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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. J. Vazquez - 2013 Taller de Materialidad III -Cátedra Dr. Arq. E. Di Bernardo - FAPYD - UNR CONFORT Factores Higrotérmicos Luminosos Acústicos Olfativos Psicológicos Sociales Estéticos Funcionales 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 Temperatura Velocidad del aire Humedad relativa Evapotranspiración CLO = 0,18 m²hºC/kcal = 0,155 m2K/W 1Clo Consumo metabólico 0.5 Clo Energía necesaria para realizar un trabajo. A más esfuerzo, más consumo metabólico. Metabolismo basal Energía necesaria para vivir. Calor aprovechado por el cuerpo para mantener una temperatura adecuada para los procesos orgánicos. Aislamiento térmico Resistencia que tenga la vestimenta a la pérdida de calor y permeancia a la humedad. MET= 50 Kcal/hm² = 58 W/m2 Actividad sedentaria: 90 Kcal/h ≅ 105 W CONFORT EN ESPACIOS INTERIORES Porcentaje de personas insatisfechas - MPV Fuente: Fanger P.O. Porcentaje de personas confortables Indices de comodidad térmica ASHRAE 55 - 1981 Fuente: Quaroni, N PARÁMETROS HIGROTÉRMICOS CONDICIONES DE BIENESTAR Temperatura Invierno: 18 a 23ºC Verano: 23 a 27ºC HR 40 a 60 % Velocidad del aire Evaporación En interiores Invierno: 0.0 a 0.2 m/s Verano: 0.2 a 1.1 m/s En exteriores Invierno: 0.0 m/s Verano: 1.0 a 3.0 m/s Clima presiones naturales Diseño envolvente formal-material En interiores: 0 g/h En exteriores: 60 a 100 g/h Modos de habitar presiones culturales ESTRATEGIAS DE DISEÑO ZONAS DE CONFORT HIGROTÉRMICO Diagrama de confort Extensión de la zona de confort Givoni, Baruch (1976). Man, climate and architecture. Applied Science Publishers. Olgyay, Víctor (1963). Design with climate. Bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton University Press. CLIMA Y CONFORT HIGROTÉRMICO - Rosario CONFORT - Protección Solar ¿cuándo se necesita sombra? 35 40 30 temperaturas (ºC) latitud (º) 33.0 30 20 10 21.7 ºC máximas 25 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 mínimas 0 25 E 21.7 F M A M J J A S O N D A M J J A S O N D temperatura de bulbo seco (ºC) Rosario (latitud: 33ºS) 35 35 30 30 temperaturas (ºC) temperaturas (ºC) ( de acuerdo al criterio de A. y V. Olgyay ) 25 20 15 10 5 25 20 15 10 5 0 0 E F M Rosario (latitud: 33ºS) A M J J A S O N D E F M Rosario (latitud: 33ºS) 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 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. Régimen estacionario Conductividad térmica Resistencia térmica Transmitancia media ponderada Régimen periódico Evolución dinámica de las variables Coeficiente volumétrico de pérdidas Coeficiente volumétrico de ganancias Cap. calorífica Variación cíclica de las variables climáticas a lo largo del día Inercia térmica INTERCAMBIO TÉRMICO Resistencia térmica de la envolvente del edificio. Intercambio radiante de onda larga al cielo y convectivo. 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: Ventilación Calefacción Refrigeración PROCESO DE DISEÑO Necesidades espaciales Tipo de edificio Sistemas de acondicionamiento Espacios técnicos CONCEPCIONES DE DISEÑO RELACIÓN TIPOLOGÍA EDIFICATORIA - ESQUEMA DE PENSAMIENTO Instalaciones termomecánicas por fachada CRITERIOS DE EFICACIA DE UNA INSTALACIÓN Adecuación del sistema a: Las exigencias de confort Al 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 energética Redes de distribución del fluido Unidades terminales de transferencia 1. Planta térmica o Fuente 2. Equipos terminales (intercambiadores) 3. Canalizaciones de alimentación 4. Canalizaciones de retorno (cañerías) VENTILACIÓN 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 MECÁNICA 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. 2. planta tratamiento 3. canalizaciones 3-3. conductos de mando 3-4. conductos de retorno 3-5. conducto de aire exterior 4. Equipos terminales SISTEMAS DE CALEFACCIÓN SISTEMAS DE CALEFACCIÓN INDIVIDUALES Convectivos Fuente de energía: gas, electricidad SIN CONEXIÓN CON EL EXTERIOR TIRO NATURAL TIRO BALANCEADO SISTEMAS RADIANTES LOSA RADIANTE ELÉCTRICA PANELES RADIANTES ELÉCTRICOS Estufa a cuarzo Panel radiante de pared o techo Sistemas de tubos radiantes para exteriores SISTEMAS DE CALEFACCION CENTRALES Central por unidad (oficina o vivienda) SISTEMAS CENTRALES CALEFACCIÓN POR ACUMULACIÓN Radiantes Estos 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 DIRECTOS Convectivos El calor producido es cedido al ambiente en forma directa Radiadores Tubos aletados y zócalos convectores Caloventiladores Equipos de aire caliente EQUIPOS GENERADORES DE CALOR Calderas de agua caliente Calderas de vapor Calderas de aire caliente Calderas eléctricas Bombas de calor SALAS DE CALDERA SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL POR AGUA CALIENTE Forma de circulación Circulación natural o termosifón Circulación forzada (bomba) Presión de trabajo Baja presión Media o alta presión Componentes 1. Planta térmica – caldera 2. Equipos terminales Radiadores Convectores Caloventiladores Radiador de zócalo Paneles radiantes 3. Red de cañerías de conducción y retorno del agua. 4. Vaso de expansión 5. Accesorios 6. Controles - Termostatos Instalación Monotubular Bitubular Distribución superior Distribución inferior SISTEMAS DE CALEFACCIÓN CENTRAL POR VAPOR A BAJA PRESIÓN Instalación Bitubular Montante Distribución superior Montante Distribución inferior Retorno húmedo Retorno 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 EQUIPOS DE AIRE CALIENTE 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 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: 9871135-94-7
