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LECCION 1 CONFORT TÉRMICOLECCION 1 CONFORT TÉRMICO
1.1 Introducción. El confort ambiental. 1.1 Introducción. El confort ambiental. 1.2 Reglamentación del ambiente térmico. 1 3 Confort térmico 1.3 Confort térmico. 1.4 Parámetros que intervienen en la calidad ambiental térmica. 1 5 Variables que intervienen en el ambiente térmico 1.5 Variables que intervienen en el ambiente térmico. 1.6 Escalas de sensaciones térmicas. 1 7 Malestar térmico local 1.7 Malestar térmico local. 1.8 Procedimientos adaptativos.
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 1
1.1 INTRODUCCIÓN. EL CONFORT AMBIENTAL.
ERGONOMÍA E t di d l i d l dif tERGONOMÍA: Estudio de las sensaciones de las personas en diferentes condiciones del entorno.
(POSIBLE RENTABILIDAD ECONÓMICA)(POSIBLE RENTABILIDAD ECONÓMICA)OBJETIVO DE UNA INSTALACIÓN DE ACONDICIONAMIENTO:
Crear un ambiente en el que los ocupantes estén satisfechosCrear un ambiente en el que los ocupantes estén satisfechos.
CALIDAD DE LAS INSTALACIONES:
P t j d i ti f h l t CLASE A B CPorcentaje de insatisfechos con el entorno: CLASE A, B, C
ADECUAR TÉRMICAMENTE => CONSUMIR ENERGÍA
OBJETIVOS:CONSUMIR EL MÍNIMO DE ENERGÍACONSUMIR EL MÍNIMO DE ENERGÍALOGRAR ADECUADO CONFORT AMBIENTAL
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1.1 INTRODUCCIÓN. EL CONFORT AMBIENTAL.
CALIDAD DE AMBIENTES INTERIORESCALIDAD DE AMBIENTES INTERIORES
AGENTES FÍSICOS
AGENTES QUÍMICOS
AGENTES BIOLÓGICOSFÍSICOS QUÍMICOS BIOLÓGICOS
Í ÓBACTERIAS
VIRUS
CONFORT TÉRMICO
RUIDO
ÍLUMINACIÓN I.A.Q. OCUPACIÓN Y ACTIVIDAD
CARACTERÍSTICAS DEL EDIFICIO
CONTAMINACIÓN EXTERIOR
TÉCNICAS DE CONTROLTÉCNICAS DE CONTROL
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1.1 INTRODUCCIÓN. EL CONFORT AMBIENTAL.
ÁPARÁMETROS A CONTROLAR POR LAS INSTALACIONES HVAC:
TEMPERATURA
É HUMEDAD DEL AIRE
VELOCIDAD DEL AIRE
CONFORT TÉRMICO
CALIDAD DEL AIRE INTERIOR:
C d l d i t i (Ai d ió )
RUIDO: Unidades exteriores (compresores)
Caudal de aire exterior (Aire de renovación)
Ventiladores de unidades interiores, etc.
ILUMINACIÓN: Cargas térmicas interiores.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN
REGLAMENTACIÓN ACTUAL
Terminología: Temperatura y humedad que proporcionen sensación de bienestar adecuada y suficiente a sus ocupantes.
Exigencia básica HE1 - Limitación de la demanda energética: Envolventecon características que limite la demanda energética paraconseguir bienestar térmico. Evitar puentes térmicos y problemashigrotérmicos (condensaciones).
Exigencia básica HE 2: Rendimientos de las instalaciones térmicas. Losedificios dispondrán de instalaciones térmicas para proporcionarbienestar térmico con adecuados rendimientosbienestar térmico con adecuados rendimientos.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
Ó
RITE: Referencia a la UNE-EN ISO 7730-1996
REGLAMENTACIÓN ANTERIOR
INDICES UTILIZADOS:PMV: Voto Medio PrevistoPPD P j d P I i f hPPD: Porcentaje de Personas Insatisfechas.
CONDICIONES INTERIORES:
ZONA OCUPADA (Distancias en cm):
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.RITE (Aprobado 20 de julio publicado el 29 de agosto de 2007):
IT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.
