Guía para calcular la infiltración en proyectos de calefacción y aire acondicionado (5ª PARTE)

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Caudal originado únicamente por fuerzas térmicas

Si la resistencia interna del edificio no es significativa, el caudal originado por el efecto chimenea puede expresarse por:

• Q = Caudal, m³/s
• C_D = Coeficiente de descarga por la apertura
•  ∆H_NPL = Altura desde el punto medio de la apertura inferior a NPL, m
• T_i = Temperatura interior, K
• T_o = temperatura exterior, K

La ecuación se aplica cuando T_i > T_o. Si T_i < T_o, se reemplaza T_i en el denominador con T_o, y se reemplaza (T_i – T_o) en el numerador con (T_o – T_i). Se usará una temperatura promedio para T_i si hay estratificación térmica. Si el edificio tiene más de una apertura, las áreas de salida y entrada se consideran iguales. El coeficiente de descarga C_D considera varios efectos viscosos tales como la resistencia al avance de la superficie y la mezcla interfacial.

La estimación de ∆H_NPL es difícil para edificios ventilados naturalmente. Si una ventana o puerta representa una fracción grande (aproximadamente el 90 %) de toda el área abierta en la envolvente, luego el NPL está a media altura de la apertura, y ∆H_NPL es igual a la mitad de la altura de la apertura. Para esa condición, el caudal a través de la apertura es bidireccional.

Si hay bastantes otras aperturas disponibles, el caudal de aire a través de la apertura será unidireccional, y no ocurrirá la mezcla. Un coeficiente de descarga de C_D = 0,65 sería usado.

Guías generales de ventilación natural

Varias recomendaciones generales deben observarse para diseñar ventilación natural.

Selección del sistema

·       
          En climas cálidos y húmedos, se usa enfriamiento mecánico. Si el enfriamiento mecánico no está disponible, las velocidades del aire se maximizarán en las zonas ocupadas de las habitaciones.


         En climas áridos y calientes, se debe considerar la refrigeración evaporativa. El caudal a través del edificio se maximizará por enfriamiento estructural, particularmente durante la noche cuando la temperatura del aire exterior es baja.

Características del edificio y alrededores

·         La topografía y el paisaje deben usarse para redirigir el caudal y dar la máxima exposición a las brisas.

·         La construcción estará formada para exponer las máximas aperturas al viento.

·         Los elementos arquitectónicos tales como paredes de ala, parapetos y voladizos se usarán para promover el caudal de aire al interior del edificio

•   La fachada más grande del edificio y la mayoría de las puertas y aperturas de las ventanas estarán         ientados con respecto a las brisas de verano predominantes.

Localizaciones de aperturas

• Las ventanas estarán localizadas en zonas de presión opuestas. Dos aperturas en lados opuestos de un espacio incrementan el caudal de ventilación. Las aperturas en los lados adyacentes fuerzan al aire a cambiar la dirección, proporcionando ventilación en un área mayor.
• Si una habitación tiene solamente una pared externa, se alcanza un mejor caudal con dos ventanas espaciadas.
• Si las aperturas están al mismo nivel y cerca del techo, mucho caudal puede pasar del nivel ocupado y ser inefectivo diluyendo ahí contaminantes.
• La distancia vertical entre las aperturas se requiere para tomar ventaja del efecto chimenea; cuanto mayor es la distancia vertical mayor es la tasa de ventilación.

Características de la apertura

• El caudal mayor por área unitaria se obtiene por las aperturas de entrada y salida de casi iguales áreas. Una ventana de entrada más pequeña que la salida crea mayores velocidades de aire. Una salida más pequeña que la entrada crea una velocidad de aire más uniforme a través de la habitación.
• Las aperturas con áreas mucho más grandes que las calculadas son a veces deseables cuando anticipan una ocupación incrementada o clima muy caliente. Producen más caudal sobre un amplio rango de direcciones de viento y son más y son más beneficiosos en las localizaciones donde cambia el modelo de viento predominante.
• Las aperturas de las ventanas serían accesibles y operables por los ocupantes, a menos que estén automatizadas.
• Las aperturas de entrada no estarán obstruidas por particiones internas. Las particiones pueden situarse para dividir y redirigir el caudal de aire pero no se restringiría el caudal entre las entradas y salidas. Los conductos de aire verticales o cajas de escaleras abiertas pueden usarse para incrementar el efecto chimenea. Debe evitarse usar cajas de escalera cerradas para ventilación cuando estén previstas para evacuación.

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