norma española
UNE-EN 12831
Octubre 2003 TÍTULO
Sistemas de calefacción en edificios Método para el cálculo de la carga térmica de diseño
Heating systems in buildings. Method for calculation of the design heat load. Systèmes de chauffage dans les bâtiments. Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base.
CORRESPONDENCIA
Esta norma es la versión oficial, en español, de la Norma Europea EN 12831 de marzo de 2003.
OBSERVACIONES
ANTECEDENTES
Esta norma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 100 Climatización cuya Secretaría desempeña AFEC.
Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 43646:2003
LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:
AENOR 2003 Reproducción prohibida
C Génova, 6 28004 MADRID-España
79 Páginas Teléfono Fax
91 432 60 00 91 310 40 32
Grupo 45
S
NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE NORM
EN 12831 Marzo 2003
ICS 91.140.10
Versión en español
Sistemas de calefacción en edificios Método para el cálculo de la carga térmica de diseño
Heating systems in buildings. Method for calculation of the design heat load.
Systèmes de chauffage dans les bâtiments. Méthode de calcul des déperditions calorifiques de base.
Heizungsanlagen in Gebäuden. Verfahren zur Berechnung der Norm-Heizlast.
Esta norma europea ha sido aprobada por CEN el 2002-07-06. Los miembros de CEN están sometidos al Reglamento Interior de CEN/CENELEC que define las condiciones dentro de las cuales debe adoptarse, sin modificación, la norma europea como norma nacional. Las correspondientes listas actualizadas y las referencias bibliográficas relativas a estas normas nacionales, pueden obtenerse en la Secretaría Central de CEN, o a través de sus miembros. Esta norma europea existe en tres versiones oficiales (alemán, francés e inglés). Una versión en otra lengua realizada bajo la responsabilidad de un miembro de CEN en su idioma nacional, y notificada a la Secretaría Central, tiene el mismo rango que aquéllas. Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
CEN COMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles 2003 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.
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-4-
ÍNDICE
Página
ANTECEDENTES............................................................................................................................
7
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................
8
1
OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ......................................................................
8
2
NORMAS PARA CONSULTA.......................................................................................
8
3 3.1 3.2
TÉRMINOS, DEFINICIONES Y SÍMBOLOS............................................................. Términos y definiciones ................................................................................................... Símbolos y unidades.........................................................................................................
9 9 10
4
PRINCIPIO DEL MÉTODO DE CÁLCULO...............................................................
12
5 5.1 5.2 5.3
CONSIDERACIONES GENERALES........................................................................... Procedimiento de cálculo para un espacio calentado.................................................... Procedimiento de cálculo para un edificio colectivo o para un edificio....................... Procedimiento de cálculo por el método simplificado...................................................
13 13 13 14
6 6.1 6.2 6.3
DATOS REQUERIDOS .................................................................................................. Datos climáticos................................................................................................................ Temperatura interior de diseño ...................................................................................... Datos del edificio ..............................................................................................................
16 16 16 16
7
7.2 7.2.1
PÉRDIDA TÉRMICA DE DISEÑO TOTAL EN UN ESPACIO CALENTADO. CASOS BÁSICOS ....................................................... Pérdida térmica de diseño por transmisión ................................................................... Pérdidas térmicas directamente al exterior. Coeficiente de pérdida térmica HT,ie ............................................................................... Pérdidas térmicas a través de un espacio no calentado. Coeficiente de pérdida térmica HT,iue.............................................................................. Pérdidas térmicas a través del terreno. Coeficiente de pérdida térmica HT,ig ............ Pérdidas térmicas a o desde espacios calentados a diferente temperatura. Coeficiente de pérdida térmica HT,ij ........................................................ Pérdida térmica de diseño por ventilación..................................................................... Higiene. Caudal de aire V&mín.,i ........................................................................................
7.2.2 7.2.3 7.3
Infiltración a través de la envolvente del edificio. Caudal de aire V&inf,i ...................... Caudales de aire debido a los sistemas de ventilación................................................... Espacios calentados intermitentemente..........................................................................
30 31 31
8 8.1 8.2
CARGA TÉRMICA DE DISEÑO .................................................................................. Carga térmica de diseño de un espacio calentado ......................................................... Carga térmica de diseño de un edificio colectivo o de un edificio ................................
32 32 33
9 9.1 9.1.1 9.1.2 9.1.3
MÉTODO DE CÁLCULO SIMPLIFICADO ............................................................... Pérdida térmica de diseño para un espacio calentado .................................................. Pérdida térmica de diseño total ...................................................................................... Pérdida térmica de diseño por transmisión ................................................................... Pérdida térmica de diseño por ventilación.....................................................................
34 34 34 35 35
7.1 7.1.1 7.1.2 7.1.3 7.1.4
18 18 18 19 20 27 28 30
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Página
9.2 9.2.1 9.2.2 9.3
Carga térmica de diseño de un espacio calentado ......................................................... Carga térmica de diseño total ......................................................................................... Espacios calentados intermitentemente.......................................................................... Carga térmica de diseño total de un edificio colectivo o de un edificio .......................
35 35 36 36
ANEXO A (Informativo) PARÁMETROS BÁSICOS DEL BIENESTAR HUMANO EN EL INTERIOR DE UN AMBIENTE TÉRMICO. IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA OPERATIVA EN LOS CÁLCULOS DE CARGA TÉRMICA................................
37
ANEXO B (Informativo) INSTRUCCIONES PARA EL CÁLCULO DE LA PÉRDIDA TÉRMICA DE DISEÑO EN CASOS ESPECIALES ....................... B.1 Techos altos y cerramientos grandes.............................................................................. B.2 Edificios donde la temperatura del aire y la temperatura radiante media difieren significativamente.................................................................... ANEXO C (Informativo) EJEMPLO DE CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE DISEÑO ...................................................... C.1 Descripción general del ejemplo de cálculo ................................................................... C.1.1 Descripción del edificio de muestra ................................................................................ C.1.2 Planos del edificio............................................................................................................. C.1.3 Realización del cálculo..................................................................................................... C.2 Planos del edificio............................................................................................................. C.3 Ejemplo de cálculo ........................................................................................................... C.3.1 Datos generales................................................................................................................. C.3.2 Datos de los materiales..................................................................................................... C.3.3 Datos de los elementos del edificio .................................................................................. C.3.4 Datos de los puentes térmicos.......................................................................................... C.3.5 Pérdidas térmicas por transmisión en un recinto.......................................................... C.3.6 Pérdidas térmicas por ventilación en un recinto ........................................................... C.3.7 Capacidad de calentamiento ........................................................................................... C.3.8 Carga térmica total .......................................................................................................... C.3.9 Carga térmica de un recinto con el método simplificado.............................................. C.3.10 Carga térmica total con el método simplificado ............................................................
41
42 42 42 42 42 43 51 51 52 52 55 57 59 62 63 65 66
ANEXO D (Normativo) D.1 D.2 D.3 D.4 D.4.1 D.4.2 D.4.3 D.4.4 D.5 D.5.1 D.5.2
VALORES POR DEFECTO PARA LOS CÁLCULOS DE LOS CAPÍTULOS 6 AL 9 ..................................... Datos climáticos (véase el apartado 6.1)......................................................................... Temperatura interior de diseño (véase el apartado 6.2)............................................... Datos del edificio (véase el apartado 6.3) ....................................................................... Pérdida térmica de diseño por transmisión ................................................................... Pérdida térmica directamente al exterior − HT,ie (véase el apartado 7.1.1)................. Pérdidas térmicas a través de los espacios no calentados − HT,iue (véase el apartado 7.1.2) ............................................................. Pérdidas térmicas a través del terreno − HT,ig (véase el apartado 7.1.3) ..................... Pérdidas térmicas hacia o desde espacios calentados a diferentes temperaturas − HT,ij (véase el apartado 7.1.4)........................................... Pérdida térmica de diseño, por ventilación − HV,I ......................................................... Índice de renovación mínima del aire exterior − nmin. (véanse los apartados 7.2.1 y 9.1.3) ....................................................... Índice de renovación de aire − n50 (véase el apartado 7.2.2).........................................
40 40
67 67 67 68 68 68 70 71 71 71 71 72
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Página Coeficiente de protección − e (véase el apartado 7.2.2)................................................. Factor de corrección de altura − ε (véase el apartado 7.2.2) ........................................ Recintos calentados intermitentemente (véanse los apartados 7.3 y 9.2.2) ................. Método de cálculo simplificado (véase el capítulo 9)..................................................... Restricciones de uso ......................................................................................................... Factor de corrección de la temperatura − fk (véase el apartado 9.1.2) ........................ Factor de corrección de la temperatura − f∆θ (véase el apartado 9.1.1).......................
72 73 73 75 75 75 76
BIBLIOGRAFÍA...............................................................................................................................
