1.1 Introducción. El confort ambiental.1.1 Introducción ... · calidad de ambientes interiores...

LECCION 1 CONFORT TÉRMICOLECCION 1 CONFORT TÉRMICO

1.1 Introducción. El confort ambiental. 1.1 Introducción. El confort ambiental. 1.2 Reglamentación del ambiente térmico. 1 3 Confort térmico 1.3 Confort térmico. 1.4 Parámetros que intervienen en la calidad ambiental térmica. 1 5 Variables que intervienen en el ambiente térmico 1.5 Variables que intervienen en el ambiente térmico. 1.6 Escalas de sensaciones térmicas. 1 7 Malestar térmico local 1.7 Malestar térmico local. 1.8 Procedimientos adaptativos.

Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 1

1.1 INTRODUCCIÓN. EL CONFORT AMBIENTAL.

ERGONOMÍA E t di d l i d l dif tERGONOMÍA: Estudio de las sensaciones de las personas en diferentes condiciones del entorno.

(POSIBLE RENTABILIDAD ECONÓMICA)(POSIBLE RENTABILIDAD ECONÓMICA)OBJETIVO DE UNA INSTALACIÓN DE ACONDICIONAMIENTO:

Crear un ambiente en el que los ocupantes estén satisfechosCrear un ambiente en el que los ocupantes estén satisfechos.

CALIDAD DE LAS INSTALACIONES:

P t j d i ti f h l t CLASE A B CPorcentaje de insatisfechos con el entorno: CLASE A, B, C

ADECUAR TÉRMICAMENTE => CONSUMIR ENERGÍA

OBJETIVOS:CONSUMIR EL MÍNIMO DE ENERGÍACONSUMIR EL MÍNIMO DE ENERGÍALOGRAR ADECUADO CONFORT AMBIENTAL



CALIDAD DE AMBIENTES INTERIORESCALIDAD DE AMBIENTES INTERIORES

AGENTES FÍSICOS

AGENTES QUÍMICOS

AGENTES BIOLÓGICOSFÍSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS

Í ÓBACTERIAS

VIRUS

CONFORT TÉRMICO

RUIDO

ÍLUMINACIÓN I.A.Q. OCUPACIÓN Y ACTIVIDAD

CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO

CONTAMINACIÓN EXTERIOR

TÉCNICAS DE CONTROLTÉCNICAS DE CONTROL



ÁPARÁMETROS A CONTROLAR POR LAS INSTALACIONES HVAC:

TEMPERATURA

É HUMEDAD DEL AIRE

VELOCIDAD DEL AIRE

CONFORT TÉRMICO

CALIDAD DEL AIRE INTERIOR:

C d l d i t i (Ai d ió )

RUIDO: Unidades exteriores (compresores)

Caudal de aire exterior (Aire de renovación)

Ventiladores de unidades interiores, etc.

ILUMINACIÓN: Cargas térmicas interiores.


1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.

CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN

REGLAMENTACIÓN ACTUAL

Terminología: Temperatura y humedad que proporcionen sensación de bienestar adecuada y suficiente a sus ocupantes.

Exigencia básica HE1 - Limitación de la demanda energética: Envolventecon características que limite la demanda energética paraconseguir bienestar térmico. Evitar puentes térmicos y problemashigrotérmicos (condensaciones).

Exigencia básica HE 2: Rendimientos de las instalaciones térmicas. Losedificios dispondrán de instalaciones térmicas para proporcionarbienestar térmico con adecuados rendimientosbienestar térmico con adecuados rendimientos.



Ó

RITE: Referencia a la UNE-EN ISO 7730-1996

REGLAMENTACIÓN ANTERIOR

INDICES UTILIZADOS:PMV: Voto Medio PrevistoPPD P j d P I i f hPPD: Porcentaje de Personas Insatisfechas.

CONDICIONES INTERIORES:

ZONA OCUPADA (Distancias en cm):


1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.RITE (Aprobado 20 de julio publicado el 29 de agosto de 2007):

IT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.

Parámetros que definen el bienestar térmico:Parámetros que definen el bienestar térmico:Temperatura seca del aire y operativa.Humedad relativa.Temperatura radiante media del recinto.Velocidad media del aire e intensidad de la turbulencia.

Actividad metabólica 1,2 met. Vestimenta de 0,5 clo en verano y 1 clo enActividad metabólica 1,2 met. Vestimenta de 0,5 clo en verano y 1 clo en invierno y un PPD entre el 10 y el 20%,.PROCEDIMIENTO DE LA NORMA UNE-EN ISO 7730.



RITE: ContinuaciónRITE: ContinuaciónIT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.

Para la velocidad del aire se considera:Para la velocidad del aire se considera:Depende del met, clo, Taire e Intensidad turbulenta.

