Categor´ıa Descripci´on
ODA 4 Aire con altas concentraciones de part´ıculas y ga- ses contaminantes
ODA 5 Aire con muy altas concentraciones de part´ıculas
y gases contaminantes
Tabla 4.9: Tipos de calidad del aire exterior.
La principal fuente de contaminaci´on son los veh´ıculos que transitan por el Paseo de la Castellana. Esto, unido con la ausencia de precipitaciones y el aumento de temperatura, hace que se lleguen a valores de contaminantes muy por encima de sus valores medios, e incluso en ciertas ocasiones, sobrepasando el l´ımite permitido. Se incrementa el nivel de part´ıculas (polen) del aire debido a la vegetaci´on que rodea a la Escuela, si bien esto se produce principalmente en la estaci´on de primavera.
La categor´ıa que se ha considerado de aire exterior es la ODA 2por estar dentro de los par´ametros que se han medido y estudiado.
4.2.5.
Condiciones termohigrom´etricas deseadas
Recopilando todos los par´ametros hasta el apartado anterior comentados, se puede con- cluir con que la categor´ıa de aire interior que se quiere alcanzar y que as´ı est´a marcada en el RITE [2] es la IDA 2, y la de aire exterior es la ODA 2.
Los niveles requeridos para la correcta ventilaci´on son:
Tasa de ventilaci´on por persona 12,5 L/s o 45 m3/h
Concentraci´on de CO2l´ımite 500 ppm
Tasa de ventilaci´on por unidad de superficie 0,83 L/(m2·s)
En torno a estos valores se van a desarrollar los siguientes apartados para poder llegar a las condiciones deseadas y marcadas en la normativa.
4.3.
C´alculo de cargas t´ermicas
Se entiende por c´alculo de cargas t´ermicas como aquel estudio que se realiza, sobre un edificio u otro recinto cerrado, con el fin de obtener la potencia t´ermica que este intercambia
con el exterior debido a las diferentes condiciones higrot´ermicas que se dan tanto en el interior como en el exterior.
Con este c´alculo o estudio es posible dimensionar las m´aquinas de climatizaci´on para lograr aquellas condiciones de confort que se deseen.
Para este fin se tienen que analizar las caracter´ısticas f´ısicas del edificio en cuesti´on, tales como los muros (exteriores e interiores), los cerramientos o las oquedades realizadas en la envolvente (las ventanas y claraboyas).
4.3.1.
Tipos de carga
Se van a distinguir dos tipos de cargas: externas e internas.
Las denominadascargas externas son aquellas que provienen de fuentes exteriores a la zona a climatizar y penetran en ella a trav´es de procesos de transferencia de calor. Las m´as representativas son:
Intercambio de calor a trav´es de las paredes y ventanas
Intercambio de calor conductivo a trav´es de las paredes interiores Infiltraciones del aire exterior al espacio aclimatado
Por otro lado las cargas internas son aquellas que se encuentran presentes dentro del local produciendo tanto calor latente como sensible. Las m´as comunes y las que se van a considerar son:
Las personas Las luminarias
Los dispositivos el´ectricos (como el ordenador y el proyector)
4.3.2.
Ecuaciones y modelo matem´atico
Una de las principales clasificaciones de cargas hecha por la ASHRAE [11] es la de dividirlas en espacios, habitaciones y zonas. Unespacio es, por lo general, un volumen o sitio sin ninguna divisi´on f´ısica, tal como un muro. Unahabitaci´on es un espacio que est´a separado de otros mediante paredes (total o parcialmente). Si dicha habitaci´on est´a climatizada suele tener un control individualizado. Una zona es un espacio, conjunto de espacios o conjunto
4.3. C´alculo de cargas t´ermicas 25 de habitaciones con cargas de similares caracter´ısticas. Las zonas siempre est´an equipadas con sistemas de control individuales en caso de disponer de un sistema de climatizaci´on.
Figura 4.3: Esquema de un aula modelo. Intercambios de calor.
As´ı pues, siguiendo esta clasificaci´on, el siguiente paso es identificar los mecanismos de intercambio de calor que se dan en las distintas habitaciones. Para ello la ASHRAE [12] los clasifica en:
Ganancia de calor total qe Representa el calor total intercambiado por el volumen estudiado.