Parámetros que definen el bienestar térmico:Parámetros que definen el bienestar térmico:Temperatura seca del aire y operativa.Humedad relativa.Temperatura radiante media del recinto.Velocidad media del aire e intensidad de la turbulencia.
Actividad metabólica 1,2 met. Vestimenta de 0,5 clo en verano y 1 clo enActividad metabólica 1,2 met. Vestimenta de 0,5 clo en verano y 1 clo en invierno y un PPD entre el 10 y el 20%,.PROCEDIMIENTO DE LA NORMA UNE-EN ISO 7730.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
RITE: ContinuaciónRITE: ContinuaciónIT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.
Para la velocidad del aire se considera:Para la velocidad del aire se considera:Depende del met, clo, Taire e Intensidad turbulenta.
CALCULO Taire (20 – 27 C) :Difusión por mezcla Int. Turb. 40 % y PPD 15 %:
0,07 [ / ]aireTV en m s , [ ]100
Difusión por desplazamiento Int. Turb. 15 % y PPD 10 %:
0,1 [ / ]100
aireTV en m s
us ó po desp a a e to t. u b. 5 % y 0 %:
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100
1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.RITE: ContinuaciónIT 1.1.4.1 Exigencia de calidad térmica del ambiente.Otros valores:
PROCEDIMIENTO PRESCRIPTIVO / PRESTACIONALPROCEDIMIENTO PRESCRIPTIVO / PRESTACIONAL
UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006)Ergonomía en ambiente térmico.
Determinación analítica e interpretación del bienestartérmico mediante el cálc lo de los índices PMV PPD lostérmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y loscriterios de bienestar térmico local.
UNE EN 13779 (Septiembre de 2005)UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)Ventilación de edificios no residenciales
CR 1752 (Diciembre de 1998).Ventilación de edificios: Criterios de diseño para el ambiente interior.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006)Ergonomía en ambiente térmico:
Determinación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante elDeterminación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar térmico local.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006)Ergonomía en ambiente térmico:
Determinación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante elDeterminación analítica e interpretación del bienestar térmico mediante el cálculo de los índices PMV y PPD y los criterios de bienestar térmico local.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN ISO 7730 (Octubre de 2006): Ergonomía en ambiente térmico
Mayoría de los conceptos tratados en el tema.
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y p
1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)
Ventilación de edificios no residenciales: Requisitos de prestaciones de los sistemas de ventilación y acondicionamiento de recintos.
APARTADO 6 3: AMBIENTE TÉRMICOAPARTADO 6.3: AMBIENTE TÉRMICO
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)
Ventilación de edificios no residenciales
S d fi t t d l i t t di di tSe define temperatura del aire, temperatura media radiante y temperatura operativa.
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.UNE-EN 13779 (Septiembre de 2005)
Ventilación de edificios no residencialesEstablece disconfort por velocidad y corrientes de aire
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1.2 REGLAMENTACIÓN DEL AMBIENTE TÉRMICO.
CR 1752 (Diciembre de 1998)CR 1752 (Diciembre de 1998).Ventilación de edificios: Criterios de diseño para el ambiente interior.
CATEGORÍAS DE AMBIENTE TÉRMICO
Incluye malestar térmico local.
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Incluye malestar térmico local.
1.3 CONFORT TÉRMICO.
D fi i ió d bi t té i C di ió d l t ti f ióDefinición de bienestar térmico: Condición de la mente que expresa satisfaccióncon el ambiente térmico en el que se encuentra. (Subjetivo).
PARÁMETROS CONTROLADOS Y NO CONTROLADOS:*Temperatura
¿Qué temperatura: del aire, operativa, radiante, etc....*Humedad. ¿Afecta mucho o poco?* Velocidad del aire* Velocidad del aire.* Vestimenta.* Metabolismo.* Asimetrías, turbulencia del aire, estratificación,........
EL CUERPO HUMANO: MÁQUINA TÉRMICA DE COMBUSTIÓN.Desarrolla trabajo.Disipa calor.
i l
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Mantiene una temperatura corporal constante.
