Ai2 01 Calculo de Cargas

PRACTICA AI2 //2010/2011// //PARTE 1// CÁLCULO DE CARGAS //ESCUELA DE DANZA//

//GRUPO 3//

Grupo 3: Alumnos:

Jiménez Ponce, Pablo

Polonio Fernández, Rafael

Domínguez Martínez, Antonio


//GRUPO 3//

//P1-00// INDICE

//P1-01// DESCRIPCIÓN DEL MODELO Y ZONIFICACIÓN

//p1_01.1// CRITERIOS DE ZONIFICACIÓN

//p1_01.2// PLANOS DE ZONIFICACIÓN

//P1-02// CÁLCULO DE SUPERFICIES

//P1-03// CÁLCULO DE CARGAS [dpCLIMA]

//p1_03.1// INTRODUCCIÓN DE DATOS

//p1_03.2// RESULTADOS OBTENIDOS.


//GRUPO 3//

//P1-01// DESCRIPCIÓN DEL MODELO Y ZONIFICACIÓN

El proyecto de climatización será realizado sobre una Escuela de Danza que consta de dos plantas y de los espacios definidos en los diferentes planos que se presentan a continuación. En este apartado nos centraremos a definir las zonas sobre las que vamos a realizar el estudio de pérdidas y ganancias energéticas con el objetivo de elegir un sistema ajustado a las necesidades de eficiencia energética al edificio.

//p1_01.1// CRITERIOS DE ZONIFICACIÓN

Los criterios bajo los que vamos a realizar la zonificación se describen a continuación:

(1) Se climatizaran todos los locales de estancia del edificio, excepto los almacenes, salas de instalaciones y pasillos de distribución debido a que serán considerados o espacios de ocupación nula los primeros, o espacios de ocupación esporádica (transito) los segundos.

(2) Agruparemos en la misma zona los locales de superficie, uso, ocupación y orientación parecida en los que se prevea una instalación simultanea para el grupo.

(3) Se agruparán en una zona los espacios de pequeña ocupación que por cercanía y uso similar puedan ser susceptible de configurar una unidad a climatizar.

//p1_01.2// PLANOS DE ZONIFICACIÓN


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//P1-02// CÁLCULO DE SUPERFICIES

Efectuaremos un detallado estudio de las superficies con objeto de obtener los parámetros necesarios para introducir en el programa informático referente a las para que el programa informático pueda efectuar los cálculos de pérdidas y ganancias tanto en puertas y ventanas como en los cerramiento, particiones y suelos y techos en contacto con el exterior, medianeras o locales no climatizados.


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Añadido a las superficies, hemos obtenido una serie de parámetros relacionados con las mismas y que nos ayudaran a obtener los caudales de ventilación necesarios para calcular las pérdidas producidas por las mismas.

Estos parámetros son;

(1) Ocupación: Números de personas que usaran de manera simultánea cada local. Hemos elegido unas superficies aproximadas a las máximas pero no de manera rigurosa ya que en este caso nos parece que puede acabar demasiado sobredimensionado el sistema si suponemos el sistema de climatización en el momento máximo de uso a la vez que se dan las condiciones extremas de temperatura exterior.

(2) Calidad del Aire: Elegimos para todos nuestros locales la categoría de calidad del aire IDA 2 (IT 11422). Somos conscientes de que los vestuarios podrían pertenecer perfectamente a la categoría IDA 3, pero que al estimar que las unidades de tratamiento pueden ser las mismas que para los demás locales, podemos mayorar los caudales de ventilación de estas zonas aprovechando el uso de estos sistemas.

(3) Caudal de Aire: Obtendremos el caudal de aire necesario a partir de la categoría de calidad de aire exigida por el RITE en relación con la ocupación (método sugerido por el RITE A. Método indirecto de caudal de aire exterior por persona, Tabla 1421).

//P1-03// CÁLCULO DE CARGAS [dpCLIMA]

//p1_03.1// INTRODUCCIÓN DE DATOS

Para realizar el cálculo de cargas usaremos la herramienta informática dpCLIMA. Veremos a continuación los diferentes parámetros elegidos en orden de entrada, usando como ejemplo imágenes del programa.

(1) Figura 1 Edificio: Elegiremos en la pestaña “Exterior” las condiciones exteriores de cálculo dependiendo del punto climático donde se sitúe el edificio. Rellenaremos la ficha a partir de la norma UNE que tiene implementada el software en la que para Sevilla tenemos datos de temperaturas y humedades relativas para todos los meses del año y poder así realizar el cálculo con las condiciones más desfavorable


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Figura 1

Figura 2


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(2) Figura 2 Zona: Introduciremos todas las zonas que vamos a climatizar en el edificio complementando los siguientes datos:

Temperatura de impulsión de refrigeración 14º C y en los casos en los que el caudal de ventilación calculado por la ocupación resulte mayor que el de impulsión obtenido por el programa se incrementará esta temperatura en busca de optimizar el sistema aprovechando la variable caudal de impulsión para que sea mayor o igual que la necesaria para ventilación.

