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ÍNDICE Parámetros fundamentales y operaciones básicas en aire acondicionado Condiciones de bienestar o confort Cálculo de la carga térmica de refrigeración Cálculo de la máquina Distribución de aire. diseño de conductos Tipos de sistemas Normativa

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INTRODUCCIÓN. III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE El cálculo de la carga térmica de una instalación de aire acondicionado consiste en determinar las aportaciones de calor que deben extraerse a fin de obtener la temperatura y humedad de proyecto en el local a enfriar. Para dimensionar las instalaciones deben realizarse dos cálculos diferenciados, por un lado el máximo correspondiente a cada local, con lo que se definen los equipos terminales de cada uno de ellos, y por otro la potencia máxima conjunta, con la que se seleccionan los equipos de producción de frío. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-4/81

INTRODUCCIÓN. El calor aportado puede ser sensible o latente: El calor sensible se manifiesta por variaciones de la temperatura seca del ambiente al que se aplica. El calor latente se manifiesta por variaciones del contenido de humedad (vapor de agua) en el ambiente. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-5/81

INTRODUCCIÓN. III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE En el cuadro siguiente se dan los diversos tipos de cargas que intervienen en la carga total. CARGA Sensible Latente Radiación Solar. SI NO Transmisión a través de los cerramientos. SI NO Ventilación e infiltraciones. SI SI Cargas Internas. SI SI MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-6/81

INTRODUCCIÓN. A) Carga sensible A1. Calor debido a la radiación solar a través de las superficies acristaladas (ventanas, claraboyas o lucernarios). A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de paredes y techo. A3. Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores. A4. Calor sensible debido al aire de infiltraciones. A5. Calor sensible generado por las personas que ocupan el local. A6. Calor generado por la iluminación del local. A7. Calor generado por máquinas (si existen) en el interior del local. A8. Cualquier otro que puede producirse. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-7/81

INTRODUCCIÓN. B) Carga latente III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE B1. Calor latente debido al aire de infiltraciones. B2. Calor latente generado por las personas que ocupan el local. B3. Calor latente producido por cualquier otra causa. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-8/81

INTRODUCCIÓN. III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Cuando se utiliza aire exterior de ventilación, se consideran dos partidas más: A9. Calor sensible procedente del aire de ventilación. B4. Calor latente procedente del aire de ventilación. Si se tienen en cuenta las partidas A9 y B4, la suma de todas las partidas de calor sensible se denomina carga sensible efectiva, y la suma de todas las latentes, carga latente efectiva. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-9/81

AIRE DE VENTILACIÓN. Es posible extraer aire de un local, enfriarlo y volver a introducirlo en el mismo. Sin embargo, cuando en el local existen fuentes de mal olor, como son fumadores, olores corporales, etc., en aquel local no hay sensación de confort, no por culpa de la temperatura, sino del aire mismo, que huele mal o irrita los ojos. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-10/81

AIRE DE VENTILACIÓN. Otra posibilidad es no emplear aire del local, sino únicamente aire exterior. Este sistema no presenta los inconvenientes del primero, sin embargo la máquina debe enfriar aire exterior que está muy caliente y por lo tanto emplear mucha energía en el proceso. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-11/81

AIRE DE VENTILACIÓN. La tercera posibilidad es mezclar aire del exterior con aire procedente del local; este método es el más adecuado porque reúne las ventajas de los dos anteriores y ninguno de los inconvenientes. En la figura hemos incluido una cesión de aire al exterior, además de la entrada de aire de ventilación; ello es debido a que hay que desechar la misma cantidad de aire que extraemos del exterior, pero procedente del local, para que sea efectiva la renovación. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-12/81

AIRE DE VENTILACIÓN. La cantidad de aire exterior que se utiliza en la mezcla, se llama aire de ventilación y es el estrictamente necesario para producir una renovación conveniente del aire del local. En la tabla 1 se han presentado los valores usuales que se utilizan, como valor mínimo y valor aconsejado, en m3/h por persona. Basta multiplicar por el número de personas para tener el caudal de aire de ventilación, que designaremos con el símbolo Vv. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-13/81

AIRE DE VENTILACIÓN. TABLA 1. Necesidades de ventilación V V de diferentes tipos de locales. Tipo de local m 3 /h por persona Aconsejado Mínimo Apartamentos 35 17 Bancos 17 13 Peluquerías 25 17 Oficinas 85 35 Bares 68 43 Almacenes 13 8,5 Farmacias 17 13 Fábricas 17 13 Quirófanos - - Hospitales Urgencias 50 43 Pabellones 35 25 Hoteles 50 43 Cocinas de restaurante 72 m 3 / m 2 de pavimento Bar 20 17 Comedor 25 20 Aulas 25 17 Teatros 25 17 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-14/81