1.3 CONFORT TÉRMICO.BALANCE DE ENERGÍA:
RENDIMIENTO DE LA MAQUINA: TRABAJO/ENERGÍA muy pequeño
BALANCE DE ENERGÍA:
ENERGÍA CONSUMIDA = TRABAJO + CALORRENDIMIENTO DE LA MAQUINA: TRABAJO/ENERGÍA muy pequeño
CASI TODO SE DISIPA COMO CALOR
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1.3 CONFORT TÉRMICO.
BALANCE ENERGÉTICOBALANCE ENERGÉTICO:
EV i ió d l t id d Q+Q+M=tE
resppielNVariación del contenido de
energía interna del cuerpo
MN: Metabolismo – trabajo
Qpiel: Intercambio de calor por la piel
Qresp: Intercambio de calor por respiración
E > 0: Sensación de calor= 0: Neutralidad térmica
t= 0: Neutralidad térmica< 0: Sensación de frío
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1.3 CONFORT TÉRMICO.
EFECTOS DE LA VARIACIÓN DE ENERGÍA.
ÉAUMENTO DEL CONTENIDO ENERGÉTICO(Sensación de calor)
VasodilataciónVasodilataciónMás pulsaciones (Velocidad de la sangre)Sudoración. (Disipación latente)
DISMINUCIÓN DEL CONTENIDO ENERGÉTICO(Sensación de frío)
VasoconstricciónMenos pulsaciones (Velocidad de la sangre)Menos pulsaciones (Velocidad de la sangre)Contracción de músculos y piel.Escalofríos
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1.4 PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN LA CALIDAD AMBIENTAL TÉRMICA
Parámetros del ambiente:
Temperatura seca del airep
Humedad del aire (Presión de vapor)
Velocidad del aire
Instalación
Velocidad del aire
Temperatura radiante mediaCerramientos
Parámetros del cuerpo humano:
Calor a disipar (Metabolismo – trabajo)
Temperatura y superficie de piel
Humedad de la piel y % de superficie húmeda
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1.4 PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN LA CALIDAD AMBIENTAL TÉRMICA
Parámetros de la vestimenta:
Resistencia térmica (Temperatura superficial)
Permeabilidad al vapor de agua
Factor de aumento de la superficie del cuerpo.p p
Emisividad de la ropa.
Temperatura de la piel:
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1.4 PARÁMETROS QUE INTERVIENEN EN LA CALIDAD AMBIENTAL TÉRMICA
EVOLUCIÓN DE PÉRDIDAS CON TEMPERATURA DEL AMBIENTE
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
METABOLISMO Y TRABAJO MECÁNICO:(Diferencia proporciona calor a disipar para neutralidad térmica)
1 58 2 502 2metWm
kcalh m
,m h m
i lO A
VRQM 60))((77,023,0(*87,52 pielA
RQ Relación volumen de CO2 expirado y O2 inspiradoV es el volumen de oxígeno en l minuto
Eficiencia mecánica.V l t bóli t b l d
VO2 es el volumen de oxígeno en l minuto.
Valores metabólicos tabulados.Normalmente se considera W = 0 (conservador para carga térmica)
Temperatura de la piel según metabolismo: MT 6,17,35
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MTm 6,17,35
1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
VESTIMENTA:Modifica el intercambio desde la superficie de la piel.p p
KmhKm ··· 22
kcalKmh
WKmclo 18,0155,01
Valores de CLO: Tabulado siguiendo dos criterios:Valores de CLO: Tabulado siguiendo dos criterios:Combinación de vestimentas asignar índice de clo globalAsignar a cada prenda una resistencia en clo
IMPORTANTE: Permeabilidad de los tejidos al vapor de agua
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
SUPERFICIE DE LA PIELEcuación de Du Bois
725,0425,0 ··202,0 hmA En los balances energéticos, siempre se hace referencia a:g , p
por m2 de piel del cuerpo humano.
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
INTERCAMBIO CON EL ENTORNO: Intercambio radiante
Temperatura radiante media: 4
1
4n
iir TfT
Influencia similar a la temperatura seca del aire.
