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II MÁSTER ENERGÍA SOLAR Y 1

RENOVABLES

ENERGIA SOLAR TÉRMICA II

SESIÓN 1SESIÓN 1:PROGRAMA DEL CURSO.SISTEMAS DE CALEFACCIÓN.

ÉBIENESTAR TÉRMICO.CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN.CÁLCULO DE LA DEMANDA DE CALEFACCIÓN INTRODUCCIÓN A LACALEFACCIÓN. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA.

PROFESOR: ABRAHAM RUIZ [email protected]

1. INDICE DE CONTENIDOS DEL CURSO

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SESIÓN 1:

PROGRAMA DEL CURSO.

BIENESTAR TÉRMICOBIENESTAR TÉRMICO.

SISTEMAS DE CALEFACCIÓN.

CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN.

CÁLCULO DE LA DEMANDA DE CALEFACCIÓN.

INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA.

ÓSESIÓN 2:

INSTALACIONES DE RADIADORES.

INSTALACIONES DE SUELO RADIANTE. COMPONENTES Y MONTAJE.INSTALACIONES DE SUELO RADIANTE. COMPONENTES Y MONTAJE.

CÁLCULO Y DISEÑO DE INSTALACIONES DE SUELO RADIANTE

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 1


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SESIÓN 3:

DISEÑO DE INSTALACIONES DE RADIADORES.

SESIÓN 4SESIÓN 4:

DISEÑO DE INSTALACIONES DE SUELO RADIANTE .

SESIÓN 5:

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN PARA PISCINAS.

CÁLCULO DE LA DEMANDA EN PISCINAS.

ÓSESIÓN 6:

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN.

CLIMATIZACIÓN SOLARCLIMATIZACIÓN SOLAR.



4

SESIÓN 7:

COMPONENTES DE INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN SOLAR.

SESIÓN 8SESIÓN 8:

SIMULACIÓN ENERGÉTICA.

SESIÓN 9:

CÁLCULO Y DISEÑO DEL ÁREA DE CAPTADORES PARA INSTALACIONES COMBINADAS: ACS + CLIMATIZACIÓN + CALENTAMIENTO DE PISCINAS.

SESIÓN 10SESIÓN 10:

ANÁLISIS ECONÓMICO DE UNA INSTALACIÓN.

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA EN INSTALACIONES INDUSTRIALES.

PRESUPUESTOS



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EVALUACIÓNEVALUACIÓNEVALUACIÓN CONTINUA MEDIANTE SUPUESTOS

ÁPRÁCTICOS Y EJERCICIOSSUPONE UN 20% DE LA NOTA (+)

ÓPROYECTO INSTALACIÓN.


2. BIENESTAR TÉRMICO

2.1. INTRODUCCIÓN

d d d b l

6

2.1. INTRODUCCIÓN

Esta demostrado que ciertas condiciones ambientales proporcionan una sensación placentera: entre 20°C y 24°C y un 50% de humedad relativa.

Es evidente que la temperatura es uno de los parámetros a considerar enEs evidente que la temperatura es uno de los parámetros a considerar en climatización.



2.1. INTRODUCCIÓN

b d b á d bl l

7

2.1. INTRODUCCIÓN

Un ambiente seco produce un ambiente más agradable, pero implica ciertos problemas: sequedad de las mucosas , exceso de electricidad estática, etc.

Un ambiente húmedo es síntoma de sensación de ahogo, con el agravante de que no se evapora fácilmente el sudor corporal.

A í l h d d f li i ióAsí pues, la humedad es otro factor a tener en cuenta en climatización.



2.1. INTRODUCCIÓN

l d d l l ó d

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2.1. INTRODUCCIÓN

El ruido produce severas molestias, ej: una instalación ruidosa en una biblioteca provocaría el que la gente no acudiera a esta. Luego este es otro factor a tener en cuenta en climatización.



2.1. INTRODUCCIÓN

l d ll ó l

9

2.1. INTRODUCCIÓN

El aire puede llevar agentes patógenos, polvo o ciertos componentes olfativos que es necesario eliminar. Una correcta ventilación y purificación del aire es imprescindible para asegurar unas condiciones de bienestar y salubridad.



