Efecto del aislamiento de la
envolvente
El intercambio de aire también puede afectar a la carga
térmica del edificio alternando el rendimiento del sistema de aislamiento de la
envolvente. El caudal de aire a través del aislamiento puede hacer disminuir la
carga térmica a través del intercambio de calor entre el aire de infiltración o
exfiltración y el aislamiento. A la inversa, el aire moviéndose hacia adentro y
fuera del aislamiento desde el exterior puede incrementar la carga térmica. Los
estudios numéricos y experimentales han demostrado que puede ocurrir un
acoplamiento térmico entre pérdidas de aire y capas de aislamiento, y por lo
tanto modificando la transmisión de calor en la envolvente del edificio. Se ha
demostrado que el caudal convectivo a través del aislamiento permeable al aire
en una envolvente puede degradar su resistencia térmica efectiva. Esta
degradación del valor R ocurre cuando el aire exterior se mueve a través del
aislamiento dentro de una cavidad de pared y retorna al exterior sin alcanzar
el espacio acondicionado.
VENTILACIÓN NATURAL
La ventilación natural es el caudal de aire del exterior
causado por presiones térmicas y el viento a través de aperturas intencionadas
en el edificio.
Aperturas de ventilación natural
Las aperturas de ventilación natural incluyen: ventanas,
puertas, aperturas en dormitorio, claraboyas, ventiladores en el techo, tiros
verticales y aperturas de entrada y salida especialmente diseñados.
Las ventanas transmiten luz y proporcionan ventilación
cuando están abiertas.
Los ventiladores de de techo proporcionan una salida del
aire resistente a las condiciones climatológicas. La capacidad viene
determinado por la localización del ventilador en el techo; la resistencia al
caudal de aire del ventilador y la red de tuberías; la capacidad del ventilador
para usar la energía cinética del viento para inducir caudal por acción
centrífuga o acción del eyector; y la altura del tiro.
Las corrientes de aire naturales o los ventiladores de techo
por gravedad pueden ser estacionarios, pivotantes, oscilantes o rotatorios. Los
criterios de selección incluyen robustez, resistencia a la corrosión, a las
tormentas, mecanismos de operación y trampillas, ruido, costes y mantenimiento.
Los ventiladores naturales pueden ser suplementados con ventiladores; los
motores necesitan ser energizados cuando la capacidad de extracción natural es
demasiado baja. Las trampillas del ventilador por gravedad pueden ser manuales
o controladas por la velocidad del viento o un termostato
El tiro de humos verticales debe situarse donde el viento
pueda actuar desde cualquier dirección. Sin viento, el efecto del tiro sólo
extrae el aire de la habitación.
Alturas del techo
En los edificios que dependen de la ventilación natural para
refrigeración, la altura del techo a menudo se incrementa más allá de los 2,5 o
3,2 m habituales. En alturas más altas, el aire y loc contaminantes se elevan
por encima de las porciones ocupadas de la habitación. El aire a menudo sale de
las zonas del techo, y el aire del exterior más frío es proporcionado cerca del
suelo.
Caudal requerido para controlar la
temperatura interior
El caudal requerido para eliminar una cantidad requerida de
calor de un edificio puede obtenerse a partir de las siguientes ecuaciones si
la cantidad de calor que va a extraerse del interior y las temperaturas de
interior/exterior son conocidas.
Donde:
- qs = Carga de calor sensible, W
- Q = Caudal de aire, m3/s
- ρ = Densidad del aire, kg/m3 (alrededor de 1,2 cerca del nivel del mar).
- Cp = Calor específico del aire, J(kg K) alrededor de 1000.
- ∆t = Diferencia de temperatura entre interior y exterior, K
Podemos asumir nivel del mar cuando trabajemos en alturas
inferiores a 610 m.
El intercambio de aire también modifica el contenido de
humedad del aire en el edificio. La tasa de consumo de energía asociado con
estas cargas latentes (despreciando la energía asociada con cualquier
condensado) viene dada por:
Donde:
- ql = Carga de calor latente, kW
- ∆W = Diferencia del ratio de humedad entre interiores y exteriores, masa de agua /masa unitaria de aire seco, kg/kg
- t = Promedio de temperaturas de interior y exterior, ºC
Caudal a través de grandes aperturas
Las relaciones que describen el caudal de aire a través de
grandes aperturas se basan en la ecuación de Bernoulli con flujo incompresible
y estacionario. La forma general que incluye tiro, viento, y presiones de
ventilación mecánicas a través de las aperturas es:
Donde:
- Q = Caudal de aire, m3/s
- CD = Coeficiente de descarga para apertura, adimensional
- A = Área transversal de apertura, m2
-
= Densidad de aire, kg/m3
- ∆p = Diferencia de presión a través de las aperturas, Pa
El coeficiente de descarga CD es un número
adimensional que depende de la geometría de la apertura y del número de
Reynolds.
Caudal originado por el viento
El viento en el lugar del proyecto debe ser tomado en
consideración y para ello valoraremos velocidad promedio, direcciones
predominantes, variación diaria y estacional, y obstáculos en las proximidades.
Los sistemas de ventilación natural deben diseñarse para
velocidades del viento la mitad del promedio estacional. La siguiente ecuación
muestra la tasa de aire forzada a través de la apertura de entrada de
ventilación por viento o determina el tamaño apropiado de las aperturas para
producir unas tasas de caudal dadas:
Donde:
- Q = Caudal de aire, m3/s
- Cv = Efectividad de la apertura (Cv se asume es 0,5 a 0,6 para vientos perpendiculares y 0,25 a 0,35 para vientos diagonales)
- A = Área libre de apertura, m2
- U = Velocidad del viento, m/s
Las entradas de aire deben colocarse enfrentadas
directamente a los vientos predominantes. Si no se colocan en un lugar
ventajoso, el caudal será menor que lo calculado.
0 comentarios:
Publicar un comentario