Saltar la navegación

3.- Cálculo de cargas térmicas en climatización.

Caso práctico: acondicionamiento de un espacio escolar polivalente

En la unidad anterior hemos visto los problemas de altas temperaturas que hay en muchos centros escolares del sur. Además de no tener una arquitectura pasiva acorde con el clima, salvo algunas excepciones, no tienen sistemas de climatización. Pues bien, en este caso práctico vamos a dar solución a este problema. En un centro escolar de Sevilla se va a reconvertir un gimnasio, que apenas se usa, en un espacio polivalente-biblioteca innovador en el que se va a trabajar con el alumnado por proyectos en los meses finales de curso que, además son los más calurosos. Pero resulta imprescindible colocar algún tipo de climatización y, lo primero que hay que hacer, como sabes, es calcular la carga térmica. Este problema lo podremos resolver al final de esta unidad y, lo que es más importante, podrás calcular la carga térmica de climatización de cualquier espacio y en cualquier lugar.

En unidades posteriores veremos los equipos y tipos de instalaciones apropiados, pero siempre se empieza a plantear una instalación de este tipo, a partir del cálculo de cargas térmicas. Y eso es lo que vas a aprender a hacer en esta unidad. Podrás determinar la potencia térmica que debería tener un equipo de acondicionamiento para refrigerar uno o varios espacios. En este apartado recurriremos al caso práctico planteado y que se concreta en el siguiente plano.

Datos complementarios son:

  • Los ventanales son de doble vidrio (6 +cámara de argón de 16 + 4), con transmitancia de 1 W/m2K y 0,33 de factor solar, con una altura de 2 m y marcos metálicos.
  • La puerta de entrada es acristalada, con las mismas características térmicas de los ventanales y una altura de 2,5 m.
  • La altura de techos es de 4 m.
  • Todas las transmitancias de paredes, suelo y techo son las máximas legales permitidas en Sevilla. La densidad superficial de muros y techo es, respectivamente, de 300 kg/m2  200 kg/m2
  • Tiene 4 claraboyas, de 2 m2 cada una, de vidrio doble de 6 mm, con cortinas protectoras que consiguen un factor de atenuación de 0,2. Su transmitancia es de 2 W/m2K
  • La ocupación es en horario de 8 h hasta las 15 h.
  • El número de personas es de 3 aulas, con un total de 85 alumnos y 5 adultos, entre profesores y personal de biblioteca

Biblioteca
Piqsels. Biblioteca (Dominio público)



 

La carga térmica total de climatización se calcula de manera muy similar a las cargas que se han calculado hasta ahora (calefacción y refrigeración) y resulta de la suma de varios factores, siendo nuevo el correspondiente a la radiación solar, un cálculo más preciso en la transmisión, así como contemplar el calor emitido por las personas y la actividad que realizan en el interior del local o vivienda. Estas diferencias obligan a realizar los cálculos a una hora determinada, ya que hay que encontrar el momento más desfavorable y este se producirá cuando el nivel de actividad en el local sea el máximo y la radiación solar sea también la mayor posible.

La actividad en un local, comercio, empresa, etc. varía o largo del día o, incluso, de la semana o momento del año. Pensemos, por ejemplo, en una instalación de climatización de un centro comercial en el que a la hora punta puede haber 500 clientes, cada uno de los cuales puede desprender un calor sensible y latente superior a 100 W, lo que supone la previsión de una carga térmica de 50 kW.

Por otro lado, la radiación solar puede variar extraordinariamente la necesidad de refrigeración o calefacción a lo largo del día. Mientras que la radiación solar no se tenía en cuenta al calcular la carga térmica máxima en calefacción (ya que esta radiación disminuiría este valor, y no olvidemos que estamos calculando la demanda máxima de calefacción y ello se produce sin radiación solar), en climatización hay que considerarla, ya que puede aumentar notablemente la necesidad de refrigeración a determinadas horas.

Finalmente, las condiciones de confort y calidad del aire, que han sido tratadas en la unidad de trabajo anterior, hay que tenerlas en cuenta en la determinación de los datos de partida, por lo tanto, en el cálculo de las cargas térmicas en climatización se aplicarán directamente conceptos, procedimientos, fórmulas y tablas ya vistas con anterioridad. Cualquier duda debe remitir a la unidad de trabajo mencionada. 

Para saber más

Si se desea profundizar más, puede consultarse la Parte Primera (Estimación de la carga térmica) del libro “Manual de aire acondicionado. Carrier. Ed. Marcombo. Barcelona, 2009, págs. 3 a 106". En este libro se aplica el denominado Método Carrier.