2.1. INTRODUCCIÓN

El t l d t 4 factores d á l l i

10

2.1. INTRODUCCIÓN

El control de estos 4 factores, nos darán la clave para conseguir un ambiente de confort o bienestar. No obstante, debido a la dificultad que presentan su control riguroso, la temperatura y el control de humedad son los prioritarioshumedad son los prioritarios.Existen dos líneas de actuación para conseguir el control de los factores indicados anteriormente:

La climatización pasiva:Pretende conseguir un ambiente de confort empleando medios naturales: un diseño arquitectónico eficaz, utilización de energías naturales (solar para calefacción en invierno)calefacción en invierno), …

La climatización activa:Emplea medios mecánicos para impulsar el aire o el agua de instalaciones, equipos eléctricos, …, es decir emplea mecanismos artificiales y másequipos eléctricos, …, es decir emplea mecanismos artificiales y más agresivos, aunque eficaces.

El Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios nos remite a su instrucción 1.1 donde se regulan las condiciones de gbienestar.



2.2. CALOR GENERADO POR EL CUERPO HUMANO

L í l h “f i ”11


La energía para que el cuerpo humano “funcione” se extrae mediante ciertas reacciones químicas.Los factores que influyen en la producción de calorLos factores que influyen en la producción de calor corporal son:

Sexo (hombre o mujer).El t ñ d lEl tamaño del cuerpo.Actividad desarrollada (sentado, corriendo, andando).

Es evidente que del calor generado por el cuerpo humanoEs evidente que del calor generado por el cuerpo humano solo es útil el empleado en la producción de trabajo, y el resto es expulsado por el cuerpo.E t tid d d l d i t i lEsta cantidad de calor es de suma importancia en el dimensionado de instalaciones de climatización. Normalmente se emplean valores medios y aproximados. En la siguiente tabla se indican algunos valores usuales:




L í l h “f i ”12


La energía para que el cuerpo humano “funcione” se extrae mediante ciertas reacciones químicas.Los factores que influyen en la producción de calorLos factores que influyen en la producción de calor corporal son:

Sexo (hombre o mujer).El t ñ d lEl tamaño del cuerpo.Actividad desarrollada (sentado, corriendo, andando).

Es evidente que del calor generado por el cuerpo humanoEs evidente que del calor generado por el cuerpo humano solo es útil el empleado en la producción de trabajo, y el resto es expulsado por el cuerpo.E t tid d d l d i t i lEsta cantidad de calor es de suma importancia en el dimensionado de instalaciones de climatización. Normalmente se emplean valores medios y aproximados. En la siguiente tabla se indican algunos valores usuales:



2.3. BALANCE ENERGÉTICO ALREDEDOR DEL CUERPO HUMANO

El l t bóli d id l h Q d b d

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El calor metabólico producido en el cuerpo humano Qm debe de ser igual al calor disipado por convección, conducción y radiación, conjunto que denominamos Qt, más el eliminado por evaporación, Qe más el calor acumulado Qa:Qe, más el calor acumulado, Qa:

Qm=Qt+Qe+QaEl calor almacenado en el cuerpo esta sujeto a pequeñas variaciones muy frecuentes, pero para un periodo de tiempo mas o menos largo su limite tiende a ser nulo, ya que de lo contrario la temperatura interna aumentaría o disminuiría con efectos nocivos

l l dpara la salud.Por lo tanto podemos asumir que el calor metabólico del cuerpo humano es disipado al ambiente mediante mecanismos de

ó l d d d levaporación y los denominados en Qt. Teniendo en cuenta que el ser humano transmite a través de la piel un 88% del calor total y el resto, un 12%, a través de los pulmones, podemos determinar la i fl i d Qt Q l l t bóliinfluencia de Qt y Qe en el calor metabólico.




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No hay que desdeñar una componente psicológica en el mecanismo de adaptación del hombre al medio exterior. Así, por ejemplo las condiciones típicas de confort quepor ejemplo las condiciones típicas de confort que consideramos comunes no serán aceptadas por gente que vive en el trópico, ya que están acostumbrados a otras condiciones.

El calor metabólico se mide en met, 1met= 58,2 w/m2 que equivale al calor emitido por una persona media de 1,80 m con

d 70k l l fi iun peso de 70kg en reposo al que se le supone una superficie corporal de 1,9 m2.

El aislamiento térmico del vestido se mide en clo 1 clo =El aislamiento térmico del vestido se mide en clo, 1 clo = 0,155m2K/W. En la tabla adjunta se indican algunos valores característicos de vestimenta.




