LA IMPORTANCIA DEL

“BALANCE TÉRMICO

en la EFICIENCIA ENERGÉTICA DE LA EDIFICACIÓN”

Materias a considerar en elUso eficiente de la ENERGÍA en la Arquitectura

– Diseño Arquitectónico– Aislamiento térmico de la envolvente– Masa térmica– Aportes solares– Ventilación controlada– Uso racional del edificio (operación)– Uso de energías alternativas

“ El uso eficiente de la energía = Nueva fuente de energía ”

Intercambio Energético de la envolvente

Fenómenos

Transferencia de calor (a través de elementos opacos y transparentes-cuantificable)

• Conducción • Convección• Radiación

• Captación (absortividad – Radiación)• Ganancia solar por elementos opacos - Absortividad• Ganancia solar por elementos transparentes

• Almacenamiento• Inercia térmica (masa)

Características térmicas de la envolvente(Física de la construcción)

1.- Conductividad térmica - Conductancia2.- Resistencia Térmica 3.- Transmitancia térmica 4.- Inercia térmica5.- Calor específico 6.- Absortividad.

1.- Conductividad Térmica ( λ ó K) Es la capacidad de transmitir el calor a través de los materiales por transferencia de energía cinética o movimiento de sus moléculas a otras moléculas adyacentes.

(Esto se produce cuando hay diferencia de T°)Se calcula midiendo el flujo de calor (W) que pasa de un lado a otro de un material considerando 1 mt. Lineal.

λ = W/(m°C)

λ = W/(K·m) (s/ Sist. Internacional de unidades)

Conductancia TérmicaEs el valor de la conductividad en un espesor determinado.

C = λ /e

Diferencia entre grados Kelvin y grados Celsius

1° K = 1° CCada grado es la misma magnitud, sólo cambian sus “0”

“0” Kelvin = “- 273° ” Celsius

Kelvin - Cero absoluto - moléculas sin movimiento.

2.- Resistencia TérmicaRepresenta la capacidad del material de oponerse al flujo del calor. Es la razón entre el espesor y la conductividad térmica del material; también se considera que la resistencia es el inverso de la conductancia térmica.

Donde “e” es el espesor de la capa (m) y λ (lambda) la conductividad térmica del material, W/(K·m).

Resistencia térmica total Es la suma de las resistencias térmicas superficiales y la resistencia

térmica del elemento constructivo como se ve a continuación:

Rt es inversa del coeficiente de transmisión de calor de un elemento, por lo tanto.

3.- Transmitancia TérmicaEs la cantidad de energía que atraviesa, en una unidad de tiempo, una unidad de superficie de un elemento constructivo de caras planas paralelas, cuando entre dichas caras hay un gradiente térmico. Es el inverso a la resistencia térmica Total.

ó U = 1/Rt

En donde:U = transmitancia en vatios por metro cuadrado y kelvin. W = potencia en watts. S = superficie en metros cuadrados. K = diferencia de temperaturas en kelvin o en Celsius.

Cálculo de pérdida de calor de la envolvente

(Por conducción)

4.- Inercia TérmicaPropiedad que indica la cantidad de calor que puede conservar un cuerpo y la velocidad con que la cede o absorbe del entorno.

Depende de la masa, del calor específico de sus materiales y del coeficiente de conductividad térmica de éstos.

5.- Calor específico“La cantidad de calor que hay que suministrar a la unidad de masa para elevar su temperatura en una unidad (kelvin o grado Celsius).”

Ej:Metales 0,1 cal/K·gPétreos 0,2 cal/K·gMadera 0,4 cal/K·gAgua 1 cal/K·g

Aire 0,24 cal/K·g (El agua absorbe 1 Kcal cuando sube un grado, esto demuestra que el agua acumula máscalor por más tiempo)Este factor es fundamental para el fenómeno de almacenamiento, Inercia.

Captación solar o Ganancia solar

Por elementos opacos - AbsortividadPor elementos transparentes - Ganancia por Radiación

Absortividad superficial En elementos opacos, el flujo medio captado depende principalmente de la

absortividad superficial (para Radiación Solar) y de la Transmitancia térmica del mismo.

Ganancia por Radiación solar

Cálculo del comportamiento energético y térmico de un edificio

Corresponde al balance entre pérdidas y ganancias de calor generadas en un edificio.Existen dos formas de evaluarlo:

• Régimen estático• Régimen dinámico

Régimen estático Cálculo del balance energético a partir de los grados día, obteniendo

valores mensuales generales de ganancias y perdidas.

Grados-día de calefacción (GD) Es la diferencia entre: La “Temp. Base” y la “Temp. Media diaria” inferior a la “Temp. Base” durante un año. Se considera T. Media diaria el promedio entre día y noche.

Los GD están directamente relacionados con la demanda de energía para calefacción.

Régimen dinámicoA partir del cálculo horario, permitiendo determinar con cierta precisión las condiciones ambientales internas, y lo más importante, como varían dichas condiciones en el tiempo, que tan confortable será el espacio o que tanta energía se requerirá para mantener el confort.

Cálculo de cargas internas

Carga ocupación- Calor generado por la actividad humana.

Carga iluminación

Carga equipos

(Idem)

Reglamentación Térmica Articulo 4.1.10.- O.G.U.C.

Zonas térmicas

En Chile = 7 Zonas térmicas.Clasificación según “Grados día de calefacción.”

Art. 4.1.10

Exigencias de acondicionamiento térmico

% Ventanas

U Ponderado

Zonas 3-4-5-6-7; v. monolíticos.Aumento sup. X reducción “U” en muros – s/formula.

Zonas Climáticas

Nch 1079

Confort ambiental

Corresponde al rango de las condiciones del entorno consideradas aceptables para un espacio habitable.

Parámetros de influencia:

Dada la diversidad de variables que inciden en el confort ambiental, usualmente se consideran en forma separada confort térmico (o higrotérmico) de confort lumínico, calidad del aire y confort acústico.

• Confort Higrotérmico.• Aislamiento térmico.• Defensa y aprovechamiento solar.• Confort Acústico.• Confort Lumínico y visual• Confort olfativo

Confort HigrotérmicoSe define como aquel estado en que las personas expresan satisfacción con el ambiente que los rodea. Esto depende de dos grupos de parámetros:

1.- Relacionado con las personas:• Metabolismo• Vestimenta

2.- Relacionado con el ambiente• Temperatura del aire del recinto• Temperatura superficial interior

de la envolvente• Humedad relativa del Aire• Velocidad del aire.

ZONA DE CONFORT HIGROTERMICO Corresponde al intervalo de condiciones dentro de las cuales un alto

porcentaje de la población se siente cómodo.

0

4

8

12

16

20

24

28

0 5 10 15 20 25 30

Temperatura,°C

Hu

me

da

d a

bso

luta

, g/m

3

100%80%60%40%20%

Subjetiva

Confort

Frío húmedo

Caluroso seco

Caluroso húmedo

Frío seco