Temperatura de impulsión de calefacción 30º C y en los casos en los que el caudal de ventilación calculado por la ocupación resulte mayor que el de impulsión obtenido por el programa se disminuirá esta temperatura en busca de optimizar el sistema aprovechando la variable caudal de impulsión para que sea mayor o igual que la necesaria para ventilación.

Establecemos la ventilación a caudal constante.

Recuperador de calor: Realizaremos los cálculos tanto con recuperador de calor como sin el mismo por un par de razones que son: Comprobar el grado de ahorro de energía y por tanto de eficiencia energética que aportaría a nuestra instalación, y en previsión de que los sistemas que instalemos agrupen varias zonas y sean obligatorios por el RITE ya que la potencia necesaria sea superior a 7 kW (ocupación 37 – 50 personas).

Estimamos una carga propia aportada por la instalación de un 6%.

No disponemos de ningún coeficiente de mayoración de cargas ya que elaboraremos un cálculo ajustado para cada zona de nuestro al igual que no introduciremos ningún coeficiente de mayoración de cargas para todo el edificio con la premisa que es demasiada mayoración si queremos tener un cálculo preciso, y que tendremos suficiente con el coeficiente introducido local por local.

Se establecerán que el modo de distribuciones horarias vendrá definido local por local tanto para ocupación, iluminación y otras cargas.

Figura 3


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(3) Figura 3 Identificación de locales: Dentro de cada unas de las zonas delimitaremos los locales correspondientes a la misma e introduciremos los siguientes datos:

Condiciones interiores: según el abanico que nos abre el RITE (IT 11412) para obtener la temperatura de confort relativa tanto a actividad metabólica, grado de vestimenta y PPD, elegiremos para todo el edificio una temperatura interior seca en verano de 24ºC y en invierno de 22ºC. Con una humedad relativa correspondiente al 50% en verano y al 45% en invierno.

Superficie, ocupación y caudal de ventilación que previamente hemos obtenido en relación a la ocupación y a la calidad de aire asignada que para todo el edificio hemos elegido IDA 2.

Infiltraciones: serán despreciadas en los locales que no tengan puertas de acceso directo al exterior. Que una vez transformado el vestíbulo de entrada serán todos los locales climatizados del edificio.

Figura 4

(4) Figura 4 Locales Distribuciones Ocupantes, luces y otras cargas: En esta pestaña vamos a definir el régimen horario en los que aplicaremos las cargas tanto de ocupación, iluminación y otras cargas.

Ocupantes: La ocupación en verano vendrá definida desde la pestaña de identificación, mientras que aquí seleccionaremos el grado de actividad según sea sentado, de pie, ejercicio ligero y ejercicio pesado, ya que la carga aportada por las personas es muy diferente dependiendo de este factor. La ocupación en invierno la definiremos a partir de un mínimo en vez de un máximo ya que al necesitar aportación de calor en los locales, si estimamos que la ocupación es máxima en todo momento los cálculos de potencias necesarias estarán por debajo de la real necesaria en estas situaciones para ocupaciones medias. No establecemos ocupación 0 ya que si se da el caso no estimamos necesaria la climatización del local.

Iluminación: Se dispondrá un valor de 15w x metro para una iluminación de fluorescentes con reactancia/halógenas. Y una distribución de utilización similar a la de la ocupación. Típica de edificio con


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horario de mañana y tarde, debemos de añadir que debemos de aplicar la diferencia horaria propia entre la hora local y la hora solar.

Otras cargas: Introduciremos aquí las cargas añadidas por los equipos informáticos con una distribución horaria similar a las anteriores en todos los locales.

Figura 5

(5) Figura 5 Datos de superficies, perdidas por transmisión y convección en relación con el coeficiente de transmitancia U (W/m2K): Una vez definidos los locales usaremos las superficies obtenidas en el apartado P1-02 para aplicándole los valores de transmitancias siguientes y añadiendo las condiciones constructivas y geométricas a los elementos que cubren los huecos, el programa pueda calcular las pérdidas producidas en este apartado:

CERRAMIENTOS EXTERIORES

Verticales

Cerramiento de fachada: U: 0.58 W/m2 K

Ventanas tipo (doble acristalamiento, carpintería metálica): U: 3.40 W/m2 K

Horizontales

Cubierta: U: 0.41 W/m2 K

Forjado sobre espacio exterior: U: 0.51 W/m2 K

CERRAMIENTOS EN CONTACTO CON EL TERRENO

Losa de cimentación: U: 0.52 W/m2 K


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PARTICIONES INTERIORES

Forjado con local no acondicionado: U: 0.50 W/m2 K

Forjado tipo interior: U: 0.50 W/m2 K

Partición interior con local no calefactado: U: 0.86 W/m2 K

Puertas: U: 0.95 W/m2 K

//p1_03.2// RESULTADOS OBTENIDOS.

Una vez tenemos definido todo el edificio dentro de la herramienta de cálculo dpCLIMA, procedemos a obtener los resultados tanto para calefacción como para refrigeración en condiciones de invierno y de verano respectivamente.

