Balance Térmico de Invierno: Cálculo y Diseño de Instalaciones de Calefacción, Esquemas y mapas conceptuales de Instalaciones de Fluidos

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BALANCE

TÉRMICO

DE INVIERNO

INSTALACIONES II – CÁTEDRA: ING. ROSCARDI

ING. JAVIER ROSCARDI

ARQ. OSCAR PERROTTI

FADU - UBA

VERSIÓN 1

El Balance térmico de calefacción tiende a determinar la cantidad de calor que debe suministrarse a los locales para compensar las pérdidas que se producen en los mismos, manteniendo una temperatura interior de confort establecida. Sirve de base para el diseño de los dispositivos de calentamiento, y para el dimensionamiento completo de la instalación. B.T. CALEFACCIÓN 01 INTRODUCCIÓN

Transmisión Radiación Solar Iluminación Cocción Artefactos Plantas^ Ventilación Personas FUENTES EXTERNAS FUENTES INTERNAS FUENTES EXTERNAS E INTERNAS^01 INTRODUCCIÓN

CLIMATIZACIÓN (EQUIPOS DE AIRE, CALDERAS, INTERCAMBIADORES DE CALOR, TORRES DE ENFRIAMENTO) AGUA DE COSUMO( CALDERA, TANQUE INTERMEDIARIO, HIDROKITS) AIRE INTERIOR

ti

te

AIRE EXTERIOR HOJA HOJA (^) HOJA 1 2 3 01 INTRODUCCIÓN Q INTERIOR (^) EXTERIOR ti˃te ƴ^ ∆t αe αi

CONDUCCIÓN

CALOR SENSIBLE

RADIACIÓN

CONVECCION

TRANSPIRACIÓN

CALOR LATENTE

RESPIRACIÓN

TEMPERATURA 37ºC TEMPERATURA ˃ 37 ºC SE INVIERTE EL FENOMENO. EL CUERPO HUMANO CALIBRA Y REGULA (EVAPORACIÓN) DE LA SUPERFICIE DE LA PIEL Y LOS VESTIDOS AL AIRE DEL LOCAL CAPAS DE AIRE PEGADAS AL CUERPO BAJA SU DENSIDAD Y ASCIENDE AIRE FRESCO DEPENDE DE LA HUMEDAD DEL AMBIENTE. VARIAN LAS PROPORCIONES DE RADIACION, EVAPORACIÓN Y CONVECCIÓN

03 TEMPERARUTA DE XXI CONFORT INTERIOR

Hall y pasajes (privado) 18 º

Living comedor 18 º

Ba ñ os y toilette 22 º

Dormitorios 20 º

Negocios 15 º

Cocinas 13 º

Locales en sótano con calefacción 15 º

Í dem sin calefacción 10 º

Suelo bajo edificios calefaccionados 10 º

Í dem sin calefaccionar 5 º

Locales no calefaccionados 10 º

UNIDAD: ºC

04 PROCEDIMIENTO Qtrasm: Cantidad de pérdida de calor por transmisión (kcal/h): Q transm = S (m2) x K x Temp(ti – tex) (°C) Porcentaje de pérdida de calor por Orientación: N, NE y NO : 0 % E y O : 5 % S, SE y SO : 10 % N S O E Q trasm :(Kcal/h)

04 PROCEDIMIENTO

Qtrasm: Cantidad de pérdida de calor por transmisión (kcal/h):

Qtransm = S(m2) x K x Temp(ti – tex) (^) (°C) PARED CON VANO Superficie Pared Qtransm = S(m2) x Kpared x Temp(ti – tex) (^) (°C) Superficie Vidrio Qtransm = S(m2) x Kvidrio x Temp(ti – tex) (^) (°C) Kpared 0,15 ≡ 2, Kvidrio simple ≡ 5 Kvidrio dvh ≡ 2,80/2,

