MÓDULO III TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS · MÓDULO III –TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS TEMARIO. El índice de prestaciones energéticas es un valor que

MÓDULO III

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS

CURSO DE CAPACITACIÓN DE CERTIFICADORES ENERGÉTICOS

Prueba Piloto Rosario 2017

Secretaría de Estado de la Energía

Provincia de Santa Fe

Índice de prestaciones energéticas

Definición

Requerimiento específico global de energía primaria

Contribución específica de energías renovables

Conceptos previos para el cálculo de 𝐸𝑃𝐼 y 𝐸𝑃𝑉

Balance térmico en inmuebles

Identificación de ambientes

Delimitación de zonas térmicas

Aclaraciones finales



MÓDULO III – TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOSTEMARIO

El índice de prestaciones energéticas es un valor que caracteriza el comportamiento energético

de una vivienda.

Representa una estimación del consumo anual de energía primaria para satisfacer las

demandas generadas por requerimientos de calefacción en invierno, refrigeración en verano,

producción de agua caliente sanitaria e iluminación, durante un año típico y bajo condiciones

de uso normalizadas.

𝐼𝑃𝐸 = 𝐸𝑃𝐺𝐿 − 𝑓𝐴𝑈𝑇 𝐸𝑃𝑅𝐸𝑁𝑘𝑊ℎ

𝑚2𝑎ñ𝑜

ÍNDICE DE PRESTACIONES ENERGÉTICAS



DEFINICIÓN

Se calcula como la suma de los requerimientos anuales de energía primaria para cada uno de

los usos considerados.

𝑬𝑷𝑮𝑳 = 𝑬𝑷𝑰 + 𝑬𝑷𝑽 + 𝑬𝑷𝑨𝑪𝑺 + 𝑬𝑷𝑰𝑳𝑘𝑊ℎ

𝑚2𝑎ñ𝑜




REQUERIMIENTO ESPECÍFICO GLOBAL DE ENERGÍA PRIMARIA

CALEFACCIÓN EN

INVIERNO

REFRIGERACIÓN EN

VERANO

AGUA CALIENTE

SANITARIAILUMINACIÓN

En caso de que la vivienda cuente con un sistema de producción de energía a partir de fuentes

renovables, dicha producción se contabiliza con signo negativo al consumo.

𝑓𝐴𝑈𝑇 𝐸𝑃𝑅𝐸𝑁𝑘𝑊ℎ

𝑚2𝑎ñ𝑜




CONTRIBUCIÓN ESPECÍFICA DE ENERGÍAS RENOVABLES

FRACCIÓN DE

AUTOCONSUMO

CONTRIBUCIÓN DE

ENERGÍAS

RENOVABLES0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 0,5 1 1,5 2

Solar Térmica

Fotovoltaica

𝑓𝐴𝑈𝑇𝐸𝑃𝑅𝐸𝑁

𝐸𝑃𝐺𝐿

¿Cuánta energía primaria demandaría un inmueble para mantener durante todo el invierno la

temperatura interna de confort (20º𝐶)?

CONCEPTOS PREVIOS PARA EL CÁCULO DE 𝑬𝑷𝑰 Y 𝑬𝑷𝑽



BALANCE TÉRMICO DE INMUEBLES

Centros de

transformación

Se debe conocer la energía útil que eroga el sistema de

calefacción para compensar las pérdidas y así mantener la

temperatura constante en 20°𝐶. Se realiza un BALANCE

TÉRMICO del inmueble para todo el período de invierno.

ENERGÍA PRIMARIA

Las variables exógenas que inciden sobre el comportamiento

térmico del inmueble como la temperatura ambiente,

potencia de radiación solar en un plano determinado,

velocidad de viento, etc. varían con el tiempo.

A su vez el efecto de estas variaciones sobre el espacio

interior del inmueble no es inmediato sino que existe un

retardo temporal entre la causa y el efecto.

Por todo esto el intercambio de energía entre un inmueble y

el ambiente se considera un sistema dinámico.





𝛿𝑇

𝛿𝑡= 𝛼

𝛿2𝑇

𝛿𝑥2𝛼 =

𝜆

𝜌𝑐

¿Cómo realizar un balance térmico del inmueble que arroje buenos resultados y a su vez sea

sencillo y fácil de implementar?

Se debe llegar a un compromiso entre exactitud – simplicidad.

Existen distintos modelos para elaborar un balance térmico.





MODELOS

DINÁMICOS

MODELOS

CUASIESTACIONARIOS

MODELOS

ESTACIONARIOS

MODELOS DINÁMICOS. Consideran la variable tiempo y los efectos de la capacidad térmica de

los materiales involucrados a través de los cuales se da la transferencia de energía. Existen

para esto métodos computacionales de simulación. Para utilizar estos modelos las variables

climáticas deben ser consideradas en base horaria. Son modelos complejos.





T1 [ºC] T2 [ºC] Ts Int.E.M. [ºC]

MODELOS ESTACIONARIOS. Consideran que para un intervalo de tiempo dado (mes) todas las

variables permanecen constantes en sus valores medios y los flujos de calor entonces no

dependen del tiempo. No consideran los efectos de la capacidad térmica. Son modelos

simplificados.