No hay que desdeñar una componente psicológica enp g

2.4. TEMPERATURA EFECTIVA


Para conseguir un estado de confort y bienestar es necesario regular dos variable: temperatura y humedad.

Si condensamos estos dos factores en uno podemos emplear elSi condensamos estos dos factores en uno, podemos emplear el concepto de temperatura efectiva, TE, que definiremos como un índice que expresa el efecto compuesto de la temperatura del aire y la humedad relativa sobre el cuerpo.

Para determinar la temperatura efectiva del aire se suelen emplear áb áfiábacos o gráficos:


2.5. CONDICIONES DE BIENESTAR O CONFORT


2 1 5 1 I t d ió2.1.5.1. Introducción.El bienestar se determina experimentalmente sometiendo algunos sujetos a diferentes condiciones. Los resultados se recogen en los denominados diagramas de confort.Existen varios diagramas, pero el más utilizado es el confeccionado por ASRHAE.El significado de las líneas 1, 2, 3, y 4 es:

1. Ligeramente fresco.

2. Confortable.. Confortable.

3. Ligeramente caluroso.

Caluroso.

La zona comprendida entre las líneas 1 y 3 marca el área que corresponde a la llamada zona de confort.

Ejemplo: Determina el bienestar térmico de las siguientes condiciones interiores:T=25°C 50% Hr / T=30°C 40%Hr /T=20°C 60% Hr.




2.1.5.2. Efecto de la distribución de temperaturas.En una habitación cerrada la distribución de temperaturas no es uniformeuniforme.

La distribución de temperaturas depende del tipo de sistema de climatización empleado, y afecta más al proceso de calefacción.

Una distribución ideal de temperatura es aquella en la que la temperatura es uniforme.

Lo optimo es que no exista mucha diferencia de temperatura entre lasLo optimo es que no exista mucha diferencia de temperatura entre las zonas más sensibles del cuerpo humano: pies y cabeza.

Es importante evitar los fenómenos producidos por superficies frías como ventanas: condensaciones y alteraciones en la distribución de temperaturas.




2 5 3 Efecto de la velocidad del aire2.5.3. Efecto de la velocidad del aireEl aire moviéndose produce una sensación molesta.En una habitación cerrada podemos tener movimiento de aire debido a las corrientes de convección, o bien, cuando se trata de instalaciones de aire acondicionado, al chorro de , , ,aire frío o aire caliente que se introduce en el local por las rejillas o los difusores. Las corrientes de convección son producidas por las diferencias de temperatura que ocasionan diferencias de densidad. Las corrientes de convección producen un movimiento típico del aire que sube y baja continuamente. p q y jCuando se trata del aire impulsado a un local, aire frío en verano y caliente en invierno, debe hacerse con la velocidad adecuada, para que el aire se mezcle convenientemente con el de la habitación, pero sin que ocasione molestias a los usuarios. La velocidad media admisible del aire en los ambientes se calculará a partir de:La velocidad media admisible del aire en los ambientes se calculará a partir de:

a)Con difusión por mezcla:c=0,01t‐0,07

b)Con difusión por desplazamiento:c = 0,01t‐0,10

siendo t la temperatura seca y c la velocidad media admisible en m/s.




2 1 5 4 C lid d d l i i t i2.1.5.4. Calidad del aire interiorEn un local cerrado se producen gases, humos, olores que pueden ocasionar molestias, e incluso, pueden ser perjudiciales para la salud. No basta con enfriar o calentar el aire de una habitación es necesarioNo basta con enfriar o calentar el aire de una habitación, es necesario ventilarla. Entendemos por ventilación, la introducción de aire fresco, no contaminado Este aire deberá someterse a un tratamiento previocontaminado. Este aire deberá someterse a un tratamiento previo antes de introducirlo en el recinto: filtrado, secado, etc.; dependerá de las condiciones y del proceso que estemos realizando. La calidad del aire interior y de ventilación viene determinada por la IT y p1.1. A este respecto hay que advertir que, en determinadas circunstancias, hay que recuperar la entalpia del aire de ventilación e incluso a utilizar el aire exterior para un enfriamiento gratuito del local. La IT 1.2.4.5 establece las condiciones para proceder obligatoriamente a determinadas recuperaciones de energía según se trate de un sistema de climatización de un u otro tipo.




