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ACONDICIONAMIENTO HIGROTÉRMICO DE EDIFICIOS
Confort. Estrategias de diseño de la envolvente.
Climatización natural y artificial.
Ventilación, calefacción, refrigeración y aire acondicionado.
Taller de Materialidad III -Cátedra Dr. Arq. E. Di Bernardo - FAPYD - UNRJ. Vazquez - 2013
CONFORT
HigrotérmicosLuminososAcústicos
Factores OlfativosPsicológicosSocialesEstéticosFuncionales
BIENESTAR TERMICO Y METABOLISMO
Cuando los mecanismos naturales con que el cuerpo responde al medio externo no resultan suficientes para sentirse cómodo es deseable generar por medios artificiales una condición de mayor bienestar.
El cuerpo en reposo transfiere al ambiente 60 W/h, cuando despliega actividad o movimiento físico aumenta en forma proporcional.
Aporte que deberá considerarse en locales de gran concentración de personas y con actividad física.
CONFORT HIGROTÉRMICO
TemperaturaVelocidad del aireHumedad relativaEvapotranspiración
MET= 50 Kcal/hm² = 58 W/m2
CLO = 0,18 m²hºC/kcal = 0,155 m2K/W Consumo metabólico
Energía necesaria para realizar un trabajo. A más esfuerzo, más consumo metabólico.
Metabolismo basalEnergía necesaria para vivir. Calor aprovechado por el cuerpo para mantener una temperatura adecuada para los procesos orgánicos.
Aislamiento térmicoResistencia que tenga la vestimenta a la pérdida de calor y permeancia a la humedad.
Actividad sedentaria: 90 Kcal/h ≅ 105 W
1Clo 0.5 Clo
Fuente: Quaroni, N
CONFORT EN ESPACIOS INTERIORES
Indices de comodidad térmica ASHRAE 55 - 1981Porcentaje de personas confortables
Porcentaje de personas insatisfechas - MPVFuente: Fanger P.O.
TemperaturaInvierno: 18 a 23ºCVerano: 23 a 27ºC
HR 40 a 60 %
Velocidad del aire
En interioresInvierno: 0.0 a 0.2 m/sVerano: 0.2 a 1.1 m/s
En exterioresInvierno: 0.0 m/sVerano: 1.0 a 3.0 m/s
EvaporaciónEn interiores: 0 g/hEn exteriores: 60 a 100 g/h
PARÁMETROS HIGROTÉRMICOSCONDICIONES DE BIENESTAR
Climapresiones naturales
Diseño envolvente formal-material
Modos de habitarpresiones culturales
Extensión de la zona de confortGivoni, Baruch (1976). Man, climate and architecture. AppliedScience Publishers.
ESTRATEGIAS DE DISEÑOZONAS DE CONFORT HIGROTÉRMICO
Diagrama de confortOlgyay, Víctor (1963). Design with
climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton
University Press.
CLIMA Y CONFORT HIGROTÉRMICO - Rosario
CONFORT - Protección Solar
40
30
20
10
00 10 20155 25
temperatura de bulbo seco (ºC)
latit
ud (º
)
¿cuándo se necesita sombra?
33.0
21.7
( de acuerdo al criterio de A. y V. Olgyay )
tem
pera
tura
s (º
C)
0
5
10
15
20
25
30
35
E F M A M J J A S O N D
Rosario (latitud: 33ºS)
máximas
mínimas
21.7 ºC
tem
pera
tura
s (º
C)
0
5
10
15
20
25
30
35
E F M A M J J A S O N D
Rosario (latitud: 33ºS) Rosario (latitud: 33ºS)
tem
pera
tura
s (º
C)
0
5
10
15
20
25
30
35
E F M A M J J A S O N D
Área de sombra permanente y área de sombra ocasional.Graficado por J. C. Rall para nuestra latitud según el modelo de Olgyay.
COMPORTAMIENTO TERMICO DE LOS EDIFICIOS ENVOLVENTE
Régimen estacionario
Conductividad térmica
Resistencia térmica
Transmitancia media ponderada
Régimen periódico
Evolución dinámica de las variables
Coeficiente volumétrico de pérdidas
Coeficiente volumétrico de ganancias
Inercia térmica
Cap. caloríficaVariación cíclica de
las variables climáticasa lo largo del día
Impactos térmicos externos a través de la envolvente afectan las condiciones higrotérmicas en el interior.
Proceso de flujo de calor. Intercambio higrotérmico. Balance energético.
Importancia de los materiales para lograr equilibrios higrotérmicos en el interior.
INTERCAMBIO TÉRMICO
Intercambio radiante de onda larga al cielo y convectivo.
Resistencia térmica de la envolvente del edificio.
ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO
Producción de un microclima artificial en el que se controla, total o parcialmente, la temperatura, la humedad, la velocidad del aire y su calidad. Las instalaciones encargadas de dicho control son las denominadas de acondicionamiento térmico:
VentilaciónCalefacciónRefrigeración
PROCESO DE DISEÑO
Necesidades espaciales
Tipo de edificioSistemas de acondicionamientoEspacios técnicos
CONCEPCIONES DE DISEÑO
Instalaciones termomecánicaspor fachada
RELACIÓNTIPOLOGÍA EDIFICATORIA - ESQUEMA DE PENSAMIENTO
CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN
Adecuación del sistema a:Las exigencias de confortAl uso previsto (continuo, intermitente, horarios, formas de utilización)A los costos totales que incluyen la instalación, el funcionamiento, el mantenimiento y debieran incluir los costos ambientales.A la energía disponible en el lugar.A los requerimientos de la propia instalación sobre el diseño del edificio.