CALCULO Taire (20 – 27 C) :Difusión por mezcla Int. Turb. 40 % y PPD 15 %:

0,07 [ / ]aireTV en m s , [ ]100

Difusión por desplazamiento Int. Turb. 15 % y PPD 10 %:

0,1 [ / ]100

aireTV en m s

us ó po desp a a e to t. u b. 5 % y 0 %:


100

1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.RITE: ContinuaciónIT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.Otros valores:

PROCEDIMIENTO PRESCRIPTIVO / PRESTACIONALPROCEDIMIENTO PRESCRIPTIVO / PRESTACIONAL

UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006)Ergonomía en ambiente térmico.

Determinación analítica e interpretación del bienestartérmico mediante el cálc lo de los índices PMV PPD lostérmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y loscriterios de bienestar térmico local.

UNE EN 13779 (Septiembre de 2005)UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)Ventilación de edificios no residenciales

CR 1752 (Diciembre de 1998).Ventilación de edificios: Criterios de diseño para el ambiente interior.



UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006)Ergonomía en ambiente térmico:

Determinación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante elDeterminación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar térmico local.


1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006): Ergonomía en ambiente térmico

Mayoría de los conceptos tratados en el tema.


y p

1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)

Ventilación de edificios no residenciales: Requisitos de prestaciones de los sistemas de ventilación y acondicionamiento de recintos.

APARTADO 6 3: AMBIENTE TÉRMICOAPARTADO 6.3: AMBIENTE TÉRMICO



Ventilación de edificios no residenciales

S d fi t t d l i t t di di tSe define temperatura del aire, temperatura media radiante y temperatura operativa.



Ventilación de edificios no residencialesEstablece disconfort por velocidad y corrientes de aire



CR 1752 (Diciembre de 1998)CR 1752 (Diciembre de 1998).Ventilación de edificios: Criterios de diseño para el ambiente interior.

CATEGORÍAS DE AMBIENTE TÉRMICO

Incluye malestar térmico local.


Incluye malestar térmico local.

1.3 CONFORT TÉRMICO.

D fi i ió d bi t té i C di ió d l t ti f ióDefinición de bienestar térmico: Condición de la mente que expresa satisfaccióncon el ambiente térmico en el que se encuentra. (Subjetivo).

PARÁMETROS CONTROLADOS Y NO CONTROLADOS:*Temperatura

¿Qué temperatura: del aire, operativa, radiante, etc....*Humedad. ¿Afecta mucho o poco?* Velocidad del aire* Velocidad del aire.* Vestimenta.* Metabolismo.* Asimetrías, turbulencia del aire, estratificación,........

EL CUERPO HUMANO: MÁQUINA TÉRMICA DE COMBUSTIÓN.Desarrolla trabajo.Disipa calor.

i l


Mantiene una temperatura corporal constante.

1.3 CONFORT TÉRMICO.BALANCE DE ENERGÍA:

RENDIMIENTO DE LA MAQUINA: TRABAJO/ENERGÍA muy pequeño

BALANCE DE ENERGÍA:

ENERGÍA CONSUMIDA = TRABAJO + CALORRENDIMIENTO DE LA MAQUINA: TRABAJO/ENERGÍA muy pequeño

CASI TODO SE DISIPA COMO CALOR



BALANCE ENERGÉTICOBALANCE ENERGÉTICO:

EV i ió d l t id d Q+Q+M=tE

resppielNVariación del contenido de

energía interna del cuerpo

MN: Metabolismo – trabajo

Qpiel: Intercambio de calor por la piel

Qresp: Intercambio de calor por respiración

E > 0: Sensación de calor= 0: Neutralidad térmica

t= 0: Neutralidad térmica< 0: Sensación de frío



EFECTOS DE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA.

ÉAUMENTO DEL CONTENIDO ENERGÉTICO(Sensación de calor)

VasodilataciónVasodilataciónMás pulsaciones (Velocidad de la sangre)Sudoración. (Disipación latente)

DISMINUCIÓN DEL CONTENIDO ENERGÉTICO(Sensación de frío)

VasoconstricciónMenos pulsaciones (Velocidad de la sangre)Menos pulsaciones (Velocidad de la sangre)Contracción de músculos y piel.Escalofríos


1.4 PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN LA CALIDAD AMBIENTAL TÉRMICA

Parámetros del ambiente:

Temperatura seca del airep

Humedad del aire (Presión de vapor)

Velocidad del aire

Instalación

Velocidad del aire

Temperatura radiante mediaCerramientos

Parámetros del cuerpo humano:

Calor a disipar (Metabolismo – trabajo)

Temperatura y superficie de piel

Humedad de la piel y % de superficie húmeda



Parámetros de la vestimenta:

Resistencia térmica (Temperatura superficial)

Permeabilidad al vapor de agua

Factor de aumento de la superficie del cuerpo.p p

Emisividad de la ropa.