MODELOS CUASI ESTACIONARIOS. Son modelos estacionarios que mediante ajustes globales

logran compensar y corregir el comportamiento dinámico del sistema. Se consideran los

efectos de la capacidad térmica de los materiales para el ajuste. Son modelos simplificados.






El método utilizado en el PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO DEL ÍNDICE DE PRESTACIONES

ENERGÉTICAS es de tipo CUASIESTACIONARIO de base MENSUAL.

Así cada mes se considera con todos sus días iguales con temperatura constante asumida como

la media del mes, y lo mismo se hace para la radiación solar.





En cualquier ambiente de una vivienda la

distribución de temperatura no es uniforme.

Para contemplar este fenómeno debiera

construirse un modelo a parámetros

distribuidos, lo que haría muy complejo el

problema.

En cambio se propone un modelo a

parámetros concentrados en el cual la

temperatura es uniforme en todo el ambiente.





Todo el volumen confinado en una

habitación se concentra en un solo

punto.

AMBIENTE CLIMATIZADO

Habitación o espacio, que a los propósitos del cálculo se asume como climatizado a una

temperatura de confort dada, con variaciones espaciales de temperatura interna

despreciables — dormitorio, cocina, estar, living, comedor, pasillos internos, baños —.

AMBIENTE NO CLIMATIZADO

Habitación o espacio cuya temperatura interna se deja fluctuar libremente, sin que actúen

equipos de climatización para controlar, modificar o alterar la misma — garaje, lavadero,

ático, sótano, quincho, palier, hall de ingreso —.




IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES. DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS

ZONA TÉRMICA O ZONA CLIMATIZADA

Ambiente o conjunto conexo de ambientes climatizados a una misma temperatura de

confort, con variaciones espaciales de temperatura interna despreciables; con un mismo

patrón de ocupación y controlados por un único sistema de calefacción, refrigeración y/o

ventilación, o por diferentes sistemas.

Cada zona térmica es considerada como un punto a temperatura fija a los fines del

cálculo del balance térmico Temperatura interna de confort.





ENVOLVENTE

Conjunto de las superficies internas de los cerramientos que separan un ambiente

climatizado o conjunto de los mismos, del ambiente exterior, de propiedades linderas o de

ambientes no climatizados adyacentes.

ENVOLVENTE TÉRMICA

Conjunto de las superficies internas de los cerramientos que delimitan físicamente una zona

térmica dada.





ELEMENTO DE LA ENVOLVENTE TÉRMICA

Porción de la envolvente térmica de constitución homogénea que, a los efectos del flujo de

calor, actúa como interfaz entre el interior de una zona térmica y otra zona con temperatura

uniforme (ambiente climatizado, ambiente no climatizado o exterior).











IDENTIFICACIÓN DE AMBIENTES

a) Elaboración de un esquema en planta por cada nivel

del inmueble.

Identificación de los distintos locales

Identificación de las construcciones linderas





a) Elaboración de un esquema en planta por cada nivel

del inmueble.

Identificación de los distintos locales

Identificación de las construcciones linderas




b) Identificación y clasificación de los ambientes:

Ambientes climatizados

Ambientes no climatizados

Ambientes exteriores


















Exterior

A.N.C.

A.C.



c) Identificación de los sistemas activos de climatización

y establecimiento de los ambientes asociados a cada

uno de ellos.

¿El ambiente posee sistema de climatización, o

está conectado a un ambiente que lo posea?

¿La potencia del equipo es adecuada para poder

climatizar ambos ambientes?

d) Delimitación de zonas térmicas mediante el

agrupamiento de ambientes climatizados conexos.

DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS




CASO 1: Zona térmica única CASO 2: Dos zonas térmicas CASO 3: Tres zonas térmicas

CONCEPTOS PREVIOS PARA EL CÁCULO DE 𝑬𝑷𝑰 Y 𝑬𝑷𝑽DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS













c) Identificación de los sistemas activos de climatización

y establecimiento de los ambientes asociados a cada

uno de ellos.

¿El ambiente posee sistema de climatización, o

está conectado a un ambiente que lo posea?

¿La potencia del equipo es adecuada para poder

climatizar ambos ambientes?

d) Delimitación de zonas térmicas mediante el

agrupamiento de ambientes climatizados conexos.





e) Identificación de la envolvente térmica asociada a

cada una de las zonas térmicas definidas.





e) Identificación de la envolvente térmica asociada a

cada una de las zonas térmicas definidas.



f) Identificación de los elementos de la envolvente

térmica, según sus sistemas constructivos y tipos de

ambientes a los que son adyacentes.


Si el inmueble es una unidad de un edificio sometido a PH entonces las unidades linderas se

suponen conocidas en su interior pudiéndose diferenciar entre ambientes climatizados y no

climatizados.

Si el inmueble es un independiente, entonces todos los ambientes de construcciones

adyacentes separadas por medianeras se consideran no climatizados.

Todos los elementos de la envolvente que delimiten la zona térmica con la intemperie se

consideran “al exterior”.

Para cerramientos horizontales valen las mismas consideraciones que para cerramientos

verticales.




DELIMITACIÓN DE ZONAS TÉRMICAS – Aclaraciones finales

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TRANSFERENCIA DE CALOR Y MASA EN EDIFICIOS

CURSO DE CAPACITACIÓN DE CERTIFICADORES ENERGÉTICOS

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