La carga de enfriamiento es la velocidad a la que se debe eliminar el calor sensible y latente del espacio para mantener una temperatura y humedad del aire de bulbo seco constante en el espacio . [1] [2] El calor sensible en el espacio hace que la temperatura del aire aumente, mientras que el calor latente se asocia con el aumento del contenido de humedad en el espacio. El diseño del edificio , el equipo interno, los ocupantes y las condiciones climáticas exteriores pueden afectar la carga de enfriamiento en un edificio usando diferentes mecanismos de transferencia de calor . [1] Las unidades SI son vatios .
Descripción general
La carga de enfriamiento se calcula para seleccionar el equipo HVAC que tiene la capacidad de enfriamiento adecuada para eliminar el calor de la zona. Una zona se define típicamente como un área con ganancias de calor similares, requisitos de control de temperatura y humedad similares, o un espacio cerrado dentro de un edificio con el propósito de monitorear y controlar la temperatura y humedad de la zona con un solo sensor, por ejemplo, un termostato. [3] Las metodologías de cálculo de la carga de refrigeración tienen en cuenta la transferencia de calor por conducción , convección y radiación . Las metodologías incluyen balance de calor, [1] serie de tiempo radiante, [4] diferencia de temperatura de carga de enfriamiento , función de transferencia, [5] y temperatura sol-aire . Los métodos calculan la carga de enfriamiento en condiciones de estado estacionario o dinámicas y algunos pueden ser más complicados que otros. Estas y otras metodologías se pueden encontrar en los manuales de ASHRAE , la norma ISO 11855, la norma europea (EN) 15243 y la EN 15255. [6] ASHRAE recomienda el método de balance de calor y los métodos de series de tiempo radiantes. [1]
Diferenciación de las ganancias de calor
La carga de refrigeración de un edificio no debe confundirse con sus ganancias de calor. Las ganancias de calor se refieren a la velocidad a la que el calor se transfiere o se genera dentro de un edificio. Al igual que las cargas de enfriamiento, las ganancias de calor se pueden separar en ganancias de calor sensibles y latentes que pueden ocurrir por conducción, convección y radiación. Las propiedades termofísicas de paredes, pisos, techos y ventanas, la densidad de potencia de iluminación (LPD), la densidad de carga del enchufe , la densidad de ocupantes y la eficiencia del equipo juegan un papel importante en la determinación de la magnitud de las ganancias de calor en un edificio. [1] El manual de fundamentos de ASHRAE se refiere a los siguientes seis modos de entrada para las ganancias de calor: [1]
- Radiación solar a través de superficies transparentes
- Conducción de calor a través de paredes exteriores y techos.
- Conducción de calor a través de techos, pisos y particiones interiores.
- Calor generado en el espacio por ocupantes, luces y electrodomésticos.
- Transferencia de energía a través de la ventilación directa con el espacio y la infiltración de aire exterior.
- Misceláneos calienta ganancias
Además, la tasa de extracción de calor es la tasa a la que el equipo de enfriamiento realmente elimina el calor del espacio. [1] [2] Las ganancias de calor, la tasa de extracción de calor y los valores de las cargas de enfriamiento a menudo no son iguales debido a los efectos de la inercia térmica . El calor se almacena en la masa del edificio y el mobiliario retrasando el tiempo en el que puede convertirse en una ganancia de calor y ser extraído por el equipo de refrigeración para mantener las condiciones interiores deseadas. [2] Otra razón es la incapacidad del sistema de enfriamiento para mantener constantes la temperatura y la humedad del bulbo seco.
Cargas de enfriamiento en sistemas de aire
En los sistemas de aire , se supone que las ganancias de calor por convección se convierten instantáneamente en una carga de enfriamiento. Las ganancias de calor radiativo son absorbidas por paredes, pisos, techos y muebles, lo que provoca un aumento de su temperatura que luego transferirá calor al aire del espacio por convección. [1] Las ganancias de calor conductivo se convierten en ganancias de calor convectivo y radiativo. Si la temperatura y la humedad del aire del espacio se mantienen constantes, la tasa de extracción de calor y la carga de enfriamiento del espacio son iguales. [1] La carga de refrigeración resultante a través de diferentes tipos de sistemas de aire en el mismo entorno construido puede ser diferente. [7]
Cargas frigoríficas en sistemas radiantes
En los sistemas radiantes , no todas las ganancias de calor por convección se convierten instantáneamente en una carga de enfriamiento porque el sistema radiante tiene limitaciones sobre la cantidad de calor que se puede eliminar de la zona mediante convección. [8] [9] Las ganancias de calor radiativo son absorbidas por superficies de enfriamiento activas y no activas. Si es absorbido por superficies activas, las ganancias de calor se convierten en una carga de enfriamiento instantánea; de lo contrario, se producirá un aumento de temperatura en la superficie no activa que eventualmente causará transferencia de calor al espacio por convección y radiación. [6]
Referencias
- ^ a b c d e f g h i ASHRAE (1 de junio de 2013). Capítulo 18: Cálculos de carga de calefacción y refrigeración no residencial (2013 ed.). Atlanta, GA: Manual de fundamentos de ASHRAE.
- ^ a b c Kreider, Jan F .; Curtiss, Peter S .; Rabl, Ari (2010). Calefacción y refrigeración de edificios: diseño para la eficiencia (Rev. 2ª ed.). Boca Ratón: CRC Press / Taylor & Francis. ISBN 978-1-4398-1151-1.
- ^ "Norma energética para edificios excepto edificios residenciales de poca altura". Atlanta, GA: ASHRAE. 2013. Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Spitler, Jeffrey D .; Fisher, Daniel E .; Pedersen, Curtis O. (1997). "El procedimiento de cálculo de la carga de refrigeración de la serie de tiempo radiante". Transacciones ASHRAE . 103 (2): 503–515.
- ^ Mitalas, GP (1973). "Método de función de transferencia para calcular las cargas de refrigeración, la extracción de calor y la temperatura del espacio". Revista ASHRAE . 14 (12): 54–56.
- ^ a b Feng, Jingjuan (mayo de 2014). "Diseño y Control de Sistemas Hidrónicos de Refrigeración Radiante" . Código Bibliográfico : 2014PhDT ........ 76F . Cite journal requiere
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( ayuda ) - ^ Schiavon, Stefano; Lee, Kwang Ho; Bauman, Fred; Webster, Tom (febrero de 2011). "Método de cálculo simplificado para el diseño de cargas de refrigeración en sistemas de distribución de aire por suelo radiante (UFAD)" . Energía y Edificación . 43 (2-3): 517-528. doi : 10.1016 / j.enbuild.2010.10.017 .
- ^ Feng, Jingjuan (Paloma); Schiavon, Stefano; Bauman, Fred (octubre de 2013). "Diferencias de carga frigorífica entre sistemas radiantes y de aire" . Energía y Edificación . 65 : 310–321. doi : 10.1016 / j.enbuild.2013.06.009 .
- ^ Feng, Jingjuan (Paloma); Bauman, Fred; Schiavon, Stefano (diciembre de 2014). "Comparación experimental de carga de refrigeración por zona entre sistemas radiantes y de aire" . Energía y Edificación . 84 : 152-159. doi : 10.1016 / j.enbuild.2014.07.080 .