CONDICIONES DE PROYECTO. Los datos básicos requeridos para realizar un proyecto de aire acondicionado son los siguientes: Datos del edificio Datos geográficos de ubicación Temperatura exterior e interior de proyecto Humedad relativa interior y exterior de proyecto Superficie media climatizada Altura, o volumen medio climatizado Superficie acristalada por orientación Coeficientes de transmisión o tipos de cerramientos por orientación Número de ocupantes por zona/tipo de actividad Número de renovaciones de aire Potencia instalada en iluminación Potencia de otras fuentes sensibles, máquinas, etc. Potencia de otras fuentes latentes, máquinas, etc Variación diurna MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-15/81

CONDICIONES DE PROYECTO. Condiciones exteriores En la Tabla 2 aparecen las condiciones exteriores recomendadas en verano, según la situación y orientación del local. TABLA 2. CONDICIONES EXTERIORES RECOMENDADAS EN VERANO Ciudad Temperatura ºC Humedad relativa Variación diaria de la temperatura (Excursión térmica ET) Albacete 35 36 18 Alicante 31 60 13 Almería 35 65 8 Ávila 30 41 17 Badajoz 38 47 17 Barcelona 31 70 8 Bilbao 30 71 - Burgos 32 40 15 Cáceres 38 37 14 Cádiz 32 55 12 Castellón 29 60 9 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-16/81

CONDICIONES DE PROYECTO. Ciudad TABLA 2. CONDICIONES EXTERIORES RECOMENDADAS EN VERANO Temperatura ºC Humedad relativa Variación diaria de la temperatura (Excursión térmica ET) Ciudad Real 37 56 20 Córdoba 39 33 17 Coruña 23 63 9 Cuenca 33 52 18 Gerona 33 58 10 Granada 36 49 18 Guadalajara 34 37 - Huelva 31 58 14 Huesca 31 73 14 Jaen 36 37 15 Las Palmas 24 65 4 León 33 40 16 Lérida 36 45 14 Logroño 33 59 14 Lugo 30 60 14 Madrid 34 43 15 Málaga 28 58 6 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-17/81

CONDICIONES DE PROYECTO. TABLA 2. CONDICIONES EXTERIORES RECOMENDADAS EN VERANO Ciudad Temperatura ºC Humedad relativa Variación diaria de la temperatura (Excursión térmica ET) Murcia 36 59 14 Orense 36 63 - Oviedo 28 65 - Palencia 34 40 16 Palma Mallorca 28 60 8 Pamplona 32 51 12 Salamanca 34 46 18 Santander 25 74 7 Segovia 33 36 17 Sevilla 40 43 18 Tarragona 26 65 7 Toledo 34 34 16 Valencia 32 68 11 Valladolid 33 45 13 Zamora 32 65 18 Zaragoza 34 59 14 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-18/81

CONDICIONES DE PROYECTO. Condiciones interiores Para mantener el clima de bienestar o confort en el interior del local, se necesita que haya unos determinados valores de temperatura y humedad relativa. En general, se considera que hay un ambiente confortable cuando la temperatura está comprendida entre 24º y 26 C y la humedad relativa entre el 50 y el 60 %. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-19/81

Hora solar III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE CONDICIONES DE PROYECTO. El cálculo de la carga térmica no es el mismo a diferentes horas del día. Generalmente, se elige como referencia la temperatura que hay a las 15, hora solar. A otras horas habrá que tener en cuenta las correcciones indicadas en la tabla 3. TABLA 3. CORRECCIÓN DE LA TEMPERATURA EXTERIOR Variación diaria de la temperatura T (Excursión térmica ET) (ºC) Corrección en ºC Hora solar 12 14 15 16 5-2,5-0.5 0-0,5 7,5-3,0-0,5 0-0,5 10-3,0-0,5 0-0,5 12,5-3,0-0,5 0-0,5 15-3,0-0,5 0-0,5 17,5-3,5-0,5 0-0,5 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-20/81

CONDICIONES DE PROYECTO. Supongamos una localidad en la que la temperatura exterior de proyecto sea 34 C, la excursión térmica diaria de 10 C y la hora solar de proyecto las 12. Con estos datos se localiza en la tabla 3 el valor de corrección -3. Así pues, la temperatura exterior a las 12 h es 34-3 = 31 C. En el diagrama psicrométrico hay que situar los puntos correspondientes a las condiciones exteriores e interiores de proyecto, pero utilizando la temperatura exterior a la hora considerada, no la temperatura exterior de proyecto. Una vez situados los puntos, se obtienen las humedades absolutas en g/kg del exterior y del interior. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-21/81