Temperatura de la piel:



EVOLUCIÓN DE PÉRDIDAS CON TEMPERATURA DEL AMBIENTE


1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO

METABOLISMO Y TRABAJO MECÁNICO:(Diferencia proporciona calor a disipar para neutralidad térmica)

1 58 2 502 2metWm

kcalh m

,m h m

i lO A

VRQM 60))((77,023,0(*87,52 pielA

RQ Relación volumen de CO2 expirado y O2 inspiradoV es el volumen de oxígeno en l minuto

Eficiencia mecánica.V l t bóli t b l d

VO2 es el volumen de oxígeno en l minuto.

Valores metabólicos tabulados.Normalmente se considera W = 0 (conservador para carga térmica)

Temperatura de la piel según metabolismo: MT 6,17,35


MTm 6,17,35


VESTIMENTA:Modifica el intercambio desde la superficie de la piel.p p

KmhKm ··· 22

kcalKmh

WKmclo 18,0155,01

Valores de CLO: Tabulado siguiendo dos criterios:Valores de CLO: Tabulado siguiendo dos criterios:Combinación de vestimentas asignar índice de clo globalAsignar a cada prenda una resistencia en clo

IMPORTANTE: Permeabilidad de los tejidos al vapor de agua



SUPERFICIE DE LA PIELEcuación de Du Bois

725,0425,0 ··202,0 hmA En los balances energéticos, siempre se hace referencia a:g , p

por m2 de piel del cuerpo humano.



INTERCAMBIO CON EL ENTORNO: Intercambio radiante

Temperatura radiante media: 4

1

4n

iir TfT

Influencia similar a la temperatura seca del aire.

1

PARÁMETRO IMPORTANTE DE DISCONFORT:

Asimetría radiante entre paredes: (Efecto Ventana)



CERRAMIENTOS SOBRE TEMPERATURA RADIANTE:Perfiles de temperatura de los cerramientos.

AISLADO

T2 T3 T4 T5 T2 T3 T4 T5

SIN AISLARAISLADO

T1(Rd)

T int

3 4 5

T ent

3 4 5

T ent

T1(Rd)

T1(Rd)

Tint



INDICES AMBIENTALESINDICES AMBIENTALES:

Temperatura Operativa: (Indicada en el RITE)Temperatura media considerando el intercambio radiante y convectivo

ThTh ··

rc

rraco hh

ThThT

Si hc y hr son similares: To es la media entre la del aire y los cerramientos.

T Ef i ( fi )Temperatura Efectiva (o eficaz):Incluye la contribución de la humedad que afecta en el intercambio latente

ea SatTToe PPcTT 5,0



GRAFICO DE CONFORT:ANSI-ASHRAE

COORDENADAS

INVIERNO :18 ºC de T.B.H.

2 ºC de T R2 ºC de T.R. TEFECTIVA DE 20 a 23,5 ºC

VERANO :20 ºC de T.B.H.2 ºC de T.R.

T DE 23 a 26 ºCTEFECTIVA DE 23 a 26 CPoca influencia de la humedad

(Líneas verticales)



HUMEDAD DEL AIRE:Afecta sobre intercambio latente.

d bl di iNo detectable diferencia entre 30 y 70 %Límites admitidos 40 a 60 %

PARÁMETROS DE SALUD



ÉAMBIENTE INTERIOR Y CONSUMO ENERGÉTICO

Ejemplo de parámetro biológico: LEGIONELLANormativa: UNE 100.030 (Septiembre 2005)

RD 865-20013Efectos derivados:

La temperatura del ACS.Consumo de energía.Aspectos a tener en cuenta:

Diseño.Materiales.Limpieza.Mantenimiento.



VELOCIDAD DEL AIRE:Afecta sobre el coeficiente convectivo.

Velocidades establecidas para zona ocupada:

Verano Típicos de diseño: 0,18 m/sInvierno Típicos de diseño: 0,15 m/s

PARÁMETRO DE DISCONFORT:Turbulencia del aire.

(E i d t í i )(Equipos de anemometría muy precisos)

AMBIENTES DE TRABAJO: (Real decreto 486/1997)No calurosos: 0,25 m/sCaluroso y Sedentario : 0,5 m/sCaluroso y No Sedentario : 0 75 m/s


Caluroso y No Sedentario : 0,75 m/s

1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.