77
D.5.3 D.5.4 D.6 D.7 D.7.1 D.7.2 D.7.3
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ANTECEDENTES
Esta Norma Europea EN 12831:2003 ha sido elaborada por el Comité Técnico CEN/TC 228 Sistemas de calefacción para edificios, cuya Secretaría desempeña DS. Esta norma europea debe recibir el rango de norma nacional mediante la publicación de un texto idéntico a la misma o mediante ratificación antes de finales de septiembre de 2003, y todas las normas nacionales técnicamente divergentes deben anularse antes de finales de marzo de 2004. Este documento incluye un anexo normativo, el anexo D, y tres anexos informativos, los anexo A, B y C. Este documento incluye un capítulo de bibliografía. Los temas tratados por el CEN/TC 228 son los siguientes: − diseño de sistemas de calefacción (por agua, eléctricos, etc.); − instalación de sistemas de calefacción; − puesta en servicio de sistemas de calefacción; − instrucciones para el funcionamiento, mantenimiento y manejo de sistemas de calefacción; − métodos de cálculo de las cargas y pérdidas térmicas de diseño; − métodos de cálculo del rendimiento energético de los sistemas de calefacción. Los sistemas de calefacción incluyen también los efectos de otros sistemas relacionados, como los sistemas de producción de agua caliente. Todas estas normas son normas de sistemas, es decir, están basadas en requisitos exigidos al sistema en su conjunto y no se refieren a los requisitos de los productos que forman el sistema. Siempre que es posible, se hace referencia a otras normas CEN o ISO sobre productos. Sin embargo, el empleo de productos que cumplan las normas pertinentes no garantiza el cumplimiento de los requisitos del sistema. Los requisitos se definen principalmente como requisitos funcionales, es decir, los relacionados con el funcionamiento del sistema, sin especificar formas, materiales, dimensiones o datos similares. Estas directrices describen algunas formas de cumplir los requisitos, pero podrían utilizarse otros métodos para cumplir los requisitos funcionales, siempre que pueda demostrarse dicho cumplimiento. Los sistemas de calefacción difieren, entre los países miembros, debido a la climatología, tradiciones y las reglamentaciones estatales y locales. En algunos casos, los requisitos se dan por categorías, permitiendo así la incorporación de necesidades nacionales o individuales. En aquellos casos en que las normas contradigan la reglamentación nacional, esta última debería prevalecer. De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, están obligados a adoptar esta norma europea los organismos de normalización de los siguientes países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, Eslovaquia, España, Finlandia, Francia, Grecia, Hungría, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Malta, Noruega, Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
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INTRODUCCIÓN Esta norma especifica un método para el cálculo de las necesidades de suministro de calor, en condiciones de diseño normalizadas, para asegurar que se obtiene la temperatura interior de diseño. Esta norma describe el cálculo de la carga térmica de diseño: − con un planteamiento recinto por recinto, o espacio calentado por espacio calentado, con el propósito de dimensionar los emisores de calor; − con un planteamiento de edificio completo o edificio colectivo, con el propósito de dimensionar el suministro de calor. Esta norma proporciona también un método simplificado de cálculo. Los valores de consigna y factores necesarios para el cálculo de la carga térmica deberían determinarse en un anexo nacional a esta norma. En el anexo D se tabulan todos los factores, que pueden determinarse a nivel nacional, y se dan valores por defecto para aquellos casos donde no existan valores nacionales.
1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma especifica métodos para el cálculo de la pérdida térmica de diseño y la carga térmica de diseño, para casos básicos en las condiciones de diseño. Los casos básicos incluyen todo tipo de edificios: − con recintos con una altura limitada (no superior a 5 m); − donde se asume que están calentados hasta condiciones estables, en las condiciones de diseño. Son ejemplos de ese tipo de edificios: edificios residenciales, edificios administrativos y de oficinas, escuelas, bibliotecas, hospitales, edificios de recreo, prisiones, edificios de hostelería, centros comerciales y otros edificios de negocios, edificios industriales. En los anexos, se da también información para tratar los siguientes casos especiales: − edificios con techos altos o cerramientos grandes; − edificios donde la temperatura del aire y la temperatura radiante media difieren significativamente. 2 NORMAS PARA CONSULTA Esta norma europea incorpora disposiciones de otras publicaciones por su referencia, con o sin fecha. Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación. Para las referencias con fecha, no son aplicables las revisiones o modificaciones posteriores de ninguna de las publicaciones. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición en vigor del documento normativo al que se haga referencia (incluyendo sus modificaciones). EN 673 − Vidrio en la construcción. Determinación del coeficiente de transmisión térmica, U. Método de cálculo. EN ISO 6946 − Elementos y componentes de edificación. Resistencia y transmitancia térmica. Método de cálculo. (ISO 6946:1996). EN ISO 10077-1 − Características térmicas de ventanas, puertas y contraventanas. Cálculo del coeficiente de transmisión térmica. Parte 1: Método simplificado. (ISO 10077-1:2000).
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EN ISO 10077-2 − Características térmicas de ventanas, puertas y contraventanas. Cálculo del coeficiente de transmisión térmica. Parte 2: Método numérico para marcos (ISO 10077-2:1998). EN ISO 10211-1 − Puentes térmicos en edificación. Cálculo de flujos de calor y temperaturas superficiales. Parte 1: Métodos generales. (ISO 10211-1:1995). EN ISO 10211-2 − Puentes térmicos en edificación. Cálculo de flujos de calor y temperaturas superficiales. Parte 2: Puentes térmicos lineales. (ISO 10211-2:2001). EN ISO 10456 − Materiales y productos para la edificación. Procedimientos para la determinación de los valores térmicos declarados y de diseño. (ISO 10456:1999). EN 12524 − Materiales y productos para la edificación. Propiedades higrotérmicas. Valores de diseño tabulados. EN ISO 13370 − Prestaciones térmicas de edificios. Transmisión de calor por el terreno. Métodos de cálculo. (ISO 13370:1998). EN ISO 14683 − Puentes térmicos en la edificación. Transmitancia térmica lineal. Métodos simplificados y valores por defecto. (ISO 14683:1999).
3 TÉRMINOS, DEFINICIONES Y SÍMBOLOS 3.1 Términos y definiciones Para los fines de esta norma europea, se aplican los siguientes términos y definiciones: 3.1.1 sótano: Se considera a un recinto como sótano, cuando mas del 70% de la superficie de los muros exteriores están en contacto con el terreno. 3.1.2 elementos del edificio: Componentes del edificio, como un muro o un suelo. 3.1.3 edificio colectivo: volumen total de los espacios calentados por un sistema común de calefacción (es decir, viviendas individuales) donde el suministro de calor a cada vivienda individual puede controlarse centralmente por el ocupante. 3.1.4 diferencia de temperatura de diseño: Diferencia entre la temperatura interior de diseño y la temperatura exterior de diseño. 3.1.5 pérdida térmica de diseño: Cantidad de calor por unidad de tiempo que sale del edificio al medio ambiente exterior, en condiciones específicas de diseño. 3.1.6 coeficiente de pérdida térmica de diseño: Pérdida térmica de diseño por unidad de diferencia de temperatura. 3.1.7 transferencia de calor de diseño: Calor transferido en el interior de un edificio colectivo o de un edificio. 3.1.8 carga térmica de diseño: Flujo de calor requerido, necesario para alcanzar las condiciones especificadas de diseño. 3.1.9 pérdida térmica de diseño por transmisión del espacio considerado: Pérdida térmica al exterior como resultado de las conducción térmica a través de las superficies circundantes, y transferencia de calor entre espacios calentados en el interior del edificio. 3.1.10 pérdida térmica de diseño por ventilación del espacio considerado: Pérdida térmica al exterior por ventilación e infiltraciones a través de la envolvente del edificio y calor transferido por ventilación entre espacios calentados.
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3.1.11 temperatura del aire exterior: Temperatura del aire en el exterior del edificio. 3.1.12 temperatura exterior de diseño: Temperatura del aire exterior utilizada para el cálculo de la pérdida térmica de diseño. 3.1.13 espacio calentado: Espacio que se ha de calentar a la temperatura interior de diseño especificada. 3.1.14 temperatura del aire interior: Temperatura del aire en el interior del edificio. 3.1.15 temperatura interior de diseño: Temperatura operativa en el centro del espacio calentado (a una altura de entre 0,6 m y 1,6 m) utilizada para el cálculo de la pérdida térmica de diseño. 3.1.16 temperatura exterior media anual: Valor medio de la temperatura exterior durante el año. 3.1.17 temperatura operativa: Media aritmética de la temperatura del aire interior y la temperatura radiante media. 3.1.18 zona térmica: Parte del espacio calentado con un punto de consigna dado y con variaciones espaciales de la temperatura interior despreciables. 3.1.19 espacio no calentado: Espacio que no forma parte del espacio calentado. 3.1.20 sistema de ventilación: Sistema que suministra el caudal de aire especificado. 3.1.21 zona: Grupo de espacios que tienen características térmicas similares. 3.2 Símbolos y unidades Para los fines de esta norma europea, se aplican los siguientes símbolos, unidades e índices.
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Tabla 1 Símbolos y unidades Símbolo
Nombre
Unidad
varios factores de corrección
−
A
superficie
m2
B´
parámetro característico
m
cp
capacidad térmica específica, a presión constante
d
espesor
m
ei
coeficiente de protección
−
factores de corrección por la orientación
−
factor de corrección por agua en el terreno
−
A, b, c, f
ek, el Gw
J/(kg·K)
W/(m2·K)
h
coeficiente de transferencia de calor por superficie
H
coeficiente de pérdida térmica, coeficiente de transferencia de calor
l
longitud
m
n
índice de renovación de aire exterior
h-1
n50
índice de renovación de aire, a 50 Pa de diferencia de presión, entre el interior y el exterior del edificio
h-1
P
perímetro de suelo enlosado
m
Q
cantidad de calor, cantidad de energía
J
T
temperatura termodinámica en la escala Kelvin
K
U
transmitancia térmica o coeficiente de transmisión térmica
v
velocidad del aire
m/s
V
volumen
m3
V&
caudal
ε
factor de corrección de la altura
−
Φ
pérdida térmica, potencia térmica
W
carga térmica
W
η
eficacia
%
λ
conductividad
θ
temperatura en la escala Celsius
ρ
densidad del aire a θint,i
ψ
transmitancia térmica lineal
ΦHL
W/K
W/(m2·K)
m3/s
W(m·K) ºC kg/m3 W/(m·K)
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Tabla 2 Índices a=
aire
h=
altura
o=
operativo
A=
edificio colectivo
inf =
infiltración
r=
media radiante
bdg,B = edificio
int =
interno
RH =
recalentamiento
bf =
suelo del sótano
i,j =
espacio calentado
su =
suministro
bw =
muro del sótano
k=
elementos del edificio
T=
transmisión
e=
externo, exterior
l=
puente térmico
tb =
tipo de edificio
env =
envolvente
m=
media anual
u=
espacio no calentado
equiv = equivalente
mech = mecánico
V=
ventilación
ex =
extraído
mín. =
mínimo
∆θ =
temperatura interior más alta
g=
terreno
nat =
natural
W=
agua, ventana/muro
4 PRINCIPIO DEL METODO DE CÁLCULO El método de cálculo para los casos básicos se basa en las siguientes hipótesis: − se asume que la distribución de la temperatura es uniforme (temperatura del aire y temperatura de diseño); − las pérdidas térmicas se calculan en condiciones estables asumiendo propiedades constantes, como valores de temperatura, características de los elementos del edificio, etc. El procedimiento para los casos básicos puede utilizarse en la mayoría de los edificios: − con una altura de techo no mayor que 5 m; − calentados, o que se asume que se han calentado, a una temperatura estable especificada; − donde la temperatura del aire y la temperatura operativa se asumen que es la misma. En edificios pobremente aislados y/o durante los periodos de calentamiento con sistemas de emisión con una elevada transferencia de calor por convección, por ejemplo, calefacción por aire, o grandes superficies calefactoras con componentes de radiación significativos, por ejemplo, calentadores por suelo o techo, puede haber diferencias significativas entre la temperatura del aire y la temperatura operativa, así como una desviación de la distribución uniforme de la temperatura en el recinto, lo que podría conducir a desviaciones sustanciales de los casos básicos. Estos casos deben considerarse como especiales (véase el anexo B). El caso de una distribución no uniforme de la temperatura puede considerarse también en el apartado 7.1.4. Inicialmente, se calculan las pérdidas térmicas de diseño. Estos resultados se utilizan para determinar la carga térmica de diseño. Para el cálculo de las pérdidas térmicas de diseño del espacio calentado, deben considerarse los siguientes componentes:
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− la pérdida térmica de diseño por transmisión, que es la pérdida de calor al exterior como consecuencia de la conducción térmica a través de las superficies circundantes, y también la transferencia de calor entre espacios calentados debido al hecho de que los espacios adyacentes calentados pueden estar calentados a diferentes temperaturas o se asume que lo están. Por ejemplo, recintos adyacentes, pertenecientes a otro apartamento, puede asumirse que están calentados a una temperatura fija correspondiente a un apartamento desocupado. − la pérdida térmica de diseño por ventilación, que es la pérdida de calor al exterior por ventilación o por infiltración a través de la envolvente del edificio y el calor transferido por ventilación desde un espacio calentado a otro espacio calentado, dentro del edificio.
