrse mayres pérddas pr reflexón, se prduce una rápda dsmnucón de la transmtanca.

4 Prpedades radantes Prpedades radantes 1 ( 1 ) ( 1 ) Sn efect de absrcón ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) La absrtvdad, reflectvdad y transmsvdad ttales del vdr, se expresan cm: D D = a (1 - r) [1 + r (1 - a) + r (1 - a) +...] = a (1 - r) 1 - r (1 - a) = r 1 + (1 - a) (1 - r) [1 + (1 - a) r +...] = D (1 - a) (1 - r) r r (1 - a) = ((1 - r) (1 - a) [1 + (1 - a) r +...] = (1 - r) (1 - a) 1 - r (1 - a) Prpedades radantes Valres auxlares "r" es la reflectanca superfcal del vdr (válda para las ds superfces extremas, y de valr: r = 0,5 tg ( - ) + sen ( - ) tg ( + ) sen ( + ) "a" es la prcón de energía absrbda pr la masa del crstal, cuy valr es: a = 1 - e -Ku el parámetr "K", denmnad cefcente de extncón, depende de las característcas del crstal, tmand para vdr smple un valr próxm a 0,0 mm -1. Prpedades radantes Representacón gráfca 1 0,8 0, 0,4 0, ANGULO INCIDENCIA SIMPLE n = 1,5 ; K = 0,0

5 Radacón dfusa Factr slar La cnsderacón de radacón strópca blga a la cnsderacón de la ncdenca en td un hemsfer, pr l tant la transmsvdad y absrtvdad a cnsderar en este cas sn de: / d = sen cs d 0 / d = sen cs d 0 en las que tant "t" cm "a" dependen del ángul de ncdenca. Para crstal smple (K 0.0 mm -1 y espesr de 3mm.) se btene t = y a = La carga debda a la energía slar radante que ncde sbre el crstal, es la suma de la que se transmte drectamente a través del vdr, y la que, una vez absrbda pr el msm crstal, se drge al nterr del espac a acndcnar. Este mntante tambén suele caracterzarse pr med del denmnad "Factr slar", que se defne cm el ccente entre la energía slar que penetra a través del crstal, y la que entraría pr el huec de n exstr acrstalament. q r = q t + qa q t = ptenca drectamente transmtda. q a = ptenca acumulada en el crstal y psterrmente transmtda. Factr slar. Expresnes Carga pr radacón q = q + q t D D d d h e h a D D d d e q = h + h ( q + q ) h e = cefcente de película exterr. h = cefcente de película nterr. qr FS = q + q D d Junt a las crreccnes a realzar pr elements de prteccón y vdrs especales, deben cnsderarse las cndcnes que han servd para la realzacón de la tabla de radacón slar, cn l que la carga nstantánea a cnsderar queda de la frma: q = S[ r R s + N (1 - R s )] ( n ) r = fluj ttal de calr radante para la rentacón de la ventana en el mment cnsderad. N = fluj de calr radante para la rentacón Nrte (smbra en el hemsfer Nrte) en el mment cnsderad. R s = prcentaje slead de la superfce acrstalada. n = factres de crreccón =1

