2 Confort Termico

ESCUELA POLITCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

MAESTRA EN EFICIENCIA ENERGTICA

EFICIENCIA ENERGTICA EN EDIFICACIONES Abril 06-07, 2015

CONFORT TRMICO

Ing. Carlos Naranjo Mendoza, M.Eng

Agenda 1. Qu es el confort trmico?

1. Fisiologa 2. Variables que afectan al confort trmico 3. Temperatura operativa

2. Normativa de confort trmico 1. ASHRAE 55 2. ISO 7730

3. Confort trmico adaptativo 1. Segn ASHRAE 55 2. Segn otras normativas

4. Calidad del aire 1. Sndrome del edificio enfermo 2. Contaminantes del aire





4. Calidad del aires 1. Sndrome del edificio enfermo 2. Contaminantes del aire

Qu es el confort trmico?: Fisiologa El confort trmico depende de varios fenmenos complejos muy objetivos, pero tambin de percepciones muy subjetivas.

Los profesionales en climatizacin necesitan condiciones de diseo objetivas que aseguren aceptabilidad por la mayora de los ocupantes.

La base fsica del confort trmico de una persona se basa en el balance de calor de su cuerpo con el medio ambiente: conduccin, conveccin, radiacin, evaporizacin, respiracin.

Temperatura media del cuerpo humano 36.7C

Qu es el confort trmico?: Fisiologa El calor producido por el metabolismo del cuerpo humano debe ser disipado al ambiente.

Si la tasa de intercambio de calor es mayor que la tasa de produccin de calor el cuerpo se enfra, si es menor el cuerpo se calienta.

Problema complejo que incluye transferencia de calor en estado transitorio. Existen estndares que facilitan esta tarea.

Qu es el confort trmico?: Fisiologa La produccin total de energa del cuerpo humano esta representada por:

Ask representa la superficie de la piel M representa la tasa de produccin metablica del cuerpo humano expresado por rea en unidades de met

Jesus Soto, Tasa de actividad metablica

Qu es el confort trmico?: Fisiologa Ejemplo: considerando una actividad ligera de oficina cul es la produccin de energa de una persona promedio?

La mayora de actividades interiores en edificios de oficina tienen una produccin de energa entre 90 y 120 W (por persona). Para simplificar clculos se considera que toda la produccin de energa se transfiere al ambiente. Temperatura del cuerpo se asume constante.

Qu es el confort trmico?: Variables Los parmetros ms importantes para definir un ambiente son:

Temperatura seca del aire Temperatura media radiante Humedad del aire Velocidad del aire Vestimenta Actividad

Estos parmetros (a excepcin de la actividad) pueden ser modificados para mantener confort trmico a un menor consumo energtico posible.

Variar temperaturas de consigna de los sistemas para calefaccin y para refrigeracin

Qu es el confort trmico?: Variables Temperatura seca del aire: medida en los lugares de ocupacin Temperatura media radiante: temperatura superficial que influye en un punto dado Humedad del aire: humedad relativa, temperatura bulbo hmedo Velocidad del aire: 0.2 m/s (espacios sin ventilacin natural)1 Vestimenta: unidad de medida clo, desde 0.5 (verano) a 1 (invierno) Actividad: tasa metablica

1ASHRAE 55 std, Thermal Environmental conditions for human occupancy, 2004

Qu es el confort trmico?: Temperatura operativa La temperatura operativa es la que define los rangos aceptables de confort para valores dados de humedad, velocidad del aire, actividad y vestimenta.

La temperatura operativa considera la combinacin de la temperatura del aire y temperatura media radiante a la cual se puede mantener confort trmico.

Para actividades de oficina en interior se reduce a:

hrad= 4.7 W/m2C

hcon= puede variar entre 4 y 14 W/m2C dependiendo de la velocidad del aire y la actividad.1

1ASHRAE, Handbook of fundamentals, Chapter 9: Thermal Confort

Normativa de confort trmico Sirven para definir parmetros aplicados al confort trmico de las personas en un ambiente interior.

Los parmetros incluyen:

Rangos aceptables de confort trmico

Rangos de aceptabilidad de los ocupantes

Modelos adaptativos de confort trmico

Medicin de parmetros, entre otros.

Dos normas son comnmente empleadas:

ASHRAE 55 e ISO 7730

Normativa de confort trmico ASHRAE 55: Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy

Combina factores trmicos interiores con factores personales para evaluar condiciones trmicas aceptables para la mayora de los ocupantes.

Factores trmicos: temperatura operativa, humedad relativa, velocidad del viento

Factores personales: actividad, nivel de arropamiento

Altitud mxima: 3000 msnm

Tiempo: mayor a 15 minutos

Normativa de confort trmico Para una velocidad del aire de 0.2 m/s Lmites de clo de 0.5 y 1 ndice de humedad: masa de vapor de agua sobre masa de aire seco, 0.012 Met: 1 a 1.3

ASHRAE 55 std, Thermal Environmental conditions for human occupancy, 2004

Normativa de confort trmico


Las temperaturas operativas mnimas y mximas pueden variar segn el ndice de arropamiento:



Lmites de humedad: La norma ASHRAE 55 define un nico lmite superior de ndice de humedad de 0.012 No confundir ndice humedad con humedad relativa. ndice de humedad es la masa de vapor de agua sobre masa de aire seco contenida en el aire interior No define un lmite inferior de humedad, sin embargo a humedades muy bajas se pueden presentar problemas de confort referentes a resequedad de la piel, problemas nasales, etc.