La degradación del aire interior se debe a más de una causa LasLa degradación del aire interior se debe a más de una causa. Las principales son:

Disminución del oxígeno y aumento del dióxido de carbono. Esto es debido a la respiración de los seres vivos y al quemado de cigarrillos.a la respiración de los seres vivos y al quemado de cigarrillos.Emisión de sustancias tóxicas o molestas, debido a los cigarrillos.Vapor y gases debidos al sudor y a la descomposición metabólica de los alimentos.Emisión de disolventes de pinturas o barnices en salas expositoras, etc.

Para contrarrestar esta degradación del aire, es necesario ventilar el g ,local. Esta ventilación puede ser:

Natural: cuando se produce una renovación del aire a través de rendijas, ventanas, puertas.

f l d l l ó f d l dArtificial: cuando la ventilación se fuerza mediante ventiladores u otros elementos mecánicos, con la introducción de aire exterior y la extracción de aire interior.




d d d d l ó d b d l lLa cantidad de aire de ventilación que debe introducirse en un local depende de muchos factores, pero los más importantes son el número de personas, si son o no fumadoras y de la actividad que realicen.

El aire de ventilación es aire exterior, tratado o no, que se introduce en el local, con la finalidad de renovar el aire de recirculación que se utiliza en el sistema del aire acondicionadoutiliza en el sistema del aire acondicionado.




2.1.5.5. Ruidos y vibracionesLos ruidos y vibraciones de la maquinaria de la instalaciones pueden afectar el bienestar de los usuarios por lo que el RITE mediante la ITafectar el bienestar de los usuarios, por lo que el RITE mediante la IT 1.1.4.4 regula los máximos permitidos.


3.1. INTRODUCCIÓN

3. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

l f b d f dPara calefactar un ambiente de forma pasiva existen dos estrategias: evitar las pérdidas hacia el exterior e incrementar las ganancias de calor. A veces, aún aplicando estos principios no es suficiente y esto conlleva a la necesidad de usar sistemas de calefacción artificiales. La correcta aplicación de estos principios desde etapas tempranas de proyectos disminuirán los requerimientos de calefacción para lograr condiciones de q p gconfort. Esto se reflejará en una reducción del consumo de energía, de los costos de funcionamiento, y por lo tanto un ahorro por parte del usuario.

CALEFACCIÓN E l té i t l l t lCALEFACCIÓN: Es el proceso térmico que controla solamente la temperatura de bulbo seco de un local durante el periodo frío. Por lo tanto los sistemas de calefacción generan únicamente calor.



3.1. INTRODUCCIÓN



3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

Estos sistemas pueden ser a la vez, Sistemas Directos o Sistemas por Acumulación


3. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN3.2. CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN

ll l f é á l d l l

3.2.1. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL

Son aquellos en que la fuente térmica está centralizada en un solo lugar.



d d l l l


Condicionantes del localLocales de poca altura (máx. 4 m), alcance 4‐6 m dependiendo del tipo de cerramientos

Uso del localControl individual: manual o a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperatura ambientecon sensor de temperatura ambiente.

RespuestaNo depende de la inercia del cerramiento sino de la inercia del equipo que es baja, brindando una rápida respuesta. Entran rápidamente en régimen.




Son en todo igual a los radiadores, salvo que cubren toda la longitud del local a g , q gacondicionar, se deben colocar a 10 o 15 cm. del piso para que permita la entrada del aire.



d d l l l


Condicionantes del localLocales de poca altura (máx. 4 m), alcance 4‐6 m dependiendo del tipo de cerramientos

Uso del localControl individual: manual o a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperatura ambientecon sensor de temperatura ambiente.

RespuestaNo depende de la inercia del cerramiento sino de la inercia del equipo que es baja, brindando una rápida respuesta. Entran rápidamente en régimen.




Aquí el intercambio de calor se da por convección forzada (poseen un serpentín y q p (p p yventilador interno).



C di i d l l l


Condiciones del localSólo para grandes ambientes y locales de grandes alturas.

Sistema no apto para viviendas.

Consiste en un ventilador, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor y un gabinete con aletas directrices.

Se aplica en espacios de gran volumen donde es necesario hacer llegar el aire li i di i i di ifi l lcaliente a cierta distancia e impedir que se estratifique en las zonas cercanas al

cielorraso.