En primer lugar vamos a apuntar un cambio sobre el modelo propiciados por el estudio de los resultados iniciales obtenidos en unas primeras aproximaciones para después mostrar los resultados definitivos en las diferentes situaciones que se entienden fundamentales para una correcta elección de los sistemas de climatización.

(1) Se modifica la zona 5 o vestíbulo de entrada ya que al calcular este espacio en el que entraba en juego la gran puerta de entrada y sus infiltraciones aparecían Ratios que doblaban a las necesidades generales del edificio y supondría un gran sobrecoste. Se procede limitando el espacio climatizado al de estancia del bedel con una mampara de vidrio.


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(2) Resultados y características de cálculo por zonas:

Usaremos estas tablas para dimensionar los equipos referidos a las zonas ya que resaltamos el Calor Total, la temperatura de impulsión y el caudal de impulsión.

En muchas zonas las temperaturas de impulsión varían con las que se dispusieron inicialmente ya que al realizar los cálculos encontrábamos caudales de impulsión menores que los necesarios de ventilación. Por lo que hemos ajustado estas temperaturas con la condición de que el caudal de impulsión fuera igual o mayor que el exigido para ventilación y aprovechar al máximo esta exigencia.

Los resultados referidos al total del edificio no corresponden con la suma de las zonas ya que cada dato de cada zona está referido a un día concreto más desfavorable y el del edificio está escogido en la suma más desfavorable de cada día


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(3) Comparación de resultados respecto a Ratios de cargas internas, externas y de ventilación tanto en refrigeración como en calefacción:

Definiremos las cargas externas como las producidas por la diferencia de temperatura y humedad con el exterior y recogen los siguientes campos: cerramientos, ventanas, puertas e infiltraciones.

Definiremos las cargas internas como las producidas por las ocupaciones, iluminaciones y máquinas que se encuentren dentro de los locales: iluminación, personas y otras cargas.

Definiremos las cargas de ventilación como las producidas al introducir en los locales el caudal de ventilación establecido en el RITE.

Definiremos cargas totales como la suma de las cargas definidas anteriormente.

Hemos elaborados cálculos comparativos tanto para calefacción como para refrigeración.


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Hemos añadido los resultados obtenidos al suponer en toda la instalación: recuperadores de calor, buscando la eficiencia energética por encima del sobrecoste que añade tanto de la UTA como del espacio que ocupa. Al comparar los resultados vemos que pasamos en refrigeración desde 194 kW a 169 kW, obteniendo una carga reducida un 17% que valoramos como bastante importante en las cantidades que nos movemos. En la calefacción pasamos desde los 158 kW a los 121 kW, reduciendo la carga en un 23.5 %.

Una vez que tenemos las potencias con las que trabajaremos en la elección de las UTAs, hemos realizado una pequeña minoración de la ocupación para estimar la carga total del edificio que nos servirá para dimensionar la bomba/s de calor o enfriadora/caldera (equipos de producción). Esta minoración corresponderá a disminuir la ocupación un 80% en el edificio y nos daría un valor final con recuperadores de calor de 155 kW para refrigeración y 112 kW para calefacción.

Las cargas internas en calefacción tienen signo negativo, debido a que aportan calor en invierno y por tanto restan la carga necesaria que debemos aplicar con nuestra instalación. En vez de no considerarla, hemos decidido tomar la ocupación mínima, la iluminación mínima y la carga producida por las máquinas climatizadoras, la demás cargas no están consideradas.

Una vez hemos realizado la comparación hemos subrayado las siguientes cuestiones que nos parecen importantes:

- En refrigeración las cargas internas oscilan entre el 35 % y el 48 %, lo que nos hace ver la importancia de la ocupación de los locales a climatizar y cómo influye en las zonas donde encontramos equipos informáticos la suma de las potencias producidas por los mismos.

- En refrigeración las cargas de ventilación oscilan entre el 30% y el 50 %, que nos indica la contrariedad que plantea la necesidad de ventilación que propone el RITE y la búsqueda de una instalación eficiente energéticamente.

- Tanto en calefacción como en refrigeración vemos que las cargas externas oscilan entre un 10% y un 20 %, que nos indica que desde el diseño arquitectónico se ha tenido en cuenta las necesidades climáticas del edificio y están bastante controladas las perdidas sobre las que realmente pueden influir dichas soluciones (la elección de protecciones, de soluciones constructivas y de elementos interiores solo afectan a las pérdidas de carga que se producen con el exterior).

-En calefacción vemos que las cargas de ventilación oscilan entre el 80 % y el 90 %, dejando aún más patente que en las situaciones de verano que la eficiencia energética entra en conflicto directo con las necesidades de ventilación introducidas por el RITE.

- En calefacción al eliminar las cargas internas nos encontramos con unas necesidades energéticas bastante más bajas que en verano, y al considerar también las máquinas de producción mucho más eficientes en invierno que en verano nos hace tomar la decisión de buscar equipos que nos cumplan principalmente las condiciones de verano obtenidas en los cálculos.

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Ai2 01 Calculo de Cargas