5 CONSIDERACIONES GENERALES 5.1 Procedimiento de cálculo para un espacio calentado Los pasos del procedimiento de cálculo para un espacio calentado son los siguientes (véase la figura 1): a) se determina el valor de la temperatura exterior de diseño y la temperatura exterior media anual; b) se especifica el estado de cada espacio (calentado o no) y los valores de la temperatura interior de diseño de cada espacio calentado; c) se determinan las características térmicas y dimensionales de los elementos del edificio para cada espacio calentado y no calentado; d) se calcula el coeficiente de pérdida térmica de diseño por transmisión, y se multiplica por la diferencia de temperatura de diseño, para obtener la pérdida térmica de diseño por transmisión del espacio calentado; e) se calcula el coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación, y se multiplica por la diferencia de temperatura de diseño, para obtener la pérdida térmica de diseño por ventilación del espacio calentado; f) se obtiene la pérdida térmica de diseño total, del espacio calentado, sumando la pérdida térmica de diseño por transmisión y la pérdida térmica de diseño por ventilación; g) se calcula la capacidad de calentamiento del espacio calentado, es decir, la potencia adicional requerida para compensar los efectos de un calentamiento intermitente; h) se obtiene la carga térmica de diseño total, del espacio calentado, sumando la pérdida térmica de diseño total y la capacidad de calentamiento. 5.2 Procedimiento de cálculo para un edificio colectivo o para un edificio Para calcular el suministro de calor, por ejemplo, un intercambiador de calor o un generador de calor, debe calcularse la carga térmica de diseño total del edificio colectivo o del edificio. El procedimiento de cálculo está basado en los resultados del cálculo espacio calentado por espacio calentado. Los pasos del procedimiento de cálculo para un edificio colectivo o un edificio son los siguientes: a) se suman las pérdidas térmicas de diseño por transmisión de todos los espacios calentados, sin considerar la transferencia de calor en los límites del sistema especificado, para obtener la pérdida térmica de diseño total por transmisión del edificio colectivo o del edificio; b) se suman las pérdidas térmicas de diseño por ventilación de todos los espacios calentados, sin considerar la transferencia de calor en los límites del sistema especificado, para obtener la pérdida térmica de diseño total por ventilación del edificio colectivo o del edificio;
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c) se obtiene la pérdida térmica de diseño total del edificio colectivo o del edificio, sumando la pérdida térmica de diseño total por transmisión y la pérdida térmica de diseño total por ventilación; d) se suma la capacidad de calentamiento de todos los espacios calentados para obtener la capacidad de calentamiento total del edificio colectivo o del edificio, necesaria para compensar los efectos del calentamiento intermitente; e) se obtiene la carga térmica de diseño total del edificio o del edificio colectivo, sumando la pérdida térmica de diseño total y la capacidad de recalentamiento total. 5.3 Procedimiento de cálculo por el método simplificado El procedimiento de cálculo por el método simplificado sigue el procedimiento dado en los apartados 5.1 y 5.2. Sin embargo, se realizan simplificaciones cuando se determinan las diferentes pérdidas térmicas. El método simplificado se describe en el capítulo 9.
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Fig. 1 − Procedimiento de cálculo para un espacio calentado
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6 DATOS REQUERIDOS El anexo D de esta norma suministra información de los datos apropiados requeridos para realizar el cálculo de la carga térmica. Cuando no exista un anexo nacional a esta norma, como referencia de los valores nacionales, la necesaria información puede obtenerse de los valores por defecto indicados en el anexo D. Se requieren los siguientes datos. 6.1 Datos climáticos Para este método de cálculo, se utilizan los siguientes datos climáticos: − temperatura exterior de diseño, θe, para el cálculo de la pérdida térmica de diseño al exterior; − temperatura exterior media anual, θm,e, para el cálculo de la pérdida térmica de diseño al terreno. Tienen que realizarse cálculos para determinar los datos climáticos de diseño. Como no existe todavía un acuerdo europeo sobre el cálculo y presentación de estos parámetros climáticos, deben utilizarse los valores nacionales definidos y publicados. Para el cálculo y presentación de la temperatura exterior de diseño, los organismos nacionales o públicos pueden referirse al proyecto de Norma prEN ISO 15927-5. Otra posibilidad para determinar la temperatura exterior de diseño es utilizar la temperatura media de los dos días de más baja temperatura que se haya registrado diez veces en un periodo de veinte años. 6.2 Temperatura interior de diseño La temperatura interior utilizada para el cálculo de la pérdida térmica de diseño es la temperatura interior de diseño, θint. Para el caso básico, se asume que la temperatura operativa y la temperatura del aire interior tienen el mismo valor. En los casos en que no se pueda aplicar esto, se puede encontrar más información en el anexo B. La información sobre la temperatura interior de diseño y los valores a utilizar se deben encontrar en un anexo nacional a esta norma, o en las especificaciones del proyecto. Cuando no se disponga del anexo nacional, se utilizan los valores por defecto dados en el capítulo D.2. 6.3 Datos del edificio A continuación se indican los datos de entrada requeridos para un cálculo recinto por recinto: Vi =
volumen interior de aire de cada recinto (espacios calentados y no calentados), en metros cúbicos (m 3);
Ak =
superficie de cada elemento del edificio, en metros cuadrados (m 2);
Uk = transmitancia térmica de cada elemento del edificio, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K);
Ψl =
transmitancia térmica lineal de cada puente térmico lineal, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K);
ll =
longitud de cada puente térmico lineal (m).
Los cálculos de la transmitancia térmica o coeficiente de transmisión térmica (valor U) de los elementos del edificio, deben realizarse con respecto a las condiciones límite y las características del material que se definen y recomiendan en los proyectos de norma (pr)EN o normas correspondientes. En la tabla siguiente, se da un resumen de todos los parámetros que se utilizan en el cálculo de los valores U de los elementos del edificio, junto con la referencia de la norma apropiada a aplicar. Si son de aplicación condiciones o reglamentaciones típicas locales, se puedan aplicar los valores nacionales. Dichos valores deben definirse y publicarse a nivel nacional.
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Tabla 3 Parámetros para el cálculo de los valores U Símbolos y unidades
NOMBRE DEL PARAMETRO
Referencia de norma o proyecto de norma
Rsi (m2·K/W)
Resistencia de la superficie interior
EN ISO 6946
2
Rse (m ·K/W)
Resistencia de la superficie exterior
EN ISO 6946
λ (W/m·K)
Conductividad térmica (materiales homogéneos):
2
R (m ·K/W) 2
Ra (m ·K/W)
U (W/m2·K)
Ψ (W/m·K)
χ (W/K)
• determinación de los valores declarados y de diseño (procedimiento)
EN ISO 10456
• valores de diseño tabulados (valores de seguridad)
EN 12524
• tipos de terrenos
EN ISO 13370
• condiciones locales de emplazamiento y de humedad (depende del país)
normas nacionales
Resistencia térmica de materiales no homogéneos
EN ISO 6946
Resistencia térmica de cámaras de aire o cavidades: • cámaras de aire sin ventilar, ligeramente ventiladas y bien ventiladas
EN ISO 6946
• en ventanas acopladas o dobles
EN ISO 10077-1
Transmitancia térmica: • método general de cálculo
EN ISO 6946
• ventanas, puertas (valores calculados y tabulados)
EN ISO 10077-1
• marcos (método numérico)
prEN ISO 10077-2
• acristalamiento
EN 673
Transmitancia térmica lineal (puentes térmicos): • cálculo detallado (numérico – 3D)
EN ISO 10211-1
• cálculo detallado (2D)
EN ISO 10211-2
• cálculo simplificado
EN ISO 14683
Transmitancia térmica puntual (puentes térmicos 3D)
EN ISO 10211-1
Para el cálculo del coeficiente de pérdida térmica por ventilación, se consideran adecuadas las siguientes cantidades: nmín. = índice de renovación de aire exterior mínimo por hora (h-1); n50 = índice de renovación de aire, a 50 Pa de diferencia de presión, entre el interior y el exterior, por hora (h-1); V&inf = caudal de aire de infiltración debido a la falta de estanquidad de la envolvente del edificio, teniendo en cuenta el viento y efectos de tiro natural, en metros cúbicos por segundo (m3/s); V&su = caudal de aire suministrado, en metros cúbicos por segundo (m3/s); V&ex = caudal de aire extraído, en metros cúbicos por segundo (m 3/s);
ηV = eficacia del sistema de recuperación de calor del aire extraído.