Uso del localControl individual a través de una válvula reguladora de caudal de agua con sensor de temperatura ambiente.

RespuestaL ió f d it di i i l i li t h i b j l l ióLa convección forzada permite dirigir el aire caliente hacia abajo, lo cual con convección natural no es posible.

Baja inercia térmica del equipo logrando una respuesta rápida.




Es similar a un termoventilador de mayor tamaño, consiste en un gabinete de y , gformato vertical u horizontal que contiene un ventilador de alta presión, un serpentín por donde circula agua caliente o vapor o una batería eléctrica y un filtro de aire. Realiza la distribución del aire por conductos. Se aplica en

i d l d d i h ll l i liespacios de gran volumen donde es necesario hacer llegar el aire caliente a varios puntos alejados entre si. El aire es introducido al espacio a través de rejillas o difusores especialmente diseñados.

Se distinguen los conductos de inyección de aire al espacio, los de extracción de aire, los de retorno de aire y los de toma de aire exterior.

El retorno del aire del ambiente acondicionado es necesario a los efectos de lograr un aprovechamiento energético. Debido a que la cantidad de aire circulado no se contamina totalmente, es posible retornar parte del aire inyectado y complementarlo con aire exterior.



d d l l l


Condiciones del local

Debido a que la distribución de calor se da por conductos (inyección y retorno), se requieren los espacios necesarios para albergarlose o o), se equ e e os espac os ecesa os pa a a be ga os

No poseen control individual, por lo cual se debe recurrir a zonificaciones: colocación de más de un equipo según las diferentes

di i t V ifi iócondicionantes. Ver zonificación.

Respuesta

Debido a su baja inercia la respuesta es inmediata uniformizando laDebido a su baja inercia, la respuesta es inmediata uniformizando la temperatura del aire.




RADIANTES:



d l l l


Uso del local

El control individual, si bien es posible, es muy difícil lograr resultados satisfactorios en los tiempos necesarios.sa s ac o os e os e pos ecesa os

Las losas de piso poseen la ventaja de una distribución de temperaturas más uniforme debido al movimiento ascendente del aire li tcaliente.

Respuesta

Son recomendables para edificios de gran inercia térmica Mejoran lasSon recomendables para edificios de gran inercia térmica. Mejoran las asimetrías radiantes (no cuando existen grandes superficies vidriadas).



f é á l l l d

3.2.2. SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES

La fuente térmica está en el local a acondicionar, sin requerir para su funcionamiento instalaciones auxiliares.

Fuentes de energía: electricidad, gas, gasóleo.Fuentes de energía: electricidad, gas, gasóleo.

Convectivos

Convectores naturales

A gas de tiro balanceado

Eléctricosi i lé iCon resistencia eléctrica expuesta

Radiadores de aceiteTubos aleteados o zócalos convectoresTubos aleteados o zócalos convectores



f d l d


Convectores forzados: termoventiladores

Eléctricos. Hay de dos tipos: Los portátiles con resistencias eléctricas de entrega de calorLos portátiles con resistencias eléctricas de entrega de calor instantánea y los de acumulación que contienen elementos de alto calor específico con poder de acumulación de calor por determinado tiempodeterminado tiempo.A gas (sólo recomendables en locales donde sea obligatorio la ventilación forzada, debido a la combustión dentro del local a acondicionar que genera monóxido de carbono y vapor de agua).



d


RadiantesSuelo radiante : se sustituye la tubería de agua por un cableado independiente para cada local, lo que permite el control individual de la temperatura de cada ambiente. Este control presenta la misma dificultad de respuesta que la mencionada para los sistemas centrales debido a la alta inercia térmicainercia térmica.

Paneles radiantes eléctricos

Tubos radiantes a gas para grandes ambientes (industriales o comerciales) y para espacios exteriores. En los espacios interiores el calentamiento de las superficies expuestas a los paneles calienta el aire adyacente mejorando las condiciones térmicastérmicas.


4. CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN

4.1. INTRODUCCIÓN

l é d l ál l d l d dEl método para el cálculo de las necesidades de calefacción utilizado contempla la existencia de dos cargas térmicas, la carga térmica por transmisión de calor a través de los cerramientos hacia los locales no climatizados o el exterior, y la carga térmica , y gpor enfriamiento de los locales por la ventilación e infiltración de aire exterior en los mismoslos mismos.