Qp =((4,5 x 2,6 m)- (2 x 2,20 m)) x 2,3 x 20 ºC

7,30 m2 x 2,3 x 20ºc

Qp =335,80 Kcal/ h

Qvi = (2,20 x 2 m) x 5 x 20 ºC

4,40 m2 x 5 x 20ºc

Qvi =440 Kcal/ h

Qtotal = Qp +Qvi+ Qorient

Qtotal = 335,80 Kcal/h +440 Kcal/h+ Qorient

En este ejemplo falta considerar Qorient y Qz servicio

Qae: Cantidad de pérdida de calor por infiltración de aire exterior (kcal/h)

Depende de la hermeticidad de las puertas y ventanas, y de la diferencia de presión entre el interior y el

exterior.

Qae = 0,3 x nº renov./hora x volumen local x (ti – tex)

El caudal de aire de infiltración se calcula en base a las renovaciones horarias del volumen del local

C = Nº Renovaciones x volumen m CLASE DE LOCAL (^) N º DE RENOVACIONES POR HORA

Una pared exterior con ventanal normal 1,

Dos paredes exteriores con ventana normal o grande 1,

Con más paredes exteriores con ventanas 2,

04 PROCEDIMIENTO Q ae :(Kcal/h)

04 PROCEDIMIENTO

Cuando el contorno del local limita con locales NO calefaccionados, se adopta su temperatura para

los casos comunes como el promedio entre la de diseño exterior e interior de acuerdo a la relación:

*Para el piso sobre tierra se adopta un valor pr á ctico K=1 (kcal/hm2 ° C), suponiendo una temperatura de

superficie de 10 ° C.

ti + tex ∆ t’ = 2

Temperatura del local interior

no calefaccionado (ºC).

PAREDES O TECHOS INTERIORES

No se considera transmisión de

calor entre locales

calefaccionados: ∆ t´ = 0

05 APLICACIÓN PLANTA N

Determinación del Valor Índice (VI) de los Locales o Unidades. VI = Q BT del Local o Unidad (Kcal/h) Volumen del Local (m3) Es la cantidad de calor que pierde un Local por cada m3 de su Volumen. Del Balance Térmico de las Unidades (o Locales) considerados, obtendremos un Valor Índice: V1, V2, V3, V4, …..etc. PASO 1 : VALOR INDICE (VI) 06 CÁLCULO TOTAL EDIFICIO Kcal/h m

VIP = ∑ VI de los Locales analizados (Kcal/hm 3 ) = (x) Kcal/hm 3 ∑ del N 0 de Locales VIP = VI 1 + VI 2 + VI 3 + VI 4 + … ..+ VIn (Kcal/hm 3 ) = (x) ) Kcal/hm 3 Cantidad de Locales (N 0 ) PASO 2 : VALOR INDICE PROMEDIO (VIP) 06 CÁLCULO TOTAL EDIFICIO PROMEDIO

{Q local = Volumen del Local (m3) x VIP (Kcal/hm3)} Estos valores se utilizan para el Cálculo de la Potencia Térmica de los Equipos Terminales a ubicar en los Locales del Edificio (Radiadores, Fan- Coil, Piso Radiante, etc.) para el Trabajo Práctico. ESTE ES EL VALOR DE LA POTENCIA TÉRMICA DEL/LOS EQUIPO/OS TERMINAL/ES PARA CALEFACCIONAR EL LOCAL. PASO 4 : CARGA TÉRMICA DE CADA LOCAL O UNIDAD 06 CÁLCULO TOTAL EDIFICIO Kcal/h

(VALOR APROXIMADO)

Es imposible que maquinas más pesadas

que el aire puedan volar – Lord Kelvin

Bibliografia

• “Sistemas de calefacción por agua caliente“. (Editorial Cesarini Hnos.) Ing. Néstor P. QUADRI.
• “Instalaciones de Aire acondicionado y Calefacción”. (Editorial Cesarini Hnos.) Ing. Néstor P. QUADRI.
• “Instalación de Aire acondicionado y Calefacción ”. Ing. V. DIAZ, R. BARRENECHE.