)TH, ,%T,VCLO,f(MET, = Confort radiantesecaaire

ECUACIONES EXPERIMENTALES:

Estudio estadístico:Estudio estadístico:

c - P*b + T*a = Y vs

Y: Escala de Sensaciones Térmicas (ASHRAE)

de 3 (muy frío) a +3 (muy caliente)de -3 (muy frío) a +3 (muy caliente)

a, b y c: Depende del sexo y tiempo de exposición al ambiente.

T b l d (D ió bl )Tabulados (Documentación tabla)

Solo depende de temperatura y humedad del ambiente



ECUACION DE FANGER: Balance energético.M-W = QP + Qr

Intercambios:RadiaciónConvecciónConvecciónRespiraciónDifusión de agua a través de la pielSudoración

DESEQUILIBRIO TÉRMICO: Causa de sensaciones térmicas (calor o frío).

DT = M-W = QP + Qr

VMP o PMV: Voto Medio Previsto.VMP o PMV: Voto Medio Previsto.Relacionado con el desequilibrio térmico

0280·3030· ·036,0 MeDTVMPInstalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 35

028,0·303,0· , eDTVMP


R l ió d l P t j d P I ti f h (PPI ó PPD)Relación del Porcentaje de Personas Insatisfechas (PPI ó PPD)Con el VMP.

42 ·033530·217909100 VMPVMP ·03353,0·2179,0·95100 VMPVMPePPI 100

70

80

90

30

40

50

60

PPI (

%)

0

10

20

30Tipo A -0,2<VMP<0,2 (PPI<6%)

Tipo B -0,5<VMP<0,5 (PPI<10%)-3 -2 -1 0 1 2 3

0

VMPTipo C -0,7<VMP<0,7 (PPI<15%)



Parámetros para poder utilizar el concepto del VMP:

PARÁMETRO LÍMITES UNIDADPARÁMETRO LÍMITES UNIDAD

Actividad metabólica 0,8 a 4 met

Grado de vestimenta 0 a 2 clo

Temperatura seca del aire 10 a 30 ºC

Temperatura radiante media de los cerramientos

10 a 40 ºC

Velocidad del aire en la zonaocupada

0 a 1 m/s

H d d l ti 30 70 %Humedad relativa 30 a 70 %



Si 5 % d i ti f hSiempre un 5 % de insatisfechos.

Importante: realizar medidas en la zona ocupadaImportante: realizar medidas en la zona ocupada.


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALM did d PPIMedida de PPI

MEDIR EN ZONA OCUPADA


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL

Ad á l PPI d l bi t té iAdemás al PPI de los ambientes térmicos.

ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE(Ej. Efecto de ventana)

CORRIENTES DE AIRE(Ej. Parálisis faciales)

ESTRATIFICACIÓN TÉRMICA EN LOCALES(Ej Sistemas de adecuada mezcla)(Ej. Sistemas de adecuada mezcla)

SUELO FRÍO O CALIENTE(Ej. Pies fríos y cabeza caliente)



ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE:Efectos por asimetría radiante de los cerramientos.

PPI Techo caliente Pared fría Techo frío Pared caliente

PPI = 5 % 4,5 10,5 14,0 22,5

PPI = 10 % 6,5 12,5 17,5 35,0



ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE:Efectos por asimetría

radiante de los cerramientosradiante de los cerramientos.



CORRIENTES DE AIRE:Efectos a controlar: Velocidad media del aire.Efectos a controlar: Velocidad media del aire.

Intensidad turbulenta.Temperatura del aire

Partes más sensibles a las corrientes: Nuca y Tobillos.

P t j d i ti f hPorcentaje de personas insatisfechas:

)·370143·()050)·(34( 62,0 vTuvTaPPI ).37,014,3()05,0) (34( vTuvTaPPI

vST n1 n1vTu

v iv

nv

1·1

iv vvn

S1

2·)1(

1


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALDIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:DIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:

T T T


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALDIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:DIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALSUELO FRÍO O CALIENTESUELO FRÍO O CALIENTE

Temperaturas recomendadas para pies desnudos

Acabado textil madera hormigón

Temperatura (ºC) 21 22 a 24 26


1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALSUELO FRÍO O CALIENTESUELO FRÍO O CALIENTE



Pretenden tener en cuenta el ambiente exterior:En invierno se soporta mejor el frío moderado.En verano se soporta mejor el calor moderadoEn verano se soporta mejor el calor moderado.

Se buscan temperaturas de neutralidad térmica para el ambiente.p pSe establecen límites para la temperatura:

Ej. Modelos de Nicols

222Tmmo

224min )22(18,020 eTmmoTn

2

22422

max )22(2,024Tmmo

eTmmoTn


1.8 PROCEDIMIENTOS ADAPTATIVOS.

MÉTODOS PARA EDIFICIOS NO ACONDICIONADOS:

UNE-EN 15251


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