Carga Sensible: Partida A1. Calor debido a la radiación a través de las superficies acristaladas (ventanas, claraboyas o lucernarios). Esta partida tiene en cuenta la energía que llega al local procedente de la radiación solar que atraviesa elementos transparentes a la radiación (cristales de ventanas, claraboyas, etc.). Para calcular esta partida, hay que saber la orientación de la ventana y elegir una hora solar de cálculo (generalmente entre las 12 y las 16 hora solar) y un día determinado (generalmente es el 23 de julio o el 24 de agosto). Con estos datos se acude a la tabla 4 y se obtiene la radiación solar unitaria, R, en W/m2. La hora solar elegida debe ser la misma para el cálculo de toda la carga térmica. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-22/81

Carga Sensible: Partida A1 TABLA 4. Radiación solar R, en W/m2, a través de vidrio ordinario, para 1m2 de ventana incluyendo el marco, en un punto a 40 de latitud Norte. Nota. Si la ventana tiene marco metálico hay que multiplicar por 1,17los valores indicados en la tabla. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-23/81

Carga Sensible: Partida A1 Si se utilizan vidrios especiales o persianas, hay que aplicar los factores de corrección de las tablas 5 y 6, respectivamente. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-24/81

Carga Sensible: Partida A1 El calor debido a la radiación es sensible y lo llamaremos Q SR, valdrá: Q SR = S R f Donde: S = superficie en metros cuadrados del hueco de la ventana incluidos el marco y los listones, no sólo la del vidrio. R = radiación solar unitaria. f = producto de todos los factores de corrección a que hubiera lugar. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-25/81

Carga Sensible: Partida A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de superficies opacas (paredes y techo exteriores). La transmisión de calor a través de las estructuras exteriores de los edificios (muros y techos) es debida por un lado a la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior y por otro por la radiación solar absorbida por los paramentos exteriores. Las variaciones cíclicas de la radiación y de las temperaturas exteriores y la complejidad de los fenómenos que intervienen en la transmisión de calor han obligado a adoptar las llamadas "Diferencia de Temperaturas Equivalentes" ( Teq). MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-26/81

Carga Sensible: Partida A2. Diferencia Equivalente de Temperatura: Es un salto térmico ficticio, entre el interior y el exterior, que permite calcular la carga térmica con la expresión clásica de transmisión de calor: Q Donde: = KS STR T eq K es el coeficiente de transmisión de la pared o techo, calculado como se indica en el anexo II de la norma NBE-CT/79. S es la superficie de la pared (si hay una puerta se incluye la puerta) Teq es la diferencia equivalente de temperatura. Se trata de un salto térmico corregido para tener en cuenta el efecto de la radiación. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-27/81

Carga Sensible: Partida A2. Para saber la Teq (también denominada DTE o diferencia de temperaturas equivalente) de una pared, se emplean tablas. Se necesita saber: La orientación del muro o pared. El producto de la densidad por el espesor (DE) del muro. La hora solar de proyecto. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-28/81

Carga Sensible: Partida A2. Diferencia de temperaturas equivalente Teq de paredes Orientación de la pared DE kg/m 2 Hora solar 12 13 14 15 16 100 7,4 6,9 6,4 6,9 7,4 NE 300 10,8 8,1 5,3 5,8 6,4 500 8,5 8,1 7,4 6,4 5,3 700 3 5,3 7,4 8,5 7,4 100 17,4 10,8 6,4 6,9 7,4 E 300 16,9 10,2 7,4 6,9 6,4 500 13,1 13,6 13,1 10,8 9,7 700 5,3 8,1 9,7 10,2 9,7 100 15,2 14,1 13,1 10,2 8,5 SE 300 15,2 14,1 13,6 11,3 9,7 500 8,5 9,2 9,7 10,2 9,7 700 3 5,8 7,4 81 8,5 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-29/81

Carga Sensible: Partida A2. Diferencia de temperaturas equivalente Teq de paredes Orientación de la pared DE kg/m 2 Hora solar 12 13 14 15 16 100 11,9 14,7 16,4 15,2 14,1 S 300 6,4 10,8 13,1 13,6 14,1 500 1,9 4,1 6,4 8,1 8,5 700 1,9 1,9 1,9 3,6 5,3 100 3 10,2 14,1 18,6 21,9 SO 300 0,8 4,2 6,4 13,1 17,5 500 3 3,6 4,2 6,4 7,4 700 3 3 3 3,6 4,2 100 3 7,4 10,8 17,5 21,9 O 300 1,9 3,6 5,3 10,2 14,1 500 3 3,6 4,3 5,3 6,4 700 4,2 4,7 5,3 5,3 5,3 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-30/81