Correcta resolución de:Los criterios de elección del sistema y el proceso de dimensionado, considerando hipótesis de partida ajustadas al proyecto como:
Las condiciones exteriores y su variación a lo largo del tiempo.El rango admisible de variación en las condiciones interiores deseadas.La temperatura del aire, la temperatura ambiental, las temperaturas superficiales.El tipo de edificio, situación, orientación y relación de los espacios, características de la envolvente, inercia térmica, nivel de aislamiento y protecciones, eficiencia de la ventilación natural.El horario de uso, la respuesta del sistema y su relación con la inercia térmica del edificio.La zonificación del edificio.El conjunto Edificio – instalación – sistema de regulación.
ESQUEMA GENERAL DE INSTALACIONES
Equipos generación energéticaRedes de distribución del fluidoUnidades terminales de transferencia
1. Planta térmica o Fuente 2. Equipos terminales (intercambiadores) 3. Canalizaciones de alimentación 4. Canalizaciones de retorno (cañerías)
VENTILACIÓN NATURAL
Proceso de renovación de aire de un local (impulsión y extracción) por medios naturales o mecánicos, para controlar su calidad y/o el refrescamiento.
VENTILACIÓN
POR IMPULSIÓN: Aplicación usual locales limpios. Se ventila en sobrepresión. Ej.: Salas máquina, industrias
POR EXTRACCIÓN: Locales sucios o con riesgo de incendio. Se ventila en depresión. Se puede hacer extracción localizada sobre los focos contaminantes. Ej.: cocinas, baños
POR IMPULSIÓN Y EXTRACCIÓN: Aplicación usual en locales con control de circulación del aire. Se puede hacer una extracción controlada y directa sobre los focos contaminantes pero se requieren controles de los ventiladores de impulsión y extracción.
VENTILACIÓN MECÁNICA
2. planta tratamiento3. canalizaciones3-3. conductos de mando3-4. conductos de retorno3-5. conducto de aire exterior4. Equipos terminales
SISTEMAS DE CALEFACCIÓN
ConvectivosFuente de energía: gas, electricidad
SIN CONEXIÓN CON EL EXTERIOR TIRO NATURAL TIRO BALANCEADO
SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES
SISTEMAS RADIANTES
LOSA RADIANTE ELÉCTRICAPANELES RADIANTES ELÉCTRICOSEstufa a cuarzoPanel radiante de pared o techoSistemas de tubos radiantes para exteriores
SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES
Central por unidad (oficina o vivienda)
RadiantesEstos sistemas emiten calor por radiación por lo cual calientan superficies.
El calor generado en la fuente se acumula y se puede ceder al ambiente en tiempo diferido.
Losa radiante por agua caliente.Posee alta inercia térmica, demora de 4 a 5 hs para entrar en régimen
SISTEMAS CENTRALES CALEFACCIÓNPOR ACUMULACIÓN
Convectivos
El calor producido es cedido al ambiente en forma directa
RadiadoresTubos aletados y zócalos convectoresCaloventiladoresEquipos de aire caliente
SISTEMAS CENTRALES DIRECTOS
EQUIPOS GENERADORES DE CALOR
Calderas de agua calienteCalderas de vaporCalderas de aire calienteCalderas eléctricasBombas de calor
SALAS DE CALDERA
SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRALPOR AGUA CALIENTE
Componentes1. Planta térmica – caldera2. Equipos terminales
RadiadoresConvectoresCaloventiladoresRadiador de zócaloPaneles radiantes
3. Red de cañerías de conducción y retorno del agua.
4. Vaso de expansión5. Accesorios6. Controles - Termostatos
Forma de circulaciónCirculación natural o termosifónCirculación forzada (bomba)
Presión de trabajoBaja presiónMedia o alta presión
Instalación MonotubularBitubular
Distribución superiorDistribución inferior
SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRALPOR VAPOR A BAJA PRESIÓN
Instalación BitubularMontante Distribución superiorMontante Distribución inferiorRetorno húmedoRetorno seco
El vapor de agua entrega el calor latente de vaporización.Se trabaja con presiones de 0.1kg/cm2 que corresponde a una temperatura de 101, 7 ºC hasta 3000 mm (0.3 kg/cm2)
Eficiencia de Radiadores
Consiste en un gabinete 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 distinguen los conductos de inyección de aire al espacio, de extracción del aire, de retorno y los de toma de aire exterior.
No poseen control individual. Zonificación.
EQUIPOS DE AIRE CALIENTE
EQUIPOS DE AIRE CALIENTE
Bibliografía
Quadri, N. Instalaciones de aire acondicionado y calefacción. Editorial Alsina. Bs. As. 2007. ISBN: 9505531554
Diaz V y Barreneche R. Acondicionamiento térmico de edificios. Ed. Nobuko. Bs. As. 2005. ISBN: 987-1135-94-7