Normativamente, el cálculo de la carga de calefacción o perdidas invernales viene determinado por la UNE EN 12831. Para la cual se puede utilizar lo establecido en el CTE‐HE1 referente al cálculo de las características térmicas de la envolvente térmica del edificio.



4 2 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN4.2. CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR:



4 2 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

Ó

4.2. CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

APLICACIÓN DE LOS MECANISMOS DE TRANASFERENCIA DE CALOR A UN CERRAMIENTO OPACO:



4 2 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

é ó d

4.2. CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN

La carga térmica por transmisión se determina como sigue:

Q U S (Ti t i T t i )Q=U∙S∙(Tinterior‐Texterior)

Donde:Donde: Q es la carga térmica por transmisión (W)

U es el coeficiente global de transmisión de calor del muro (W/m2 ºC).

S es la superficie del muro expuesta a la diferencia de temperaturas en m2.

tinterior la temperatura proyectada en el local calefactado (ºC)

texterior es la temperatura del exterior o local no calefactado (ºC)texterior es la temperatura del exterior o local no calefactado (ºC)




MÁSTER ENERGÍA SOLAR Y RENOVABLES UMH ‐ SESIÓN 2: SISTEMAS DE CALEFACCIÓN ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II ‐ SESIÓN 1


4 3 CARGA TÉRMICA POR VENTILACIÓN

é l ó f l ó d

4.3. CARGA TÉRMICA POR VENTILACIÓN

La carga térmica por ventilación o infiltración de aire exterior se determina como sigue:

Q(kW)=0,34∙V∙(tinterior‐texterior)

Donde: V es el caudal de ventilación (m3/h) .

0,34 es el calor específico del aire en base al volumen.

El caudal de ventilación lo obtenemos del CTE‐HS3 para residencial y del RITE para el resto de edificaciones.p



4 3 CARGA TÉRMICA POR VENTILACIÓN

Ó

4.3. CARGA TÉRMICA POR VENTILACIÓN

EJEMPLO VENTILACIÓN VIVIENDA:


2 3 CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN


2.3. CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN.2.3.3. CARGA TÉRMICA POR VENTILACIÓN.

ÓEJEMPLO VENTILACIÓN VIVIENDA:

Caudal de ventilación mínimo exigido:

Dormitorios dobles: 3 6 ocupantes*5 l/sDormitorios dobles: 3 6 ocupantes 5 l/s 30 l impuls

Sala de estar – comedor: 1 6 ocupantes*3 l/s 18 l impuls

Aseos y cuartos de baño: 2 2 locales*15 l/s 30 l extrac

Cocinas: 1 11 m2*2 l/s 22 l extrac

Q impulsión=48 l/s

Q extraccion=52 l/s

Por tanto, la ventilación mínima deberá quedar fijada en 52 l/s



4.4. PROBLEMAS

EJERCICIO VIVIENDA:

Calcular la demanda de calefacción de la siguiente vivienda situada en Alicante.Alicante.



4.4. PROBLEMAS

EJERCICIO VIVIENDA:

La vivienda está dividida en 8 dependencias, que son las siguientes:4 Dormitorios4 Dormitorios

1 Comedor‐sala de estar

1 Cuartos de baño

1 Cocina

1 Vestíbulo + pasillo

La vivienda posee además tres porches uno en la entrada principal otroLa vivienda posee, además, tres porches, uno en la entrada principal, otro en la parte anexa a la cocina y el último junto al comedor.

Las ventanas y puertas acristaladas son de doble vidrio con cámara de aire de 6mm. (U vidrio= 3,25W/m2K). Considerar todas las puertas como acristaladas.



4.4. PROBLEMAS

EJERCICIO VIVIENDA:


2 3 CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN


2.3. CÁLCULO DE LA CARGA DE CALEFACCIÓN.2.3.4. PROBLEMAS.

EJERCICIO VIVIENDA:

PAREDES:PAREDES:

SUELO: U=1W/m2


5. INRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA

5.1. CARGA TÉRMICA Y DEMANDA DE ENERGÍA. POTENCIA O ENERGÍA

DEMANDA: Suma de las cargas térmicas en un intervalo de tiempo

La curva de carga expresa la variación de la d d (b l d í ) l idemanda (balance de energía) en el tiempo (diferencia entre la energía que el edificio gana y la que pierde).La carga será distinta para cada instante (varían losLa carga será distinta para cada instante (varían los factores).Depende de las necesidades higrotérmicas y de calidad del aire de cada zonacalidad del aire de cada zona.Las instalaciones térmicas deben satisfacer la curva de demanda, ajustándose a la misma en lo posible.La potencia de la instalación se hace con la cargaLa potencia de la instalación se hace con la carga máxima (condiciones de diseño).El cálculo del consumo (energía final necesaria) se hace sumando las potencias instantáneas en el


hace sumando las potencias instantáneas en el intervalo de tiempo de funcionamiento.

5. INRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA

5.2. SIMULACIÓN ENERGÉTICA: ESQUEMA GENERALQ

Condiciones Diseño Condiciones exterioresarquitectónico

Sistemas Climatización

Modelo Edificio

Sistema de

ConfortInterior

Sistemas E.R.control Comportamiento

energéticoSimulación energética global

Análisis térmicos


5. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA

5.1. SIMULACIÓN ENERGÉTICA: ESQUEMA GENERAL

D t

Q

Datos climáticos

Descripción geométrica

Simulación(Software)

Resultados

‐ Consumo energético (Kwh)geométrica‐ Datos físicos- Parámetros de diseño

Consumo energético (Kwh)-Parámetros de comfort (PPD,PMV)-Demandas energéticas (Kwh)-Condiciones interiores (ºC, m/s)



5.3. CONCEPTOS BÁSICOS. CÁLCULO DE POTENCIA Y ANÁLISIS TÉRMICO

No es suficiente la determinación del pico de potencia para climatización

Hay una necesidad de evaluar el consumo energético del edificio y deHay una necesidad de evaluar el consumo energético del edificio y de sus sistemas de climatización

Para realizar un soporte a la decisión ( p.ej. Evaluación de p ( p jopciones arquitectónicas)

Para mejorar el diseño de los sistemas y su operación

Para evitar el sobredimensionamiento de las instalaciones:

Determinación de la máxima demanda

d l d d l á lAjuste de las dimensiones de las máquinas a la previsión de carga parcial

Para cumplir las normativas de la construcciónPara cumplir las normativas de la construcción



5.3. CONCEPTOS BÁSICOS. CÁLCULO DE POTENCIA Y ANÁLISIS TÉRMICO

Los cálculos de pico de potencia y energéticos están basados en los mismos principios, pero con diferentes propósitos:

Estimación del pico de potenciaEstimación del pico de potencia

Busca la carga máxima o la condición más desfavorable

Cálculos energéticos

Se focalizan en condiciones y consumos a lo largo de un año

Pueden incluir análisis de ciclo de vida



5.4. MARCO LEGISLATIVO

/ ( b d / ) b fDirectiva Europea 2001/0098 (Aprobada 12/2001) sobre Eficiencia Energética en Edificios

Medidas propuestasp pMetodología para definir estándares de comportamiento energético de edificios

Aplicación de esos estándares a edificios nuevos y existentesAplicación de esos estándares a edificios nuevos y existentes

Esquema de certificación energética para todos los edificios

Inspección y asesoramiento de calderas y aires acondicionados



5.5. FÍSICA DE LOS CÁLCULOS ENERGÉTICOS

l l d íResolver el transporte de energía y masa en:Fluidos: Aire (Newtoniano e incompresible)

Sólidos: paredes, cristales, etc….Sólidos: paredes, cristales, etc….

Ecuaciones de conservación:Masa

( ) 0vrr =ρ∇+

ρ∂

Momento

( ) 0vt

=ρ⋅∇+∂

gp)v(vt

)v( rrrr

ρτρρ+⋅∇+−∇=∇⋅+

∂∂

Energíat∂

( ) gq)v(vpgvqvuvvut

+⋅⋅∇+⋅∇−⋅+⋅∇−⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅−∇=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

∂∂ rrrrrr τρρρ

22

22




Mecanismos de transferencia de calor y masa

El movimiento de aire se induce por las fuerzas:

F t d bid l f t d l i tFuerzas externas debidas al efecto del viento(Diferencia de presión)

Fuerzas internas debidas a ventilación mecánicaFuerzas internas debidas a ventilación mecánica

Fuerzas internas debidas a diferencia de densidades (ventilación natural)

La transferencia de calor se produce por:

Conducción (transferencia de calor en sólidos)

Radiación (transferencia de calor entre superfícies)

Convección (transferencia entre sólidos y el aire)




El comportamiento térmico de un edificio depende de:

Lugar: Datos climáticos

Di ñ it tó iDiseño arquitectónico

Materiales (paredes, ventanas..)