Carga Sensible: Partida A2. Diferencia de temperaturas equivalente Teq de paredes Orientación de la pared DE kg/m 2 Hora solar 12 13 14 15 16 100 3 5,3 6,4 10,2 13,1 NO 300 0,8 3 4,2 5,3 6,4 500 1,9 1,9 1,9 2,5 3 700 3 3 3 3 3 100 1,9 4,2 5,3 6,4 7,4 N 300-0,3 1,3 3 4,2 5,3 500-0,3 0,2 0,8 1,3 1,9 700-0,3-0,3-0,3 0,2 0,8 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-31/81

Carga Sensible: Partida A2. Para saber la Teq del techo, se emplea la tabla 8. Se necesita saber: Si el techo es soleado o en sombra. El producto de la densidad por el espesor (DE) del muro. La hora solar de proyecto. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-32/81

Carga Sensible: Partida A2. Este valor de Teq obtenido de las tablas anteriores no es el definitivo. En la tabla de la página siguiente, en función de la variación o excursión térmica diaria y el salto térmico, se dan unos valores que se sumarán o restarán, según el signo, al valor de la Teq obtenido antes. Este nuevo valor es el definitivo. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-33/81

Carga Sensible: Partida A2. Temperatura exterior menos temperatura interior t Corrección de la diferencia de temperaturas equivalente Teq Variación diaria de la temperatura (Excursión térmica ET) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3-1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5-5 -5,5-6 -6,5-7 -7,5 4-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5-5 -5,5-6 -6,5 5 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5-5 -5,5 6 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5 7 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5 8 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5-2 -2,5 9 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5-1 -1,5 10 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0-0,5 11 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 12 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 13 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 14 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 15 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 16 11,5 11 10,5 10 9,5 9 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-34/81

Carga Sensible: Partida A2. EJEMPLO 1: Muro de orientación SE, con DE = 500 kg/m2, a las 14 hora solar, con un salto térmico de 7 C y una ET de 14 C. Hallar la Teq. SOLUCIÓN: 7,2 C. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-35/81

Carga Sensible: Partida A2. El valor del coeficiente de transmisión K depende de la composición y espesor de las diferentes capas y materiales que componen la pared o el techo. Si no se conoce el valor exacto de este coeficiente, pueden tomarse los siguientes valores de forma cautelar: K W/( m 2 K) Paredes exteriores 1,5 a 1,8 Techos exteriores 1,0 a 1,2 Paredes interiores 1,9 a 2,3 Vidrio ordinario 5,8 Tabique separación 2,3 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-36/81

Carga Sensible: Partida A3. Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores Hay que incluir en esta partida: Paredes interiores Techos interiores. Suelos (siempre son interiores) Superficies vidriadas y claraboyas. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-37/81

Carga Sensible: Partida A3. Si se trata de una pared o un techo colindante con un local refrigerado, esta pared o techo no se cuenta. Si son colindantes con un local no refrigerado, el salto térmico que se utiliza se rebaja en 3ºC. Las puertas generalmente no se cuentan; su superficie se incluye en la de la pared. Este calor, que es sensible también, lo llamaremos Q ST. Se calcula mediante la expresión: Q ST = KS t Donde: K es el coeficiente global en W/( m2 K) S es la superficie del elemento en m2. t es el salto térmico en ºC. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-38/81

Carga Sensible: Partida A4. Calor sensible debido al aire de infiltraciones El local que se acondiciona debe estar exento de entradas de aire caliente del exterior. Sin embargo, cuando se abren puertas o ventanas, o bien a través de las fisuras, es inevitable que algo de aire exterior entre en el local. El calor sensible debido a las infiltraciones, Q SI se calcula mediante la expresión: Siendo: Vi= volumen de infiltración en m3/h. t = salto térmico en C. Q = 0, 33V SI Para valorar la cantidad de aire que entra por las puertas puede utilizarse la tabla de la página siguiente, teniendo presente que el dato obtenido en esta tabla es por puerta y por persona. i t MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-39/81

Carga Sensible: Partida A4. Aire de infiltraciones en m 3 /h por persona y por puerta Volumen V i m 3 /h por persona y puerta Tipo local Sin vestíbulo Con vestíbulo Bancos 13,5 10,2 Peluquerías 8,5 6,5 Bares 12 9 Estancos 51 38 Pequeños comercios 13,6 10,2 Tienda de confecciones 4,3 3,2 Farmacias 11,9 9 Habitación hospital 6 4,4 Sala de té 8,5 6,5 Restaurante 4,3 3,2 Comercio en general 6 4,4 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-40/81