1
PARÁMETRO IMPORTANTE DE DISCONFORT:
Asimetría radiante entre paredes: (Efecto Ventana)
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
CERRAMIENTOS SOBRE TEMPERATURA RADIANTE:Perfiles de temperatura de los cerramientos.
AISLADO
T2 T3 T4 T5 T2 T3 T4 T5
SIN AISLARAISLADO
T1(Rd)
T int
3 4 5
T ent
3 4 5
T ent
T1(Rd)
T1(Rd)
Tint
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
INDICES AMBIENTALESINDICES AMBIENTALES:
Temperatura Operativa: (Indicada en el RITE)Temperatura media considerando el intercambio radiante y convectivo
ThTh ··
rc
rraco hh
ThThT
Si hc y hr son similares: To es la media entre la del aire y los cerramientos.
T Ef i ( fi )Temperatura Efectiva (o eficaz):Incluye la contribución de la humedad que afecta en el intercambio latente
ea SatTToe PPcTT 5,0
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
GRAFICO DE CONFORT:ANSI-ASHRAE
COORDENADAS
INVIERNO :18 ºC de T.B.H.
2 ºC de T R2 ºC de T.R. TEFECTIVA DE 20 a 23,5 ºC
VERANO :20 ºC de T.B.H.2 ºC de T.R.
T DE 23 a 26 ºCTEFECTIVA DE 23 a 26 CPoca influencia de la humedad
(Líneas verticales)
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
HUMEDAD DEL AIRE:Afecta sobre intercambio latente.
d bl di iNo detectable diferencia entre 30 y 70 %Límites admitidos 40 a 60 %
PARÁMETROS DE SALUD
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
ÉAMBIENTE INTERIOR Y CONSUMO ENERGÉTICO
Ejemplo de parámetro biológico: LEGIONELLANormativa: UNE 100.030 (Septiembre 2005)
RD 865-20013Efectos derivados:
La temperatura del ACS.Consumo de energía.Aspectos a tener en cuenta:
Diseño.Materiales.Limpieza.Mantenimiento.
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1.5 VARIABLES QUE INTERVIENEN EN EL AMBIENTE TÉRMICO
VELOCIDAD DEL AIRE:Afecta sobre el coeficiente convectivo.
Velocidades establecidas para zona ocupada:
Verano Típicos de diseño: 0,18 m/sInvierno Típicos de diseño: 0,15 m/s
PARÁMETRO DE DISCONFORT:Turbulencia del aire.
(E i d t í i )(Equipos de anemometría muy precisos)
AMBIENTES DE TRABAJO: (Real decreto 486/1997)No calurosos: 0,25 m/sCaluroso y Sedentario : 0,5 m/sCaluroso y No Sedentario : 0 75 m/s
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 33
Caluroso y No Sedentario : 0,75 m/s
1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.
)TH, ,%T,VCLO,f(MET, = Confort radiantesecaaire
ECUACIONES EXPERIMENTALES:
Estudio estadístico:Estudio estadístico:
c - P*b + T*a = Y vs
Y: Escala de Sensaciones Térmicas (ASHRAE)
de 3 (muy frío) a +3 (muy caliente)de -3 (muy frío) a +3 (muy caliente)
a, b y c: Depende del sexo y tiempo de exposición al ambiente.
T b l d (D ió bl )Tabulados (Documentación tabla)
Solo depende de temperatura y humedad del ambiente
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 34
1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.
ECUACION DE FANGER: Balance energético.M-W = QP + Qr
Intercambios:RadiaciónConvecciónConvecciónRespiraciónDifusión de agua a través de la pielSudoración
DESEQUILIBRIO TÉRMICO: Causa de sensaciones térmicas (calor o frío).
DT = M-W = QP + Qr
VMP o PMV: Voto Medio Previsto.VMP o PMV: Voto Medio Previsto.Relacionado con el desequilibrio térmico
0280·3030· ·036,0 MeDTVMPInstalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 35
028,0·303,0· , eDTVMP
1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.