EN 12831:2003
- 18 -
Debe indicarse claramente la elección de las dimensiones del edificio. Cualquiera que sea la elección, deben incluirse las pérdidas a través de la superficie total de los muros exteriores. Las dimensiones internas, externas o totales pueden utilizarse de acuerdo con la Norma EN ISO 13789, pero la elección de las dimensiones del edificio debe indicarse y mantenerse claramente a lo largo del cálculo. Hay que tener cuidado ya que la Norma EN ISO 13789 no sigue el método de cálculo recinto por recinto.
7 PÉRDIDA TÉRMICA DE DISEÑO TOTAL EN UN ESPACIO CALENTADO. CASOS BÁSICOS La pérdida térmica de diseño total en un espacio calentado (i), Φi, se calcula como sigue:
Φi = Φ T,i + Φ V,i
[W]
(1)
[W]
(2)
donde
ΦT,i es la pérdida térmica de diseño por transmisión, en un espacio calentado (i), en watios (W); ΦV,i es la pérdida térmica de diseño por ventilación, en un espacio calentado (i), en watios (W). 7.1 Pérdida térmica de diseño por transmisión La pérdida térmica de diseño por transmisión, en un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
!
&!
Φ T,i = H T,ie + H T,iue + HT,ig + HT,ij ⋅ θ int,i − θ e
&
donde HT,ie
es el coeficiente de pérdida térmica por transmisión de un espacio calentado (i) al exterior (e) a través de la envolvente del edificio, en watios por grado Kelvin (W/K);
HT,iue es el coeficiente de pérdida térmica por transmisión de un espacio calentado (i) al exterior (e) a través de un espacio no calentado (u), en watios por grado Kelvin (W/K); HT,ig
es el coeficiente de pérdida térmica por transmisión, en estado estable, de un espacio calentado (i) al terreno (g), en watios por grado Kelvin (W/K);
HT,ij
es el coeficiente de pérdida térmica por transmisión de un espacio calentado (i) a un espacio calentado adyacente (j), calentado a una diferencia de temperatura significativa, es decir, un espacio calentado adyacente dentro del edificio colectivo o un espacio calentado en un edificio colectivo adyacente, en watios por grado Kelvin (W/K);
θint,i
es la temperatura interior de diseño del espacio calentado (i), en grados Celsius (ºC);
θe
es la temperatura exterior de diseño, en grados Celsius (ºC).
7.1.1 Pérdidas térmicas directamente al exterior. Coeficiente de pérdida térmica HT,ie. El coeficiente de pérdida térmica de diseño por transmisión, de un espacio calentado (i) al exterior (e), HT,ie, se debe a todos los elementos del edificio y puentes térmicos lineales que separan el espacio calentado del medio exterior, como son muros, suelo, techo, puertas, ventanas. HT,ie se calcula como sigue: H T,ie =
∑ k Ak ⋅ U k ⋅ ek + ∑ l Ψ l ⋅ ll ⋅ el
donde Ak
es la superficie del elemento (k) del edificio, en metros cuadrados (m2);
[W/K]
(3)
- 19 -
EN 12831:2003
ek, el son factores de corrección por la orientación, teniendo en cuenta influencias climáticas, como son el diferente aislamiento, absorción de humedad de los elementos del edificio, velocidad del viento y temperatura, si es que dichas influencias no se han tenido en cuenta en la determinación de los valores U (Norma EN ISO 6946); ek y el deben determinarse a nivel nacional. En ausencia de valores nacionales, se utilizan los valores por defecto dados en el apartado D.4.1; Uk
es la tranmitancia térmica del elemento (k) del edificio, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K), calculada de acuerdo con: − Norma EN ISO 6946 (para elementos opacos); − Norma ISO 10077-1 (para puertas y ventanas); − o por las indicaciones dadas en las Aprobaciones Técnicas Europeas (European Technical Aprovals);
ll
es la longitud del puente térmico lineal (l) entre el interior y el exterior, en metros (m);
Ψl
es la transmitancia térmica lineal del puente térmico lineal (l), en watios por metro por grado Kelvin (W/m·K). Ψl debe determinarse de una de las dos formas siguientes: − mediante una estimación aproximada, utilizando los valores tabulados incluidos en la Norma EN ISO 14683; − o calculada de acuerdo con la Norma ISO 10211-2. Los valores tabulados de Ψl de la Norma EN ISO 14683 se dan para un sistema de cálculo del edificio entero y no para el cálculo recinto por recinto. La desviación proporcional del valor Ψl entre recintos queda a discreción del proyectista del sistema.
En este cálculo no se tiene en cuenta los puentes térmicos no lineales. Método simplificado para pérdidas térmicas por transmisión lineal Para el cálculo de las pérdidas térmicas por transmisión lineal, se puede utilizar el siguiente método simplificado: U kc = U k + ∆U tb
[W/m2·K]
(4)
donde Ukc
es la transmitancia térmica corregida del elemento del edificio (k), teniendo en cuenta los puentes térmicos lineales, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K);
Uk
es la transmitancia térmica del elemento del edificio (k), en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K);
∆Utb es el factor de corrección, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K), dependiendo del tipo de elemento del edificio. En el apartado D.4.1 se dan valores por defecto. 7.1.2 Pérdidas térmicas a través de un espacio no calentado. Coeficiente de pérdida térmica HT,iue. Si existe un espacio no calentado (u) entre el espacio calentado (i) y el exterior (e), el coeficiente de pérdida térmica de diseño por transmisión, HT,iue, del espacio calentado al exterior se calcula como sigue. H T,iue =
∑ k Ak ⋅ U k ⋅ bu + ∑ l Ψ l ⋅ ll ⋅ bu
[W/K]
(5)
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- 20 -
donde bu es el factor de reducción de temperatura teniendo en cuenta la diferencia entre la temperatura del espacio no calentado y la temperatura exterior de diseño. El factor de reducción de temperatura, bu, puede determinarse por uno de los tres métodos siguientes: a) si la temperatura del espacio no calentado, θu, en condiciones de diseño, está calculada o especificada, bu está dado por: bu =
θ int,i − θ u θ int,i − θ e
[−]
(6)
[−]
(7)
b) si θu es desconocido, bu está dado por: bu =
H ue Hiu + H ue
donde Hiu es el coeficiente de pérdida térmica desde el espacio calentado (i) al espacio no calentado (u), en watios por grado Kelvin (W/K) , teniendo en cuenta: − las pérdidas térmicas por transmisión (del espacio calentado al espacio no calentado); − las pérdidas térmicas por ventilación (caudal de aire entre el espacio calentado y el espacio no calentado); Hue es el coeficiente de pérdida térmica desde el espacio no calentado (u) al exterior (e), en watios por grado Kelvin (W/K), teniendo en cuenta: − las pérdidas térmicas por transmisión (al exterior y al terreno); − las pérdidas térmicas por ventilación (entre el espacio no calentado y el exterior). c) Mediante referencia al anexo nacional de esta norma, suministrando valores de bu para cada caso. En ausencia de valores nacionales, se dan valores por defecto en el apartado D.4.2. 7.1.3 Pérdidas térmicas a través del terreno. Coeficiente de pérdida térmica HT,ig. El índice de pérdida térmica a través de los suelos y de los muros del sótano, directa o indirectamente en contacto con el terreno, depende de varios factores. Éstos incluyen la superficie y el perímetro expuesto del suelo enlosado, la profundidad del suelo del sótano por debajo del nivel del terreno, y las propiedades térmicas del terreno. Para los fines de esta norma, el índice de pérdida térmica al terreno puede calcularse de acuerdo con la Norma EN ISO 13370: − de manera detallada; − o de la forma simplificada que se describe más abajo. En este caso, las pérdidas térmicas debidas a puentes lineales no se tienen en cuenta. El coeficiente de perdida térmica de diseño por transmisión, en condiciones estables, HT,ig, de un espacio calentado (i) al terreno (g), se calcula como sigue: H T,ig = fg1 ⋅ fg2 ⋅
"∑ k Ak ⋅ Uequiv,k ' ⋅ GW
[W/K]
(8)
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donde fg1
es el factor de corrección que tiene en cuenta la influencia de la variación anual de la temperatura exterior. Este factor debe determinarse a nivel nacional. En ausencia de valores nacionales, se dan valores por defecto en el apartado D.4.3;
fg2
es el factor de reducción de temperatura que tiene en cuenta la diferencia entre la temperatura exterior media anual y la temperatura exterior de diseño, dado por: fg2 =
Ak
θ int,i − θ m,e θ int,i − θ e
;
es la superficie del elemento (k) del edificio, en contacto con el terreno, en metros cuadrados (m 2);
Uequiv,k es la transmitancia térmica equivalente del elemento (k) del edificio, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K), determinada de acuerdo con la tipología del suelo (véanse las figuras 3 a 6 y las tablas 4 a 7); GW
es el factor de corrección que tiene en cuenta la influencia del agua del terreno. Si la distancia entre la situación asumida del agua y el nivel del suelo del sótano (suelo enlosado) es menor que 1 m, se tiene que tener en cuenta esta influencia. Este factor puede calcularse de acuerdo con la Norma 13370 y se debe determinar a nivel nacional. En ausencia de valores nacionales, se dan valores por defecto en el apartado D.4.3.
Las figuras 3 a 6 y las tablas 4 a 7 suministran valores de Uequiv,k para las diferentes tipologías de suelo diferenciadas en la Norma EN ISO 13370, en función de los valores U de los elementos del edificio y del parámetro característico B´. En estas figuras y tablas, la conductividad térmica del terreno se toma como λg = 2,0 W/m·K y no se tienen en cuenta los efectos del aislamiento del borde. El parámetro característico, B´, está dado por (véase la figura 2):
B′ =
Ag 0,5 ⋅ P
[m]
(9)
donde Ag es la superficie del suelo enlosado considerado, en metros cuadrados (m2). Para un edificio completo, Ag es la superficie total del suelo. Para parte de un edificio, por ejemplo, edificio colectivo en una fila de casas, Ag es la superficie de suelo considerada. P es el perímetro del suelo enlosado considerado, en metros (m). Para un edificio completo, P es el perímetro total del edificio. Para parte de un edificio, por ejemplo, un edificio colectivo en una fila de casas, P incluye solamente la longitud de los muros exteriores que separan el espacio calentado considerado del ambiente exterior.