Carga Sensible: Partida A5. Calor sensible generado por las personas que ocupan el local 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. El calor sensible generado por las personas que ocupan el local, Q SP se calcula mediante la expresión: Donde Q SP = Q S1nº personas Q S1 = Calor sensible emitido por una persona. Se obtiene en la tabla de la página siguiente, según la temperatura del local y el tipo de actividad que realice la gente del local. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-41/81

Carga Sensible: Partida A5. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-42/81

Carga Sensible: Partida A6. Calor generado por la iluminación del local La iluminación produce calor sensible que hay que tener en cuenta. Si la iluminación es incandescente: Q SIL = potencia eléctrica de iluminación Si la iluminación es fluorescente: Q SIL = potencia eléctrica de iluminación x 1,25 Es usual tomar de 10 a 25 W/m 2 de superficie MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-43/81

Carga Sensible: Partidas A7 Calor generado por máquinas y A8 Calor generado por cualquier otra fuente de calor. En la mayor parte de climatizaciones de viviendas, oficinas o locales similares no encontraremos las partidas A7 (calor generado por máquinas) ni la A8 (cualquier otra fuente de calor no considerada). Por lo tanto, pasaremos directamente al estudio de la carga latente. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-44/81

Carga Latente: Partida B1. Calor latente debido al aire de infiltraciones El calor latente debido a las infiltraciones, Q LI se calcula mediante la expresión: Q LI Siendo: Vi = caudal de infiltraciones en m3/h. = 0, 84V W W = diferencia de las humedades absolutas, en g w /kg a, del aire exterior del local menos la del interior del local. Estas humedades absolutas se obtienen mediante el diagrama psicrométrico. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-45/81

Carga Latente: Partida B2. Color latente generado por las personas que ocupan el local Esta partida es muy similar a la A5. El calor latente generado por las personas que ocupan el local, Q LP se calcula mediante la expresión: Donde Q LP = Q L1nº personas Q L1 = Calor latente emitido por una personas. Se obtiene en la tabla de la partida A5, según la temperatura del local y el tipo de actividad que realice la gente del local. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-46/81

Carga Latente: Partida B3. Calor latente producido por cualquier otra causa La partida B3, calor latente producido por cualquier otra causa, tiene el mismo significado que la A8. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-47/81

Cálculo de las cargas sensible y latente total. La carga sensible total, Q S será: Q = Q + Q + Q + Q + Q + Q S SR STR ST SI SP SIL La carga latente total, Q L será: Q = Q + Q L LI LP MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-48/81

Carga Sensible: Partida A9. Calor sensible procedente del aire de ventilación Esta partida la designaremos por Q SV en W y se obtiene aplicando la fórmula: Q = 0, 33fV SV V t Donde: V V es el caudal volumétrico de ventilación (aire exterior sin tratamiento) en m3/h (véase la tabla de necesidades de ventilación). t es el salto térmico en C. f es un coeficiente de la batería de refrigeración, llamado factor de by-pass. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-49/81

Carga Latente: Partida B4. Calor latente procedente del aire de ventilación Esta partida es la latente correspondiente al aire de ventilación. Se calcula con una fórmula análoga: Donde: Q = 0, 84fV LV Q LV es la denominación de esta partida en W. W V V es el caudal de ventilación (aire exterior sin tratamiento) en m3/h. W = diferencia de las humedades absolutas, en g w /kg a, del aire exterior del local menos la del interior del local. Estas humedades absolutas se obtienen mediante el diagrama psicrométrico. f es el factor de by-pass de la batería. V MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-50/81

Cálculo de las cargas totales. En primer lugar se calculan las cargas efectivas parciales y luego las totales, como veremos a continuación. Carga sensible efectiva parcial y carga latente efectiva parcial La carga sensible efectiva parcial, Q SEP es la carga sensible total, Q S, más la partida A9, es decir: Q = Q + Q SEP S SV La carga latente efectiva parcial, Q LEP, es la carga latente total, Q L, más la partida B4, es decir: Q = Q + Q LEP Se utiliza la denominación parcial porque no se ha considerado ningún factor de seguridad aumentativo L LV MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-51/81

Carga sensible efectiva total Q SE y latente efectiva total Q LE Son las anteriores parciales, aumentadas en un tanto por ciento de seguridad, con el fin de asegurarnos de haber calculado todas las posibilidades de producción e ingreso de calor en el local. Es preferible calcular la carga térmica, ligeramente por exceso que por defecto. Usualmente se considera de un 5 a un 10% de aumento. Nosotros proponemos un 10 %. Así pues, Q = Q + SE SEP ( 0,1* Q SEP ) Q = Q + LE LEP ( 0,1* Q LEP ) MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-52/81