R l ió d l P t j d P I ti f h (PPI ó PPD)Relación del Porcentaje de Personas Insatisfechas (PPI ó PPD)Con el VMP.
42 ·033530·217909100 VMPVMP ·03353,0·2179,0·95100 VMPVMPePPI 100
70
80
90
30
40
50
60
PPI (
%)
0
10
20
30Tipo A -0,2<VMP<0,2 (PPI<6%)
Tipo B -0,5<VMP<0,5 (PPI<10%)-3 -2 -1 0 1 2 3
0
VMPTipo C -0,7<VMP<0,7 (PPI<15%)
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 36
1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.
Parámetros para poder utilizar el concepto del VMP:
PARÁMETRO LÍMITES UNIDADPARÁMETRO LÍMITES UNIDAD
Actividad metabólica 0,8 a 4 met
Grado de vestimenta 0 a 2 clo
Temperatura seca del aire 10 a 30 ºC
Temperatura radiante media de los cerramientos
10 a 40 ºC
Velocidad del aire en la zonaocupada
0 a 1 m/s
H d d l ti 30 70 %Humedad relativa 30 a 70 %
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 37
1.6 ESCALA DE SENSACIONES TÉRMICAS.
Si 5 % d i ti f hSiempre un 5 % de insatisfechos.
Importante: realizar medidas en la zona ocupadaImportante: realizar medidas en la zona ocupada.
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1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALM did d PPIMedida de PPI
MEDIR EN ZONA OCUPADA
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 39
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
Ad á l PPI d l bi t té iAdemás al PPI de los ambientes térmicos.
ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE(Ej. Efecto de ventana)
CORRIENTES DE AIRE(Ej. Parálisis faciales)
ESTRATIFICACIÓN TÉRMICA EN LOCALES(Ej Sistemas de adecuada mezcla)(Ej. Sistemas de adecuada mezcla)
SUELO FRÍO O CALIENTE(Ej. Pies fríos y cabeza caliente)
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 40
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE:Efectos por asimetría radiante de los cerramientos.
PPI Techo caliente Pared fría Techo frío Pared caliente
PPI = 5 % 4,5 10,5 14,0 22,5
PPI = 10 % 6,5 12,5 17,5 35,0
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 41
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
ASIMETRÍA RADIANTEASIMETRÍA RADIANTE:Efectos por asimetría
radiante de los cerramientosradiante de los cerramientos.
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 42
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
CORRIENTES DE AIRE:Efectos a controlar: Velocidad media del aire.Efectos a controlar: Velocidad media del aire.
Intensidad turbulenta.Temperatura del aire
Partes más sensibles a las corrientes: Nuca y Tobillos.
P t j d i ti f hPorcentaje de personas insatisfechas:
)·370143·()050)·(34( 62,0 vTuvTaPPI ).37,014,3()05,0) (34( vTuvTaPPI
vST n1 n1vTu
v iv
nv
1·1
iv vvn
S1
2·)1(
1
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 43
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 44
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALDIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:DIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:
T T T
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 45
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALDIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:DIFERENCIA VERTICAL DE TEMPERATURAS:
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 46
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALSUELO FRÍO O CALIENTESUELO FRÍO O CALIENTE
Temperaturas recomendadas para pies desnudos
Acabado textil madera hormigón
Temperatura (ºC) 21 22 a 24 26
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1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCALSUELO FRÍO O CALIENTESUELO FRÍO O CALIENTE
Instalaciones Termohidráulicas y Eléctricas Curso 4º Lección Confort Térmico 48
1.7 MALESTAR TÉRMICO LOCAL
Pretenden tener en cuenta el ambiente exterior:En invierno se soporta mejor el frío moderado.En verano se soporta mejor el calor moderadoEn verano se soporta mejor el calor moderado.
Se buscan temperaturas de neutralidad térmica para el ambiente.p pSe establecen límites para la temperatura:
Ej. Modelos de Nicols
222Tmmo
224min )22(18,020 eTmmoTn
2
22422
max )22(2,024Tmmo
eTmmoTn
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