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Fig. 2 − Determinación del parámetro característico B ′ En la Norma EN ISO 13370, el parámetro B´ se calcula para el edificio completo. Para un cálculo recinto por recinto, B´ debe determinarse para cada recinto de una de las tres formas siguientes: − para todos los recintos sin muros exteriores separando el espacio calentado considerado del ambiente exterior, se utiliza el valor B´ calculado para el edificio completo; − para todos los recintos con suelo bien aislado (Ufloor < 0,5 W/m2·K), se utiliza el valor B´ calculado para el edificio completo; − para el resto de recintos, se calcula separadamente el valor B´ con el sistema de recinto por recinto (cálculo conservativo). Suelo enlosado a nivel del terreno En la figura 3 y la tabla 4 se da la transmitancia térmica equivalente del suelo del sótano, en función de la transmitancia térmica del suelo y del parámetro característico B´.
- 23 -
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Leyenda a b
Suelo de hormigón (sin aislamiento) Valor B´ [m]
Fig. 3 − Valores Uequiv,bf del suelo del sótano para suelo enlosado a nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´
Tabla 4 Valores Uequiv,bf del suelo del sótano para suelo enlosado a nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´ Uequiv,bf (para z = 0 m) W/m2·K Valores B´
sin aislamiento
m
Ufloor =
Ufloor =
Ufloor =
2
2
2
Ufloor =
2,0 W/m ·K
1,0 W/m ·K
0,5 W/m ·K
0,25 W/m2·K
2
1,30
0,77
0,55
0,33
0,17
4
0,88
0,59
0,45
0,30
0,17
6
0,68
0,48
0,38
0,27
0,17
8
0,55
0,41
0,33
0,25
0,16
10
0,47
0,36
0,30
0,23
0,15
12
0,41
0,32
0,27
0,21
0,14
14
0,37
0,29
0,24
0,19
0,14
16
0,33
0,26
0,22
0,18
0,13
18
0,31
0,24
0,21
0,17
0,12
20
0,28
0,22
0,19
0,16
0,12
EN 12831:2003
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Sótano calentado, con suelo enlosado por debajo del nivel del terreno La base de cálculo de la transmitancia térmica equivalente para un sótano calentado, parcial o totalmente debajo del nivel del terreno, es similar al del suelo enlosado a nivel del terreno, pero incluye dos tipos de elementos del edificio, es decir, Uequiv,bf para elementos de suelo y Uequiv,bw para elementos de muro. En las figuras 4 y 5 y en las tablas 5 y 6 se da la transmitancia térmica equivalente de los elementos de suelo, en función de la transmitancia térmica del suelo y del parámetro característico B´. La transmitancia equivalente para los elementos de muro se da en la figura 6 y en la tabla 7, en función de la transmitancia térmica del muro y de la profundidad por debajo del nivel del terreno. Para un sótano calentado, parcialmente por debajo del nivel del terreno, las pérdidas térmicas directamente al exterior de aquellas partes de la planta que están por encima del nivel del terreno, se determinan de acuerdo con el apartado 7.1.1, sin influencia del terreno y considerando únicamente aquellas partes de los elementos del edificio que están por encima del nivel del terreno.
Leyenda a b
Suelo de hormigón (sin aislamiento) Valor B´ [m]
Fig. 4 − Valores Uequiv,bf para los elementos de suelo de un sótano calentado, con suelo enlosado a 1,5 m por debajo del nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´
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EN 12831:2003
Tabla 5 Valores Uequiv,bf para los elementos de suelo de un sótano calentado, con suelo enlosado a 1,5 m por debajo del nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´ Uequiv,bf (para z = 1,5 m) W/m2·K Valores B´
sin aislamiento
m
Ufloor =
Ufloor =
Ufloor =
2
2
2
Ufloor =
2,0 W/m ·K
1,0 W/m ·K
0,5 W/m ·K
0,25 W/m2·K
2
0,86
0,58
0,44
0,28
0,16
4
0,64
0,48
0,38
0,26
0,16
6
0,52
0,40
0,33
0,25
0,15
8
0,44
0,35
0,29
0,23
0,15
10
0,38
0,31
0,26
0,21
0,14
12
0,34
0,28
0,24
0,19
0,14
14
0,30
0,25
0,22
0,18
0,13
16
0,28
0,23
0,20
0,17
0,12
18
0,25
0,22
0,19
0,16
0,12
20
0,24
0,20
0,18
0,15
0,11
Leyenda a b
Suelo de hormigón (sin aislamiento) Valor B´ [m]
Fig. 5 − Valores Uequiv,bf para los elementos de suelo de un sótano calentado, con suelo enlosado a 3,0 m por debajo del nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´
EN 12831:2003
- 26 -
Tabla 6 Valores Uequiv,bf para los elementos de suelo de un sótano calentado, con suelo enlosado a 3,0 m por debajo del nivel del terreno, en función de la transmitancia térmica del suelo y del valor B´ Uequiv,bf (para z = 3,0 m) W/m2·K Valores B´
sin aislamiento
m
Ufloor =
Ufloor =
Ufloor =
2
2
2
Ufloor =
2,0 W/m ·K
1,0 W/m ·K
0,5 W/m ·K
0,25 W/m2·K
2
0,63
0,46
0,35
0,24
0,14
4
0,51
0,40
0,33
0,24
0,14
6
0,43
0,35
0,29
0,22
0,14
8
0,37
0,31
0,26
0,21
0,14
10
0,32
0,27
0,24
0,19
0,13
12
0,29
0,25
0,22
0,18
0,13
14
0,26
0,23
0,20
0,17
0,12
16
0,24
0,21
0,19
0,16
0,12
18
0,22
0,20
0,18
0,15
0,11
20
0,21
0,18
0,16
0,14
0,11
Leyenda a
Valor U de los muros [W/m2K]
Fig. 6 − Valores Uequiv,bw para los elementos de muro de un sótano calentado, en función de la transmitancia térmica de los muros y la profundidad z por debajo del nivel del terreno
- 27 -
EN 12831:2003
Tabla 7 Valores Uequiv,bw para los elementos de muro de un sótano calentada, en función de la transmitancia térmica de los muros y la profundidad z por debajo del nivel del terreno Uequiv.bw W/m2·K z=0m
z=1m
z=2m
z=3m
0,00
0,00
0,00
0,00
0,00
0,50
0,44
0,39
0,35
0,32
0,75
0,63
0,54
0,48
0,43
1,00
0,81
0,68
0,59
0,53
1,25
0,98
0,81
0,69
0,61
1,50
1,14
0,92
0,78
0,68
1,75
1,28
1,02
0,85
0,74
2,00
1,42
1,11
0,92
0,79
2,25
1,55
1,19
0,98
0,84
2,50
1,67
1,27
1,04
0,88
2,75
1,78
1,34
1,09
0,92
3,00
1,89
1,41
1,13
0,96
Uwall 2
W/m ·K
Sótano no calentado El coeficiente de pérdida térmica por transmisión del suelo que separa un espacio calentado de un sótano no calentado se calcula de acuerdo con el apartado 7.1.2. El valor U del suelo se calcula de la misma forma que para un suelo sin influencias del terreno, es decir, no se aplica la ecuación 8 (ni, por tanto, los factores fg1, fg2 y GW). Suelo suspendido El coeficiente de pérdida térmica por transmisión de un suelo suspendido se calcula de acuerdo con el apartado 7.1.2. El valor U del suelo suspendido se calcula de la misma manera que la del suelo sin influencia del terreno, es decir, no se aplica la ecuación 8 (ni, por tanto, los factores fg1, fg2 y GW).
7.1.4 Pérdidas térmicas a o desde espacios calentados a diferente temperatura. Coeficiente de pérdida térmica HT,ij. HT,ij expresa la transferencia de calor por transmisión desde un espacio calentado (i) a un espacio calentado adyacente (j) a una temperatura significantemente diferente. Puede ser un recinto adyacente dentro del edificio colectivo (por ejemplo, baño, consulta médica, almacén), un recinto perteneciente a un edificio colectivo adyacente (es decir, apartamento) o un recinto perteneciente a un edificio adyacente que puede no estar calentado. HT,ij se calcula como sigue: H T,ij =
∑k
fij ⋅ Ak ⋅ U k
[W/K]
(10)
EN 12831:2003
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donde fij es el factor de reducción de la temperatura, teniendo en cuenta la diferencia entre la temperatura del espacio adyacente y la temperatura exterior de diseño, dado por: fij =
θ int,i − θ espacio adyacente θ int,i − θ e
En ausencia de valores nacionales de la temperatura de los espacios adyacentes, se dan valores por defecto en el apartado D.4.4. En el anexo nacional a esta norma, se puede incluir en el apartado D.4.4 información sobre el efecto de los gradientes de temperatura vertical; Ak es la superficie del elemento (k) del edificio, en metros cuadrados (m2); Uk es la transmitancia térmica del elemento (k) del edificio, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K). En este cálculo no se tienen en cuenta los efectos de los puentes térmicos. 7.2 Pérdida térmica de diseño, por ventilación La pérdida térmica de diseño por ventilación, ΦV,i, para un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
!
ΦV,i = HV,i ⋅ θ int,i − θ e
&
[W]
(11)
donde HV,i es el coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación, en watios por grado Kelvin (W/K);
θint,i es la temperatura interior de diseño del espacio calentado (i), en grados Celsius (ºC); θe
es la temperatura exterior de diseño, en grados Celsius (ºC).
El coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación, HV,i, del espacio calentado (i), se calcula como sigue:
HV,i = V&i ⋅ ρ ⋅ cp
[W/K]
(12)
donde V&i
es el caudal de aire del espacio calentado (i), en metros cúbicos por segundo (m 3/s);
ρ
es la densidad del aire a θint,l, en kilogramos por metro cúbico (kg/m3);
cp
es la capacidad calorífica específica del aire a θint,i, en kilojulios por kilogramo por grado Kelvin (kJ/kg.K).
Asumiendo constante ρ y cp, la ecuación (12) queda reducida a: H V,i = 0,34 ⋅ V&i
[W/K]
(13)
donde V&i se expresa en metros cúbicos por hora (m3/h). El procedimiento de cálculo para determinar el caudal de aire relevante, V&i , depende de cada caso considerado, es decir, si hay o no sistema de ventilación.