Ganancias de calor internas: ocupantes iluminaciónGanancias de calor internas: ocupantes, iluminación, maquinaria, ordenadores

Horarios de uso

Equipo de calefacción y refrigeración



5.6. MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO

Método Hipótesis Resultados Requerimientos

Simplificado(analítico empírico)

Ecuaciones empíricasGráficos simplesResultados

Muy simpleCalculadora / PC(analítico, empírico) globales Calculadora / PC

Una zonaBalances energéticosSólo un nodo

Balances energéticosResultados

PC

detallados

Multizona Balances energéticos Red de nodos

Balances energéticosResultados d t ll d

PC

detallados

Zonal Método intermedio CFD y multizona

Distribuciones simples(temperatura/ flujos de aire)

PC, WS

flujos de aire)

CFD

Ninguna o simples para la turbulencia

Distribuciones detalladas(temperatura / velocidades)

PC, WS, superordenador

velocidades)



5.6. MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO

Tipo de cálculo Model Velocidadp

Métodos simplificadosUna zonaM lti

Muy rápido

M á idESTÁTICO

MultizonaCFD

Muy rápidoMuy rápidoRápido

Á

Una zonaMultizonaCFD

Muy rápidoRápidoLento

DINÁMICOCFD Lento



5.7. MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO: MÉTODOS SIMPLIFICADOS

Métodos estáticos

Ecuaciones analíticas o empíricas

Números basados en experiencia o en tablas

Valores totales o medios

Desventajas:

No análisis detallado

No análisis dinámicos anuales

Los errores pueden ser importantes

Métodos usados en los códigos técnicos de construcción

Código técnico opción simplificadaCódigo técnico opción simplificada




/CT‐79/CTE:

Cálculo de la KGNomenclaturaNomenclatura

E – exterior

N – adyacente a zona no climatizada

Q – techo o tejado

S – suelo

K – Coeficiente de transferencia de calor globalK Coeficiente de transferencia de calor global

S – Superfície de envolvente

SQSE

SSQQNNEEG SSSS

SKSKSKSKK

Σ+Σ+Σ+Σ

Σ+Σ+Σ+Σ=

·5.0·8.0·5.0·

SQSE SSSS




METODO GRADOS‐DIA UNE 10002‐88:

U d dí l d l ú d d lUn grado‐día es la suma del número de grados que la temperatura media diária (la media entre la máxima y la mínima) está por encima (para refrigeración) o por debajo (para calor) de p (p g ) p j (p )una temperatura de referencia

Heating degree‐days (HDD)Cooling degree‐days (CDD)

Sumado respecto un periodo anual indica la severidad climática




d é d l f óDemanda térmica de calefacción:

Transmisión por paredes

Q=86400∙Um∙Ae∙GD

Donde:

Q es la demanda de calefacción en un mes (J).

86400 es el numero de segundos en un día86400 es el numero de segundos en un día.

Um es el coeficiente de transmisión medio del edificio (W/m2ºC).

Ae es el area de la envolvente del edificio (m2)

GD es el Nº de grados día del més en base 15/15 (ºC∙día) o 20/20.


ENERGÍA SOLAR TÉRMICA II2 4 INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA2.4. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA.

2.4.6. MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO: METODOS SIPLIFICADOS.

MÁSTER ENERGÍA SOLAR Y RENOVABLES UMH ‐ SESIÓN 2: SISTEMAS DE CALEFACCIÓN



EJERCICIO:Obtener la demanda de calefacción por el metodo de grados dias del ejercicioplanteado anteriormente.




METODO UNE‐EN ISO 13790:2008

Eficiencia energética de los edificios. Cálculo del consumo de energía para calefacción de espacios. (ISO13790:2004) (Sustituye a: EN ISO 13790:2004).


5. INTRODUCCIÓN A LA SIMULACIÓN ENERGÉTICA5.8. MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO: MÉTODOS DINÁMICOS

(MULTIZONA)(MULTIZONA)

E - 1 0NERGY

DOE-2

ESP-rSolar-5TRNSYSSoftware de simulación

energética de edificios

TRACE 600

E-20-II & HAP

TRACE 600


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