Hoja de carga. Con el fin de simplificar y racionalizar los cálculos de la carga térmica, éstos se disponen en una hoja, donde las partidas se calculan muy fácilmente porque ya vienen indicados los conceptos que se necesitan, en las casillas correspondientes. No existe un modelo único, aunque son todas muy similares. En la figura siguiente se presenta un modelo. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-53/81

DATOS GENERALES III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE HOJA DE DE Superficie del local m 2 Tipo de local Ocupación Ventilación Infiltraciones m 3 /h Temperatura exterior ºC personas m 3 /persona h x personas = m 3 /h Humedad relativa exterior % Humedad absoluta exterior Temperatura interior ºC Humedad relativa interior % Humedad absoluta interior Diferencia temperaturas ºC Diferencia g/kg g/kg g/kg Mes de cálculo Hora solar de cálculo Localidad Excursión térmica diaria ºC Latitud Iluminación Fluorescente Incandescent e kw kw MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-54/81

RADIACIÓN SUPERFICIES ACRISTALADAS Superficie (m 2 ) Radiación unitaria (kcal/hm 2 ) Factores de atenuación Ventanas x x Ventanas x x Ventanas x x Ventanas x x Claraboya x x RADIACIÓN Y TRANSMISIÓN SUPERFICIES OPACAS (Paredes exteriores y techo) Superficie (m 2 ) Coeficiente de transmisión (kcal/hm 2 ºC) Teq (ºC) Pared x x Pared x x Pared x x Pared x x Techo x x Techo x x MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-55/81

TRANSMISIÓN (Ventanas, paredes interiores y suelo) Superficie (m 2 ) Coeficiente de transmisión (kcal/hm 2 ºC) t (ºC) Ventanas x x Pared interior Pared interior Pared interior Pared interior Pared interior x x x x x x x x x x Suelo x x MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-56/81

INFILTRACIONES Caudal m 3 /h t (ºC) Aire de infiltración x x 0,29 VENTILACIÓN Caudal m 3 /h t (ºC) Factor de by-pass Aire de ventilación x x x 0,29 CARGA SENSIBLE INTERIOR kw Iluminación incandescente x 860 Iluminación fluorescente 860 x 125 Calor sensible por persona kcal/h Número de personas Personas Otras fuentes x MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-57/81

Ejemplo 1. III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Se trata de calcular la carga térmica de refrigeración de un local destinado a oficinas cuyas dimensiones son 30 m de largo por 10 m de ancho, con una altura de 4 m. El local está situado en Barcelona (41º de latitud). Las paredes S y E dan al exterior; el coeficiente DE (densidad x espesor) vale 300 kg/m 2 para ambas paredes. El coeficiente de transmisión es de 1,4 (W/m 2 K). Las paredes N y O son interiores y medianeras con locales no refrigerados. El suelo y el techo son medianeros con locales refrigerados. En la pared S hay dos ventanas de 10 x 2,5 m 2 cada una, con marco metálico y vidrio absorbente un 60% de la radiación solar. El coeficiente de transmisión del vidrio es de 5 (kcal/h m 2 ºC). El coeficiente de transmisión de las paredes interiores es de 1,6 (kcal/h m 2 ºC). Se considerará una ocupación media de 22 personas. La iluminación es fluorescente, con una potencia eléctrica de 5 kw. Se pide determinar la carga térmica sensible efectiva y latente efectiva, un día 23 de julio a las 15 hora solar. Pueden utilizarse las tablas de radiación que corresponden a 40 de latitud norte (válidas para la Península Ibérica) MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-58/81

Ejemplo 1. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-59/81

Solución ejemplo 1. Condiciones de proyecto Los datos relativos a la temperatura exterior, humedad relativa exterior y humedad absoluta, así como la excursión u oscilación térmica diaria, pueden obtenerse a partir de la tabla de condiciones exteriores de diseño para verano de la UNE100.001/012. Para calcular el aire de ventilación se utilizará la tabla de necesidades de ventilación, en la columna de «aconsejado». Necesidades de ventilación VV de diferentes tipos de locales. Tipo de local Aconsejado m 3 /h por persona Mínimo Oficinas 85 35 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-60/81

Solución ejemplo 1. Condiciones de proyecto Situemos en el diagrama psicrométrico los puntos que corresponden a las condiciones exteriores e interiores: 1 2 24 27,6 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-61/81