- 29 -
EN 12831:2003
Sin sistema de ventilación En ausencia de sistemas de ventilación, se asume que el aire suministrado tiene las mismas características térmicas que el aire exterior. Por tanto, la pérdida térmica es proporcional a la diferencia entre la temperatura interior de diseño y temperatura exterior del aire. El valor del caudal de aire del espacio calentado (i), que se utiliza para el cálculo del coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación, es el máximo del caudal de infiltración, V&inf,i , motivado por el flujo de aire a través de grietas y juntas de la envolvente del edificio y por el caudal mínimo, V&mín.,i , requerido por motivos higiénicos:
!
V&i = máx. V&inf,i , V&mín.,i
&
[m3/h]
(14)
donde V&inf,i debe determinarse de acuerdo con el apartado 7.2.2; V&mín.,i debe determinarse de acuerdo con el apartado 7.2.1. Con sistema de ventilación Si existe un sistema de ventilación, el aire suministrado no tiene necesariamente las características térmicas del aire exterior, por ejemplo: − cuando se utiliza un sistema de recuperación de calor; − cuando el aire exterior se calienta previamente de forma centralizada; − cuando el aire suministrado proviene de espacios adyacentes. En estos casos, se introduce un factor de reducción de la temperatura que tiene en cuenta la diferencia entre la temperatura del aire suministrado y la temperatura exterior de diseño. En sistemas con un caudal de aire extraído adicional, este aire es remplazado por aire exterior que entra a través de la envolvente del edificio, que también tiene que tenerse en consideración. La ecuación para determinar el caudal de aire del espacio calentado (i), que se utiliza para el cálculo del coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación, es la siguiente: V&i = V&inf,i + V&su,i ⋅ fv,i + V&mech,inf,i
[m3/h]
(15)
donde V&inf,i
es el caudal de aire de infiltración del espacio calentado (i), en metros cúbicos por hora (m 3/h);
V&su,i
es el caudal de suministro de aire del espacio calentado (i), en metros cúbicos por hora (m 3/h);
V&mech,inf,i es el caudal extraído adicional del espacio calentado, en metros cúbicos por hora (m3/h), determinado de acuerdo con el apartado 7.2.3.2; fv,i
es el factor de reducción de temperatura, dado por: fv,i =
θ int,i − θ su,i θ int,i − θ e
EN 12831:2003
θsu,i
- 30 -
es la temperatura del aire suministrado al espacio calentado (i) (bien desde el sistema central de calefacción, desde espacios adyacentes calentados o no, o desde el ambiente exterior), en grados Celsius (ºC). Si se utiliza un sistema de recuperación de calor, θsu,i puede calcularse por la eficacia del sistema de recuperación de calor. θsu,i puede ser mayor o menor que la temperatura del aire interior.
V&i debe ser igual o mayor que el índice de renovación de aire mínimo, de acuerdo al apartado 7.2.1. Un método para determinar los caudales de aire en edificios de forma precisa viene dado en el proyecto de Norma prEN 13465. En los apartados 7.2.2 y 7.2.3 se dan métodos simplificados para determinar los caudales de aire. 7.2.1 Higiene. Caudal de aire V&mín.,i . Por razones de higiene, se necesita un caudal mínimo de aire. Cuando no se disponga de información nacional, el caudal mínimo, V&mín.,i , del espacio calentado (i), se puede determinar como sigue: V&mín.,i = nmín. ⋅ Vi
[m3/h]
(16)
donde nmín. es el índice de renovación mínima del aire exterior por hora (h -1); Vi
es el volumen del espacio calentado (i), en metros cúbicos (m3), calculado en base a las dimensiones interiores.
El índice de renovación mínima del aire exterior debe determinarse en un anexo nacional a esta norma o por especificación. Cuando no exista este anexo nacional, se dan valores por defecto en el apartado D.5.1. Puede obtenerse información adicional sobre caudales de aire en el Informe CEN CR 1752. Los índices de renovación dados en el apartado D.5.1 están basados en las dimensiones internas. Si se utilizan dimensiones externas en el cálculo, el índice de renovación dado en el apartado D.5.1 debe multiplicarse por la relación entre el volumen interior y exterior del espacio (a modo de aproximación, el valor por defecto de este índice es = 0,8). Para chimeneas abiertas, hay que considerar índices de ventilación más altos, necesarios para el aire de combustión. 7.2.2 Infiltración a través de la envolvente del edificio. Caudal de aire V&inf,i . El caudal de infiltración, V&inf,i , en el espacio calentado (i), inducido por el viento y por el efecto de tiro natural en la envolvente del edificio, puede calcularse de: V&inf,i = 2 ⋅ Vi ⋅ n50 ⋅ ei ⋅ ε i
[m3/h]
(17)
donde n50 es el índice de renovación de aire por hora (h-1) producida con una diferencia de presión de 50 Pa entre el interior y el exterior del edificio, incluidos los efectos de las tomas de aire; ei
es el coeficiente de protección;
εi
es el factor de corrección de la altura, que tiene en cuenta el aumento de la velocidad del viento con la altura del espacio sobre el nivel del terreno.
Se introduce un factor 2 en la ecuación (17) porque los valores de n50 se dan para el edificio completo. Los cálculos deben tener en cuenta el peor caso, donde todas las infiltraciones de aire se producen en un lado del edificio. Los valores de V&inf,i deben ser iguales o mayores que cero. Los valores de n50 deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no exista este anexo nacional, en el apartado D.5.2 se dan valores por defecto para los diferentes tipos de construcción de edificios.
- 31 -
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Los valores para el coeficiente de protección y el factor de corrección de la altura deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no exista este anexo nacional, en los apartados D.5.3 y D.5.4 se dan valores por defecto. 7.2.3 Caudales de aire debido a los sistemas de ventilación 7.2.3.1 Caudal de suministro V&su,i . Si el sistema de ventilación es desconocido, la pérdida térmica por ventilación se calcula como para una instalación sin sistema de ventilación. Si el sistema de ventilación es conocido, el caudal de suministro del espacio calentado (i), V&su,i , viene determinado por las dimensiones del sistema de ventilación y esto lo proporciona el proyectista del sistema de ventilación. Si el aire suministrado proviene de uno o varios recintos adyacentes, tiene las características térmicas del aire de esos recintos. Si el aire suministrado entra en el recinto vía conductos, lo hace generalmente precalentado. En ambos casos, debe definirse la red de flujo y deben considerarse los caudales adecuados en los recintos afectados. 7.2.3.2 Caudal extraído adicional V&mech,inf,i . El caudal de aire extraído adicional en cualquier sistema de ventilación se reemplaza por aire exterior que entra a través de la envolvente del edificio. Si el caudal de aire extraído adicional no se ha determinado previamente, puede calcularse para el edificio completo como sigue:
!
V&mech,inf = máx. V&ex − V&su , 0
&
[m3/h]
(18)
donde V&ex es el caudal extraído para el edificio completo, en metros cúbicos por hora (m3/h); V&su es el caudal suministrado para el edificio completo, en metros cúbicos por hora (m3/h). En edificios residenciales, el caudal suministrado para el edificio completo se ajusta frecuentemente a cero. Inicialmente, V&mech,inf se determina para el edificio completo. Posteriormente, la distribución de este caudal exterior en cada espacio del edificio se calcula a partir de la permeabilidad1) de cada espacio, en proporción a la permeabilidad del edificio completo. Si no hay datos sobre permeabilidad, se puede calcular la distribución del caudal de aire exterior de forma simplificada, en proporción al volumen de cada espacio, como sigue: V&mech,inf,i = V&mech,inf ⋅
Vi ΣVi
[m3/h]
(19)
donde Vi es el volumen del espacio (i). Esta ecuación puede utilizarse igualmente para determinar el caudal de aire suministrado a cada espacio si se conoce únicamente el caudal suministrado para el edificio completo. 7.3 Espacios calentados intermitentemente Los espacios calentados intermitentemente necesitan una capacidad de calentamiento para alcanzar la temperatura interior de diseño requerida después de una desconexión en un momento dado. La capacidad de calentamiento depende de los siguientes factores: − la capacidad térmica de los elementos del edificio; − el tiempo de recalentamiento; − la caída de temperatura durante la desconexión; 1) La expresión "permeabilidad" considera los efectos de la estanquidad al aire de la envolvente del edificio y de los cerramientos diseñados.
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- 32 -
− las características del sistema de control. La capacidad de calentamiento puede no ser siempre necesaria, por ejemplo: − si el sistema de control es capaz de cancelar la desconexión de la calefacción durante los días mas fríos; − si pueden reducirse las pérdidas térmicas (pérdidas por ventilación) durante el periodo de desconexión. La capacidad de calentamiento debe acordarse con el cliente. La capacidad de calentamiento puede determinarse de forma detallada por procedimientos de cálculos dinámicos. En los casos siguientes, puede utilizarse un método simplificado de cálculo, dado más abajo, para determinar la capacidad de calentamiento requerida por el generador de calor y los emisores de calor: − para edificios residenciales: − el periodo de restricción (desconexión nocturna) está dentro de un intervalo de 8 h; − la construcción del edificio no es ligera (como puede ser una construcción en madera). − para edificios no residenciales: − el periodo de restricción está dentro de un intervalo de 48 h (desconexión de fin de semana); − el periodo de ocupación, durante los días laborables, es mayor que 8 h diarias; − la temperatura interior de diseño está entre 20 ºC y 22 ºC. Para emisores de calor con una masa térmica elevada, se requieren tiempos de recalentamiento más largos. Método simplificado para determinar la capacidad de calentamiento La capacidad de calentamiento necesaria para compensar los efectos del calentamiento intermitente, ΦRH,i, en un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
Φ RH,i = Ai ⋅ fRH
[W]
(20)
donde AI
es la superficie del suelo del espacio calentado (i), en metros cuadrados (m2);
fRH es un factor de corrección que depende del tiempo de recalentamiento y de la caída de temperatura interna asumida durante la desconexión, en watios por metro cuadrado (W/m2). Este factor debe incluirse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no esté disponible este anexo nacional, se dan valores por defecto en el capítulo D.6. Estos valores por defecto no se aplican a sistemas de calefacción por almacenamiento.
