Intercambio de calor en los edificios, Quizzes of Dermatology

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INTERCAMBIO DE

CALOR EN LOS

EDIFICIOS

CONTROL AMBIENTAL 1

Procesos de intercambio de calor  Cuando estudiamos el equilibrio térmico del cuerpo humano, éste fue considerado como una unidad, el edificio puede considerarse de igual forma.  Su intercambio con el medio circundante lo realiza también a través de la conducción, convección, radiación y evaporación.  En este proceso intervienen además las fuentes de calor que contiene el edificio en su interior, tales como: los sistemas de iluminación artificial, las personas y los equipos domésticos.

Procesos de intercambio de calor

4. Ganancia interna de calor puede producirse por emisión calorífica del cuerpo humano, lámparas, motores y mecanismos. Se puede representar por Qi.
5. Puede producirse deliberadamente un aporte o eliminación de calor, utilizando alguna fuente externa de energía. El flujo calorífico de estos controles mecánicos se representa por Qm.
6. Si se produce evaporación en las superficies del edificio o dentro de él y se elimina el vapor se producirá un efecto de enfriamiento que se representará por Qe.

Procesos de intercambio de calor  El balance térmico se manifiesta así: Qi + Qs +- Qc +- Qv +- Qm – Qe = 0  Si la suma de esta ecuación es menor que cero (negativa), el edificio se enfriará.  Si la suma de esta ecuación es mayor que cero, la temperatura del edificio aumentará.

Conducción  Si se considera la pérdida de calor de un edificio: ΔT = Ti – To  Si se calcula la ganancia de calor en edificios con aire acondicionado: ΔT = To – Ti  Si la superficie está también expuesta a la radiación solar: ΔT = Ts – Ti  Donde Ti = temperatura interior.

Convección  El flujo calorífico por convección entre el interior de un edificio y el aire libre, depende de la ventilación.  Este intercambio puede deberse a una infiltración de aire involuntario o a una ventilación deliberada.  La ventilación se expresa en m³/seg.  La medida del flujo térmico de ventilación se realiza mediante la ecuación: Qv = 1,300 x V x ΔT  Donde: Q = medida del flujo calorífico de ventilación en W 1,300 = calor específico volumétrico del aire J/m³ grado C V = ventilación en m³/seg T = diferencia de temperatura en grados C

Radiación a través de ventanas  Si se conoce la intensidad de la radiación solar (I) que incide sobre el plano de la ventana, expresada como densidad de flujo energético (W/m²) solo habrá que multiplicarla por el área del vano (m²) para obtener el flujo calorífico en watios.  Esto daría el flujo calorífico a través de un vano sin vidrio.  Para ventanas se reduce este valor por medio de un factor de ganancia solar (θ) que depende de la calidad del vidrio y del ángulo de incidencia.  La ecuación del flujo calorífico solar es: Q = A x I x θ  Donde: A = área de la ventana en m² I = densidad del flujo calorífico de radiación en W/m² θ = factor de ganancia solar del vidrio de la ventana

Ganancia interna de calor  El desprendimiento de calor de un cuerpo es un aporte de calor para el edificio.  Se debe seleccionar la adecuada tasa de calor desprendido y multiplicarse por el número de ocupantes.  El resultado en watios será un componente significativo de Qi.  La cantidad total de emisión de energía de las lámparas eléctricas son un aporte interno de calor. También de las computadoras y cualquier otro aparato eléctrico.  Hay que añadir la potencia total de watios de todas los aparatos eléctricos en el edificio a la Qi.

Evaporación  La tasa de enfriamiento por evaporación sólo puede calcularse si se conoce la propia tasa de evaporación.  El calculo de perdida de calor por evaporación es muy difícil de lograrlo ya que depende de muchas variables, tales como: humedad disponible, humedad del aire, temperatura de la propia humedad y del aire y velocidad del movimiento de éste.  Normalmente en los cálculos no se tiene en cuenta la pérdida de calor por evaporación.  El enfriamiento por evaporación se utilizará para reducir la temperatura del aire cuando sea posible.

Cálculo de la pérdida o ganancia de calor  El propósito de este cálculo es para diseñar si se necesita o no calefacción o aire acondicionado y de que tamaño debe de ser.  Para nuestro clima, si lo manejamos adecuadamente no debemos de necesitar ningún equipo para que Qi + Qs +- Qc +- Qv +- Qm – Qe = 0

EJEMPLO 1

 Una oficina de 5.00 x 5.00 m y 2.50 m de alto. Esta en la esquina de un piso intermedio de un edificio. Al poniente es una pared de block de concreto de 15 cm, repellada y cernida, al sur tiene una ventana de 2.00 x 1.00 a la que no le pega el sol. En la oficina trabajan 3 personas, hay 4 bombillas de 100 wats y 2 computadoras. La temperatura en el exterior es de 25° C.  Qi + Qs +- Qc +- Qv +- Qm – Qe = 0  Qi = 4 x 100 w + 4 x 100 w + 2 x 300 W Qi = 1,400 w

EJEMPLO 1

 Qs = no pega el sol en la ventana  Qc = A x U x ΔT Ts = To + (I x a)/fo Qc = [(5 x 2.50 – 2 x 1)m² x (1.35 w/m²) + (2 x 1m²) x (4.48 w/m²)] x (25 – 27)° C + (5 x 2.5m²) x (1. w/m²) x [25 + (580 x 0.65)/10 - 27] ° C Qc = - 46.27 w + 35.70 w Qc = - 10.57 w  Qv = 1,300 x V x ΔT  V = (N x volumen de la habitación/ 3,600)  Qv = 1,300 x (4 x 5 x 5 x 2.50/3600) X (-2) Qv = - 180.55 w

EJEMPLO 2

 Una oficina de 5.00 x 5.00 m y 2.50 m de alto. Esta en la esquina de un piso intermedio de un edificio. Al poniente es una pared de block de concreto de 15 cm, repellada y cernida, al sur tiene una ventana de 2.00 x 1.00 a la que no le pega el sol. En la oficina trabajan 3 personas, hay 4 bombillas de 100 wats y 2 computadoras. La temperatura en el exterior es de 30° C.  Qi + Qs +- Qc +- Qv +- Qm – Qe = 0  Qi = 4 x 100 w + 4 x 100 w + 2 x 300 W Qi = 1,400 w

EJEMPLO 2

 Qs = no pega el sol en la ventana  Qc = A x U x ΔT Ts = To + (I x a)/fo Qc = [(5 x 2.50 – 2 x 1)m² x (1.35 w/m²) + (2 x 1)m² x 4.48 w/m²] x (30 – 27)° C + (5 x 2.5) m² x (1. w/m²) x [30 + (580 x 0.65)/10 - 27] ° C Qc = 120.03 w + 40.70 w Qc = 160.73 w  Qv = 1,300 x V x ΔT  V = (N x volumen de la habitación/ 3,600)  Qv = 1,300 x (2 x 5 x 5 x 2.50/3600) Qv = 45.14 w