Carga de enfriamiento Qrc Es la tasa de eliminaci´on de calor que se tiene que dar para que se consiga una temperatura constante y una humedad relativa adecuada. Este valor es la suma de todos los intercambios de calor provenientes de la radiaci´on solar a los que se les a˜nade las fuentes de calor (como personas, dispositivos el´ectricos,. . . ) y se le sustrae los sumideros (elementos a una temperatura menor que la que se da en la sala, como puede ser una botella de agua).
Carga de calentamientoQrh Es la cantidad de calor que hay que suministrar a una habitaci´on para que esta est´e a una temperatura constante y a una humedad adecuada.
Tasa de extracci´on de calorQex Se define esta magnitud como la cantidad de calor extraida por el sistema de ventilaci´on. Coincide con la carga de enfriamiento cuando la temperatura es constante.
Carga del sistema de climatizaci´on Qc Es la cantidad de calor que el sistema de climatizaci´on aporta en cada momento. Se definen dos tipos:
• Carga de enfriamiento del sistema de climatizaci´on Qcc • Carga de calentamiento del sistema de climatizaci´on Qch
Balance t´ermico
En el interior del local se producen intercambios de calor conductivos, a trav´es de las paredes, suelo y techo en un instantet, que se van a representar porqi,t, para i= 1,2, . . . , m
superficies. La expresi´on para calcular el calor sensible puede expresarse como:
qi,t = hci·(Tr,t−Ti,t) + k X j=1 hij ·(Tj,t−Ti,t)
·Ai+Sir,t+Lir,t+Eir,t+Oir,t (4.2)
donde
hci es el coeficiente de pel´ıcula de la superficiei, en W/(m2·◦C)
hij es el coeficiente de transmisi´on de calor por radiaci´on entre dos superficies i y j en
W/(m2·◦C)
Tr,t es la temperatura de la habitaci´on en el instante t en ◦C
Ti,t es la temperatura de la superficie i en el instante t en◦C
Tj,t es la temperatura de la superficie j en el instante t en◦C
Ai es el ´area de la superficie i en m2
Sir,t es el calor equivalente a la radiaci´on solar absorbida por la superficie i en el instantet
en W
Lir,t es el calor equivalente a la radiaci´on proveniente de las luminarias absorbida por la
superficie ien el instante t en W
Eir,t es el calor equivalente a la radiaci´on proveniente de los dispositivos el´ectricos absorbida
por la superficie i en el instante t en W
Oir,t es el calor equivalente a la radiaci´on proveniente de los ocupantes absorbida por la
superficie ien el instante t en W
La ecuaci´on (4.2) se puede resolver num´ericamente mediante diferencias finitas al depen- der del tiempo.
Balance t´ermico del aire
El caudal m´asico de aire que entra a la habitaci´on por unidad de tiempo es ˙ms,t = ˙Vs,t·ρs,
4.3. C´alculo de cargas t´ermicas 27 de calor que se da entonces, aunando los vol´umenes de aire que ya hab´ıa anteriormente y el aire infiltrado ( ˙Vif,t), se puede expresar mediante:
˙ Vs,t·ρs·cpa·(Tr,t−Ts,t) = m X i=1 hci·Ai·(Ti,t−Tr,t)+ + ˙Vif,t·ρ·cpa·(To,t−Tr,t) +Sc,t+Lc,t+Ec,t+Oc,t (4.3) donde
Ts,t es la temperatura del aire tratado en el instante t medida en ◦C
To,t es la temperatura del aire exterior en el instante t medida en◦C
Sc,tes el el calor equivalente al intercambio convectivo entre la radiaci´on solar y la superficie
i en el instante t en W
Lc,t es el el calor equivalente al intercambio convectivo entre el calor generado por las lumi-
narias y la superficie i en el instante t en W
Ec,t es el el calor equivalente al intercambio convectivo entre el calor generado por los dis-
positivos el´ectricos y la superficiei en el instante t en W
Oc,t es el el calor equivalente al intercambio convectivo entre el calor generado por las per-