8 CARGA TÉRMICA DE DISEÑO La carga térmica de diseño puede calcularse para un espacio calentado, para un edificio colectivo y para un edificio completo, con objeto de determinar la carga térmica para dimensionar el emisor de calor, el intercambiador de calor, el generador de calor, etc. 8.1 Carga térmica de diseño de un espacio calentado La carga térmica de diseño, ΦHL,i, para un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
- 33 -
ΦHL,i = Φ T,i + Φ V,i + Φ RH,i
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[W]
(21)
donde
Φ T,i
es la pérdida térmica por transmisión del espacio calentado, en watios (W);
ΦV,i
es la pérdida térmica por ventilación del espacio calentado, en watios (W);
Φ RH,i es la capacidad de calentamiento necesaria para compensar los efectos del calentamiento intermitente del espacio calentado (i), en watios (W). 8.2 Carga térmica de diseño de un edificio colectivo o de un edificio El cálculo de la carga térmica de diseño de un edificio colectivo o de un edificio no debe tener en cuenta la transferencia de calor por transmisión y ventilación dentro de la envolvente calentada del edificio colectivo, por ejemplo, pérdidas térmicas entre apartamentos. La pérdida térmica de diseño para un edificio colectivo o un edificio, Φ HL , se calcula como sigue:
ΦHL = Σ Φ T,i + Σ ΦV,i + Σ Φ RH,i
[W]
(22)
donde Σ ΦT,i
es la suma de las pérdidas térmicas por transmisión de todos los espacios calentados, excluyendo la transferencia de calor dentro del edificio colectivo o del edificio, en watios (W);
Σ ΦV,i
es la suma de las pérdidas térmicas por ventilación de todos los espacios calentados, excluyendo la transferencia de calor dentro del edificio colectivo o del edificio, en watios (W). La ecuación 22 implica un caudal total en el edificio. Dado que el caudal de cada espacio está basado en el peor caso para cada espacio particular, no es apropiado sumar los caudales de todos los espacios, ya que el peor caso sólo ocurre simultáneamente en parte de los espacios. El caudal del edificio, Σ V&i , se calcula como sigue: sin sistema de ventilación
!
Σ V&i = máx. 0,5 ⋅ Σ V&inf,i , Σ V&mín.,i
&
con sistema de ventilación
$
Σ V&i = 0,5 ⋅ Σ V&inf,i + 1 − η v ⋅ Σ V&su,i + Σ V&mech,inf,i donde ηv es la eficacia del sistema de recuperación de calor del aire extraído. En caso de que no haya recuperación de calor, ηv = cero. Para dimensionar el generador de calor, se utiliza la media de 24 h. Si el aire suministrado se calienta por un sistema adyacente, debe considerarse la carga térmica requerida; Σ ΦRH,i es la suma de las capacidades de calentamiento de todos los espacios calentados requeridas para compensar los efectos del calentamiento intermitente, en watios (W).
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- 34 -
9 MÉTODO DE CÁLCULO SIMPLIFICADO En un anexo nacional de esta norma se deben especificar las restricciones de utilización del método de cálculo simplificado. Cuando no se disponga de este anexo, la información se da en el capítulo D.7. Como base para el cálculo deben utilizarse las dimensiones externas (véase la figura 7). La base para las dimensiones verticales es la distancia desde la superficie del suelo hasta la siguiente superficie del suelo (es decir, el espesor del suelo del sótano no se tiene en cuenta). Cuando se consideren los muros internos, la base para las dimensiones horizontales es la distancia al centro del muro (es decir, los muros internos se consideran hasta la mitad de su espesor).
Fig. 7 − Ejemplo de dimensiones exteriores en el método de cálculo simplificado
9.1 Pérdida térmica de diseño para un espacio calentado 9.1.1 Pérdida térmica de diseño total. La pérdida térmica de diseño total, para un espacio calentado (i), Φi, se calcula como sigue:
!
&
Φi = ΦT,i + ΦV,i ⋅ f ∆θ,i
[W]
(23)
donde
ΦT,i es la pérdida térmica de diseño por transmisión para un espacio calentado (i); en watios (W); ΦV,i es la pérdida térmica de diseño por ventilación para un espacio calentado (i), en watios (W); f∆θ,i es un factor de corrección de la temperatura teniendo en cuenta la pérdida térmica adicional de los recintos calentados a una temperatura más alta que los recintos adyacentes calentados, por ejemplo, sala de baño calentada a 24 ºC.
- 35 -
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Los valores de f∆θ,i deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no se dispone del anexo nacional, los valores por defecto se dan en el apartado D.7.3. 9.1.2 Pérdida térmica de diseño por transmisión. La pérdida térmica de diseño por transmisión, ΦT,i, para un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
Φ T,i =
∑k
!
f k ⋅ Ak ⋅ U k ⋅ θ int,i − θ e
&
[W]
(24)
donde fk es el factor de corrección de la temperatura para un elemento del edificio (k), teniendo en cuenta la diferencia entre la temperatura del caso apropiado considerado y la temperatura exterior de diseño; Ak es la superficie del elemento del edificio (K), en metros cuadrados (m2); Uk es la transmitancia térmica del elemento del edificio (k), en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K). Los valores del factor de corrección de la temperatura, fk, deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no se dispone del anexo nacional, los valores por defecto se dan en el apartado D.7.2. 9.1.3 Pérdida térmica de diseño por ventilación. La pérdida térmica de diseño por ventilación, para un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
!
ΦV,i = 0,34 ⋅ V&mín.,i ⋅ θ int,i − θ e
&
[W]
(25)
donde V&mín.,i es el mínimo caudal de aire del espacio calentado (i), requerido por razones higiénicas, en metros cúbicos por hora (m3/h); El caudal mínimo de aire de aire del espacio calentado (i), requerido por razones higiénicas, se determina de acuerdo a: V&mín.,i = nmín. ⋅ Vi
[m3/h]
(26)
donde nmín. es el índice de renovación mínima del aire exterior por hora (h-1); Vi
es el volumen del espacio calentado (i), en metros cúbicos (m3), calculado en base a las dimensiones interiores. Como aproximación, este volumen es 0,8 veces el volumen del espacio calculado en base a las dimensiones exteriores.
Los valores del índice de renovación mínima deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no se dispone del anexo nacional, los valores por defecto se dan en el apartado D.5.1. NOTA − En los casos de sistemas de ventilación mecánica, el caudal mecánico depende del diseño y dimensiones del sistema de ventilación. Puede calcularse, para cada recinto con ventilación mecánica, un índice de renovación de aire equivalente, basado en el caudal mecánico (suministrado por el proyectista del sistema de ventilación), en la temperatura del aire suministrado y en el volumen de aire de cada recinto.
9.2 Carga térmica de diseño de un espacio calentado 9.2.1 Carga térmica de diseño total. La carga térmica de diseño total, para un espacio calentado (i), ΦHL,i, se calcula como sigue:
ΦHL,i = Φi + ΦRH,i
[W]
(27)
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- 36 -
donde
Φi
es la pérdida térmica de diseño total del espacio calentado (i), en watios (W);
ΦRH,i es la capacidad de calentamiento del espacio calentado (i), en watios (W). 9.2.2 Espacios calentados intermitentemente. La capacidad de calentamiento necesaria para compensar los efectos del calentamiento intermitente, ΦRH,i, en un espacio calentado (i), se calcula como sigue:
Φ RH,i = Ai + fRH
[m3/h]
(28)
donde Ai
es la superficie del suelo del espacio calentado (i), en metros cuadrados (m2);
fRH es el factor de recalentamiento, que depende del tipo de edificio, del tipo de construcción, del tiempo de recalentamiento y de la caída de temperatura asumida durante la desconexión de la calefacción. Los valores del factor de recalentamiento, fRH, deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no se disponga del anexo nacional, los valores por defecto se dan en el capítulo D.6. 9.3 Carga térmica de diseño total de un edificio colectivo o de un edificio El cálculo de la carga térmica de diseño en un edificio colectivo o en un edificio no debe tener en cuenta la transferencia de calor por transmisión y ventilación dentro de la envolvente calentada del edificio colectivo, por ejemplo, pérdidas térmicas entre apartamentos. La carga térmica de diseño para un edificio colectivo o un edificio, ΦHL, se calcula como sigue:
ΦHL = Σ Φ T,i + Σ ΦV,i + Σ Φ RH,i
[W]
(29)
donde Σ Φ T,i
es la suma de las pérdidas térmicas por transmisión de todos los espacios calentados, excluyendo la transferencia de calor dentro del edificio colectivo o del edificio;
Σ Φ V,i
son las pérdidas térmicas por ventilación de todos los espacios calentados, excluyendo la transferencia de calor dentro del edificio colectivo o del edificio;
Σ Φ RH,i
es la suma de las capacidades de calentamiento, de todos los espacios calentados, necesaria para compensar el efecto del calentamiento intermitente.
- 37 -
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ANEXO A (Informativo) PARÁMETROS BÁSICOS DEL BIENESTAR HUMANO EN EL INTERIOR DE UN AMBIENTE TERMICO. IMPORTANCIA DE LA TEMPERATURA OPERATIVA EN LOS CÁLCULOS DE CARGA TÉRMICA
El objetivo del cálculo de la carga térmica de diseño es el de asegurar un ambiente térmico interior aceptable, en las condiciones de la temperatura exterior de diseño. La temperatura interior de diseño para calefacción se da en un anexo a nivel nacional, o en el anexo D. A continuación se da un método para determinar la temperatura interior de diseño. El diseño de un ambiente térmico interior debería basarse en la norma EN ISO 7730, donde se define la calidad del ambiente térmico con los índices PMV y PPD. La calidad térmica deseada, en un espacio puede seleccionarse de entre las tres categorías A, B y C incluidas en la tabla A.1.
Tabla A.1 Tres categorías de ambientes térmicos interiores Estado térmico del cuerpo en su conjunto Categorías de ambientes térmicos interiores
Porcentaje estimado de insatisfechos
Voto medio
PPD
PMV
estimado
A
< 6%
− 0,2 < PMV < + 0,2
B
< 10%
− 0,5 < PMV < + 0,5
C
< 15%
− 0,7 < PMV < + 0,7
La figura A.1 muestra la temperatura operativa óptima y el intervalo permisible de temperatura, en función de la vestimenta y la actividad, para cada una de las tres categorías. La temperatura operativa óptima es la misma para las tres categorías, mientras que el intervalo permisible de temperatura alrededor de la temperatura operativa óptima varía. La temperatura operativa, en todos los lugares dentro del espacio calentado ocupado, debería estar siempre dentro del intervalo de temperatura permisible. Esto significa que el intervalo de temperatura permisible debería cubrir las variaciones espaciales y temporales, incluyendo las fluctuaciones originadas por el sistema de control. La temperatura interior de diseño para calefacción debería seleccionarse como la temperatura operativa más baja del intervalo de temperaturas permisibles, en la categoría seleccionada. Asumiendo un cierto tipo de vestimenta y actividad, se puede encontrar la temperatura interior de diseño en la figura A.1, en la tabla A.2, o en la Norma EN ISO 7730.