Variacin de la velocidad del aire:

Para clo entre 0.5 y 0.7 y actividad entre 1 y 1.3 met.

Normativa de confort trmico ISO 7730: Ergonomics of the thermal environment

Describe mtodos de prediccin general de sensacin trmica y grado de disconfort para ambientes trmicos moderados.

Indica modelos analticos para determinar el confort y disconfort a travs de los ndices de voto medio predicho (PMV) y de porcentaje de personas no satisfechas (PPD).

Muestra la variacin de estos ndices en funcin de varios parmetros trmicos como: estratificacin del aire, pisos fros y calientes, etc.

Normativa de confort trmico Voto medio predicho PMV (Predicted mean Vote)

+3 Muy caliente +2 Caliente +1 Poco caliente 0 Neutro -1 Poco fro -2 Fro -3 Muy fro

Porcentaje de personas no satisfechas PPD (Predicted percentage dissatisfied)

No se puede encontrar satisfaccin para el 100% de los ocupantes ISO, E. 7730: 2006. Ergonomics of the thermal environmentanalytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria.

Normativa de confort trmico Variacin vertical de la temperatura

ISO, E. 7730: 2006. Ergonomics of the thermal environmentanalytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria.

Normativa de confort trmico Variacin de la temperatura del suelo


Confort trmico adaptativo Las personas tienden a adaptarse a rangos de confort ms extendidos en climas clidos y fros. Usan diferentes formas de adaptacin: arropamiento, ventanas y puertas operables, el cuerpo humano se adapta, etc. Ejemplos de esto: personas que viven en la costa y en la sierra o altas montaas. Las personas suelen adaptarse a condiciones ms extremas. En pases en desarrollo el rango se extiende an ms.

Confort trmico adaptativo


Espacios naturalmente ventilados segn ASHRAE 55

Confort trmico adaptativo Segn norma ISO 7730, ISSO74 y EN15251





4. Calidad del aire 1. Sndrome del edificio enfermo 2. Contaminantes del aire

Calidad del aire

Sndrome del edificio enfermo (SBS) Ocupantes de edificios presentan sntomas de enfermedad, generalmente ms del 20% de los ocupantes. Contaminantes en el aire que no pueden ser evacuados con facilidad. Generalmente en edificios que tienen sistemas centralizados de aire acondicionado y que son hermticos. Olores que generan malestar en los ocupantes. Los sntomas no se presentan en otros ambientes fuera del edificio enfermo.

Calidad del aire

La calidad del aire es primordial no solo por el confort de los usuarios sino tambin para asegurar la salud y productividad de los mismos. Usualmente, una cantidad mnima de aire fresco es lo nico necesario para garantizar la calidad del aire. ASHRAE 62, define lmites mximos aceptables de contaminantes de aire. Dixido de carbono CO2: producto del metabolismo, se recomienda que no sea 700 ppm ms que la concentracin exterior (350 ppm promedio)

Calidad del aire Monxido de carbono CO: producto de una combustin incompleta, afecta a la hemoglobina. Mximo 9 partes por milln durante 8 horas. Dixido de sulfuro SO2: producto de la combustin de carbn o diesel, afecta al sistema respiratorio. Para mantener la calidad del aire la ASHRAE recomienda una cantidad de aire fresco mnimo de 15 pies cbicos por minuto (cfm) por persona en zonas de oficinas. Estos rangos vran segn la utilidad de la zona: 20 cfm en salas de conferencia y comedores 50 cfm en lugares pblicos, baos 60 cfm en salas de fumadores Control puede hacerse segn la concentracin de CO2

Bibliografa Handbook, ASHRAE Fundamentals. "American society of

heating, refrigerating and air-conditioning engineers." Atlanta, GA (2009).

Standard, ASHRAE "55: Thermal environmental conditions for human occupancy." American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta (2004).


EN, C. (2007). 15251-2007, Criteria for the indoor environment including thermal, indoor air quality, light and noise. Brussels: European Committee for Standardization.

Kreider, Jan F., Peter Curtiss, and Ari Rabl. Heating and cooling of buildings: design for efficiency. New York: McGraw-Hill, 2010.

Bibliografa Boerstra, A. C., van Hoof, J., & van Weele, A. M. A New Hybrid

Thermal Comfort Guideline for the Netherlands (ISSO 74: 2014).

Parsons, K. C. (2001). Introduction to thermal comfort standards. InProceedings of the Windsor Conference 2001: Moving Thermal Comfort Standards into the 21st Century (pp. 19-30).

http://smap.cbe.berkeley.edu/comforttool/ Berenguer, M. J. (1990). Sndrome del edificio enfermo: factores

de riesgo.NTP-289. INSHT, Madrid. Sourbron, M., & Helsen, L. (2010). Identifying appropriate

thermal comfort criteria for buildings equipped with thermally active building systems (TABS). In10th REHVA WORLD CONGRESS" Sustainable Energy Use in Buildings".

Superficie de la piel segn DuBois (1916)

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