6 Factres de crreccón Cndcnes que han servd para la realzacón de la tabla de radacón slar. q = S [ r R s + N (1 - R s)] ( n ) send: n 1 = factr de crreccón crrespndente al materal del marc de la ventana. n = factr de crreccón dependente del tp de vdr. n 3 = factr de crreccón debd a la nterpscón de bstáculs a la radacón. n 4 = factr de crreccón que tma en cnsderacón el grad de lmpeza atmsférca, n 5 = factr de crreccón funcón de la humedad ambental. n = factr de crreccón funcón de la alttud del lugar =1 Factres de crreccón n1 y n4 Factr de crreccón n 1 crrespndente al materal del marc de la ventana. Su valr depende de la tabla de radacón tmada, s ésta se ha cnstrud en base a marc de madera, el valr de este factr es la undad, mentras que para marcs metálcs pasa a ser de 1,17, 17 superr al anterr pr tmar mayr temperatura el metal ante la expscón slar. Factr de crreccón n 4 que tma en cnsderacón el grad de lmpeza atmsférca, varable desde un valr undad a 0,85 en cas de nebla. Trataments prtectres Nrma NB-CT-79.Vdr sencll Trataments prtectres Nrma NB-CT-79.Vdr dble SENCILLO: -VIDRIO SIMPLE -LUNA INCOLORA -LUNA COLOR ROSA -LUNA COLOR GRIS -LUNA COLOR VERDE -LUNA COLOR BRONCE ESPESOR [mm] FACTOR DE TRANSMISIÓN y < 40º 0,87 0,8 0,78 0,7 0,74 0,4 0,49 0,33 0,44 0,3 0,47 0,31 FACTOR 0,88 0,85 0,83 0,8 0,80 0,73 0,4 0,54 0, 0,54 0, 0,53 -LUNA COLOR BRONCE + INCOLORA -LUNA COLOR GRIS + INCOLORA -LUNA COLOR VERDE + INCOLORA -REFLECTANTE ESPESOR [mm] FACTOR DE TRANSMISIÓN y < 40º FACTOR DOBLE: -LUNA INCOLORA + 0,7 0, ,3 0, ,1 0, ,39 0,4 0,40 0, 0,38 0,8 0,17 0,49 0,51 0,37 0,5 0,41 0,50 0,39 0,7 0,55 -LUNA REFLECTANTE - 0,1 0,59 0,38 0,9

7 Elements prtectres Nrma NB-CT-79 PROTECCIÓN ACABADO FACTOR TOLDO EXTERIOR MÓVIL OSCURO 0,35 PERSIANA INTERIOR ENRROLLABLE CERRADA PERSIANA INTERIOR ENRROLLABLE CERRADA PERSIANA VENECIANA INTERIOR LÁMINAS A 45º CLARO 0,40 0,0 OSCURO 080 0,80 OSCURO REFLEC TOR OSCURO 0,70 0,80 0,90 0,45 0,5 0,75 PERSIANA EXTERIOR OSCURO 0,5 0,35 Obsérvese la mayr prteccón E. desarrllada TORRELLA pr las persanas exterres frente alas nterres. Factres de crreccón n 5 y n Factr de crreccón n 5 funcón de la humedad ambental. Su valr depende de la base de cálcul, pr ejempl, para una base de 19,5 C de temperatura de rcí T r [ C] 11,5 15,5 19,5 3,5 n 5 1,1 1,05 1 0,95 es decr una varacón de 0,05 pr cada 4 C. Factr de crreccón n funcón de la alttud del lugar. S la base es nvel del mar, su valr sgue la tabla: ALTITUD n 1 1,07 1,14 1,1 es decr una varacón de 0,07 pr cada 300 m. Meddas de ahrr energétc Carga ttal Las accnes que cabe desarrllar sn: Evtar su ncdenca, nterpnend bstáculs que evten su expscón drecta, prcedment bv y de buens resultads. Sn embarg, esta actuacón puede n ser vable pr: Raznes de carácter estétc. La reduccón de la radacón slar drecta puede cnducr a un descens de la lumnacón natural que blgue a la cnexón de alumbrad artfcal, pudend esta sbrepasar la carga que se pretende elmnar. Intrducr un tratament sbre el vdr, destnad a aumentar su capacdad de absrcón, y dsmnur su prcentaje de transmsón, l que se lgra adcnand óxds metálcs en la masa de vdr. Esta slucón es acnsejable s la superfce externa está expuesta a fuertes crrentes que elmnen la mayr parte del calr absrbd. La tercera vía de actuacón es el tratament de la superfce externa, de frma que se aumente su capacdad de reflexón, dsmnuyend cn ell la transmsvdad a la radacón. La carga ttal a cnsderar a través de un cerrament acrstalad, será la suma de las debdas a cnduccón-cnveccón y radacón, pr tant: q = q + q TCrstales 1 q 1 = ptenca pr cnduccón-cnveccón. q = ptenca pr radacón evdentemente se trata de una carga úncamente sensble