Solución ejemplo 1. Condiciones de proyecto No se considerarán infiltraciones de aire exterior, dado que el local no tiene puertas exteriores. El factor de by-pass de la batería de refrigeración se supondrá de f = 0,3. Condiciones exteriores: t1 =27,6ºC;HR1=65% y Condiciones interiores: t2 = 24 C; HR2 = 60 % y con esto obtenemos las humedades X1 = 15,1 g/kg, y X2 = 11,2 g/kg El salto térmico es: Δt = 27,6-24 = 3,6 C, porque no hay corrección de temperatura exterior por hacerse el estudio a las 15 h (ver tabla 3) La diferencia de humedades: ΔX = 15,1-11,2 = 3,9 g/kg. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-62/81

Solución ejemplo 1. Condiciones de proyecto DATOS GENERALES HOJA DE DE Superficie del local 300 m2 Tipo de local Oficinas Ocupación 22 personas Ventilación 85 m3/persona h x Infiltraciones ----- m3/h Temperatura exterior 27,6 ºC Humedad relativa exterior 65 % Humedad absoluta ext Temperatura interior 24 ºC Humedad relativa interior 60 % Humedad absoluta int 22 personas = 1870 m3/h 15,1 g/kg 11,2 g/kg Diferencia temperaturas 3,6 ºC Diferencia 3,9 g/kg Mes de cálculo 23 Julio Hora solar de cálculo 15 h Localidad Barcelona Latitud 41º Excursión térmica diaria 8,4 ºC Iluminación Fluorescen 5 kw Incandescen kw MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-63/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A1. Calor debido a la radiación a través de las superficies acristaladas (ventanas, claraboyas o lucernarios). Hay dos ventanas orientadas al Sur con una superficie de 10 x 2,5 + 10 x 2,5 = 50 m 2 en total. Hay una ventana orientada al Este con una superficie de 6 x 2,5 = 15 m 2. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-64/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A1. Calor debido a la radiación a través de las superficies acristaladas (ventanas, claraboyas o lucernarios). En la tabla de radiación solar R obtenemos los valores unitarios de radiación: Radiación solar R, en W/ m 2, a través de vidrio ordinario, para 1 m 2 de ventana incluyendo el marco, en un punto a 40º de latitud Norte. Hora solar Fecha Orientación 12 13 14 15 16 23 de julio S 217 198 138 81 41 E 44 44 44 41 34 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-65/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A1. Calor debido a la radiación a través de las superficies acristaladas (ventanas, claraboyas o lucernarios). Se obtiene el coeficiente de atenuación, por tratarse de un vidrio absorbente: Corrección según el tipo de vidrio Tipo de vidrio Factor 40-48 0,80 Vidrio absorbente % de absorción 48-56 0,73 56-70 0,62 Además por ser ventanas con un marco metálico, se tiene que multiplicar por 1,17. Así pues: Q SR = SRf * 1,17 = ((50x81) + (15x41)) x 0,62 x 1,17 = 3384W MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-66/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de superficies opacas (paredes y techo exteriores). El techo no se tiene en cuenta porque es medianero con un local refrigerado; por lo tanto, no es exterior y no cuenta. Hay una pared Sur, de 30 x 4 = 120 m 2, de los que hay que descontar las ventanas, así pues, 120-50 = 70 m 2. Hay una pared Este, de 10 x 4 = 40 m 2, de los que descontamos la ventana 40-15 = 25 m 2. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-67/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de superficies opacas (paredes y techo exteriores). Se busca en la tabla las diferencias de temperatura equivalentes (ΔTeq) para cada pared: Diferencia de temperaturas equivalente ΔTeq de paredes Orientación de la pared Hora solar DE 12 13 14 15 16 kg/m 2 S 300 6,4 10,8 13,1 13,6 14,1 E 300 16, 9 10,2 7,4 6,9 6,4 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-68/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de superficies opacas (paredes y techo exteriores). Se busca en la tabla las correcciones de la ΔTeq: Corrección de la diferencia de temperaturas equivalente ΔTeq Temperatura exterior menos temperatura interior Δt Variación diaria de la temperatura (Excursión térmica ET) 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 3-1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5-5 -5,5-6 -6,5-7 -7,5 4-0,5-1 -1,5-2 -2,5-3 -3,5-4 -4,5-5 -5,5-6 -6,5 Δt = 3,6 C, ET = 8,4 C ΔTeq - 3,25 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-69/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A2. Calor debido a la radiación y transmisión a través de superficies opacas (paredes y techo exteriores). Así pues, las ΔTeq son: Sur: ΔTeq = 13,6-3,25 = 10,35 C Este: ΔTeq = 6,9-3,25 = 3,65 C El coeficiente de transmisión de ambas paredes es: K=1,4 W/(m 2 K) Por tanto, se obtiene: ( 70 * 10,35) + ( 25 * 3,65) ) W Q STR = KS Teq = 1,4( = 1142 MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-70/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A3. Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores y vidrios exteriores Aquí hay que incluir el vidrio de las ventanas, con una superficie de 50 + 15 = 65 m 2 y un coeficiente de transmisión de 5,8 W/ m 2 K. Recuerde que antes también se ha calculado las ventanas, pero sólo el calor que entra por radiación procedente del Sol. Aquí se calculará el calor por conducción a través del vidrio, debido a la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior. Se tiene una pared interior de 10 x 4 = 40 m 2 y otra de 30 x 4 = 120 m 2. En ambas paredes se han incluido las puertas. Los coeficientes de ambas paredes son iguales y valen 1,86 W/ m 2 K. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-71/81

Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A3. Calor debido a la transmisión (sólo transmisión) a través de paredes y techo no exteriores y vidrios exteriores Para el vidrio se ha considerado un salto térmico de 3,6 C, pero las paredes interiores son medianeras con recintos que no están refrigerados. En este caso se considera un salto térmico rebajado 3 C; así: 3,6-3 = 0,6 C. Ven tanas Q Paredes Q Q ST ST ST p v = KS t = 5,8 * 65 * 3,6 = 1357,2W = 1,86 * (40 + 120) * 0,6 = 178,6W Q ST = Q + Q = 1357,2 + 178,6 = 1535, 8W ST v ST p MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-72/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A4. Calor sensible debido al aire de infiltraciones En este problema no se ha considerado aire de infiltraciones. Observe el esquema de la planta y su descripción y verá que no hay puertas exteriores. Evidentemente habrá aire de infiltraciones pero, en estas circunstancias, esta partida puede despreciarse. Puertas interiores MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-73/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A5. Calor sensible generado por las personas que ocupan el local Cuadro de actividad Oficinista con actividad moderada Calor Q1 emitido por las personas en W 28ºC 27ºC 26ºC 24ºC Sensible Latente Sensible Latente Sensible Latente Sensible Latente 52 81 58 76 64 70 70 58 Q SP = Q * nº personas = 70 * 22 1540W 1 = MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-74/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A6. Calor generado por la iluminación del local En el local que se considera hay 5 kw de iluminación fluorescente, por lo tanto: Q SIL = 5000 * 1,25 = 6250W No se tendrán en cuenta las partidas A7 y A8 (máquinas y otras fuentes) y se pasará directamente a A9. MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-75/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor sensible A9. Calor sensible procedente del aire de ventilación Necesidades de ventilación VV de diferentes tipos de locales. Tipo de local Aconsejado m3/h por persona Mínimo Oficinas 85 35 El dato de la tabla se debe multiplicar por el nº de personas, por tanto: V 3 V = 85 * 22 = 1870m / h Se supone que el factor de by-pass es f=0,3; el calor sensible será: Q SV = 0,33fV V t = 0,33 * 0,3 * 1870 * 3,6 = 666, 5W MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-76/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor latente B1. Calor latente debido al aire de infiltraciones Como se ha indicado en el apartado del cálculo de la carga sensible, no se consideran infiltraciones, por no existir puertas exteriores MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-77/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor latente B2. Calor latente generado por las personas que ocupan el local Cuadro de actividad Oficinista con actividad moderada Calor Q1 emitido por las personas en W 28ºC 27ºC 26ºC 24ºC Sensible Latente Sensible Latente Sensible Latente Sensible Latente 52 81 58 76 64 70 70 58 Q LP = Q * nº personas = 58 * 22 1276W 1 = MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-78/81

III. CALCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE Solución ejemplo 1. Cálculo partidas calor latente B4. Calor latente procedente del aire de ventilación Se aplica la fórmula Q LV = 0,84fV V W = 0,84 * 0,3 * 1870 * 3,9 = 1837, 8W MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-79/81

Solución ejemplo 1. Suma de partidas Las cargas sensible y latente totales serán la suma de cada uno de los apartados calculados anteriormente: Carga sensible efectiva total Radiación acristaladas Transmisión-radiación superficies opacas Transmisión Personas Iluminación Ventilación TOTAL superficies Carga latente efectiva total Personas Ventilación TOTAL 3384 W 1142 W 1535,8 W 1540 W 6250 W 666,5 W 14.518,3 W 1276 W 1837,8 W 3113,8 W MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-80/81

Solución ejemplo 1. Carga efectiva total Para saber la carga efectiva total se suman la sensible y la latente: Q TOTAL = Q + Q = 14518,3 + 3113,8 = 17632, 1W S TOTAL L TOTAL MSFC203_INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN Y VENTILACIÓN 03-81/81