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- 38 -
Fig. A.1 − La temperatura operativa óptima en función de la vestimenta y actividad, para las tres categorías de ambientes térmicos interiores. Los tres diagramas también muestran el intervalo de temperatura permisible alrededor de la temperatura operativa óptima, para las tres categorías
- 39 -
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La velocidad relativa del aire, var, originada por el movimiento del cuerpo se estima como cero (m/s) para un índice metabólico, M, menor que 1 (met), y de 0,3 (m/s) para un índice metabólico, M, mayor que 1 (met). Los diagramas se determinan de acuerdo con una humedad relativa del 50%. Tabla A.2 Temperatura interior de diseño Tipo de edificio/espacio
Vestimenta invierno
Actividad
clo
met
Oficina normal
1,0
1,2
Oficina con paisaje
1,0
1,2
Sala de conferencias
1,0
1,2
Auditorio
1,0
1,2
Cafetería/Restaurante
1,0
1,2
Aula
1,0
1,2
Guardería
1,0
1,2
Centro comercial
1,0
1,6
Viviendas
1,0
1,2
Aseo
0,2
1,6
Iglesia
1,5
1,3
Museo/Galería
1,5
1,6
Categoría de los ambientes térmicos interiores A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C A B C
Temperatura operativa, invierno 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19;0 − 25,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 21,0 − 23,0 20;0 − 24,0 19,0 − 25,0 17,5 − 20,5 16,0 − 22,0 15,0 − 23,0 21,0 − 23,0 20,0 − 24,0 19,0 − 25,0 24,5 − 25,5 23,5 − 26,5 23,0 − 27,0 16,5 − 19,5 15,0 − 21,0 14,0 − 22,0 17,5 − 20,5 16,0 − 22,0 15,0 − 23,0
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- 40 -
ANEXO B (Informativo) INSTRUCCIONES PARA EL CÁLCULO DE LA PÉRDIDA TÉRMICA DE DISEÑO EN CASOS ESPECIALES
B.1 Techos altos y cerramientos grandes Para el caso básico, las pérdidas térmicas se calculan asumiendo una temperatura uniforme de los espacios calentados con altura de 5 m o menos. Esta suposición no es válida si la altura del recinto excede de los 5 m, ya que, en este caso, no se puede despreciar el gradiente vertical de la temperatura del aire que facilita las pérdidas térmicas, particularmente a través techo. El gradiente vertical de la temperatura del aire aumenta cuando aumenta la altura del recinto y es también considerablemente dependiente de las pérdidas térmicas de diseño (nivel de aislamiento de la envolvente del edificio y temperatura exterior de diseño) y del tipo y colocación de los elementos calentadores. Estos efectos deberían tenerse en cuenta y añadirse a las pérdidas térmicas de diseño. Estas pérdidas térmicas de diseño adicionales se determinan mejor utilizando los resultados de cálculos de simulación dinámica, ya que tienen en cuenta las propiedades individuales del edificio. Para edificios con pérdidas térmicas de diseño menores o igual que 60 W/m2 de la superficie del suelo, la pérdida térmica de diseño total, Φi, para espacios con techos altos puede corregirse introduciendo un factor de corrección de la altura del techo, fh,i, como sigue:
!
&
Φi = ΦT,i + ΦV,i ⋅ fh,i
[W]
donde los valores de fh,i se dan en la tabla B.1.
Tabla B.1 Factor corrector de la altura de techo, fh,i fh,i Sistema de calefacción y tipo o colocación de los calentadores
Altura del espacio calentado 5 a 10 m
10 a 15 m
PRINCIPALMENTE RADIANTE 1
1
1,15
no apropiado para esta aplicación
1
1,15
1,15
no apropiado para esta aplicación
Flujo cruzado a bajo nivel
1,30
1,60
Hacia abajo desde nivel superior
1,21
1,45
Flujo cruzado de aire a media y alta temperatura desde un nivel intermedio
1,15
1,30
Suelo radiante Techo radiante (nivel de temperatura < 40 ºC) Radiación hacia abajo a media y alta temperatura, desde un nivel superior PRINCIPALMENTE CONVECTIVA Convección natural de aire caliente AIRE CALIENTE FORZADO
(30)
- 41 -
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B.2 Edificios donde la temperatura del aire y la temperatura radiante media difieren significativamente Para el caso básico, se asume que la temperatura del aire, la temperatura radiante media y la temperatura operativa son del mismo valor. Sin embargo, las pérdidas térmicas por transmisión y ventilación se calculan utilizando la temperatura operativa. Para espacios donde hay una diferencia significativa entre la temperatura del aire y la temperatura radiante media, los cálculos de pérdida térmica que utilizan la temperatura operativa llevan a resultados incorrectos. Para estos casos, la pérdidas térmica por transmisión continúan calculándose utilizando la temperatura operativa, pero las pérdidas térmicas por ventilación deberían calcularse utilizando la temperatura del aire interior. De otra forma, los cálculos de pérdida térmica debida a la ventilación (infiltración) darán valores muy altos para sistemas de calefacción por radiación y valores muy bajos para sistemas de calefacción por convección. Esto debe tenerse en cuenta si el error en el cálculo de las pérdidas térmicas por ventilación es mayor del 5%. Por ejemplo, para una diferencia de temperatura de diseño de 30 K, una diferencia entre la temperatura del aire y la temperatura operativa de 1,5 K corresponde a un 5% de diferencia de la pérdida térmica por ventilación calculada. Esto corresponde a 3 K de diferencia entre la temperatura del aire y la temperatura radiante media. Para espacios donde el valor medio de U del muro o ventana exterior satisface la expresión siguiente, se necesita hacer una corrección para una diferencia entre la temperatura del aire y la temperatura operativa: Uw >
50 θ int − θ e
[W/m2·K]
(31)
donde Uw es el valor medio de U de ventana/muro, en watios por metro cuadrado por grado Kelvin (W/m2·K); θint es la temperatura interior de diseño, en grados Celsius, (ºC); θe es la temperatura exterior de diseño, en grados Celsius (ºC). Para estos casos, la temperatura radiante media se calcula a partir de la temperatura de las superficies interiores. Las temperaturas de las superficies interiores pueden calcularse para valores dados de valores U, de la temperatura interior de diseño, de la temperatura exterior de diseño y de la temperatura de la superficie de los emisores de calor. Si la temperatura radiante media calculada se desvía más de 1,5 K de la temperatura interior de diseño, la pérdida térmica debida a la ventilación puede calcularse utilizando la temperatura del aire, θa, dada por:
θa = 2 ⋅θo − θr
[ºC]
(32)
donde
θo es la temperatura operativa, en grados Celsius (ºC); θr es la temperatura radiante media, en grados Celsius (ºC). En algunos espacios industriales, donde la velocidad del aire excede los 0,20 m/s, se proporciona una relación más correcta entre la temperatura operativa, la temperatura del aire y la temperatura radiante media:
$
θ o = FB ⋅ θ a + 1 − FB ⋅ θ r donde FB = 0,5 para velocidad del aire menor de 0,2 m/s; FB = 0,6 para velocidad del aire entre 0,2 m/s y 0,6 m/s; FB = 0,7 para velocidad mayor de 0,6 m/s.
[ºC]
(33)
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- 42 -
ANEXO C (Informativo) EJEMPLO DE CÁLCULO DE LA CARGA TÉRMICA DE DISEÑO
C.1 Descripción general del ejemplo de cálculo C.1.1 Descripción del edificio de muestra El cálculo de muestra se realiza en la casa “Vivaldi”. Esta casa es una casa adosada con una planta baja y un sótano bodega. El muro oeste de la sala de estar en contacto con la casa adyacente. La planta baja está levantada a 0,5 m por encima del nivel del terreno. La sala de estar tiene un suelo suspendido. El resto de la planta baja está encima del sótano. En el sótano hay una bodega, un garaje y una sala para juegos calentada. La casa tiene aislamiento interno. C.1.2 Planos del edificio En las figuras C.1 a C.4 se dan las secciones y los planos detallados del edificio. En las figuras C.5 a C.7 se detallan las estructuras y los puentes térmicos. En la figura C.8 se da un segundo plano de la planta baja, mostrando las dimensiones externas utilizadas para el ejemplo de cálculo del método simplificado. C.1.3 Realización del cálculo El cálculo de muestra se realiza con los dos métodos, el método detallado y el simplificado. El método detallado se lleva a cabo utilizando las dimensiones interiores. Los datos de los puentes térmicos corresponden a las dimensiones interiores. El cálculo de las pérdidas térmicas por ventilación con el método detallado se realiza para los 3 casos típicos siguientes: − ventilación natural únicamente (ventanas abiertas); − sistema equilibrado de ventilación, con aire suministrado a 12 ºC; − únicamente extracción de aire en la cocina, baño y aseo. El cálculo de las pérdidas térmicas por transmisión es independiente de esas opciones. El cálculo de las pérdidas térmicas por transmisión se detalla sólo para un recinto, con ambos métodos, el detallado y el simplificado.
- 43 -
C.2 Planos del edificio
Fig. C.1 − Plano de la plata baja
EN 12831:2003
EN 12831:2003
- 44 -
Fig. C.2 − Plano del sótano
- 45 -
Fig. C.3 − Secciones transversales A-A y B-B
EN 12831:2003
EN 12831:2003
- 46 -
Fig. C.4 − Sección transversal C-C
- 47 -
Fig. C.5 − Elementos del edificio
EN 12831:2003
EN 12831:2003
- 48 -
Fig. C.6 − Puentes térmicos verticales
- 49 -
Fig. C.7 − Puentes térmicos horizontales
EN 12831:2003
EN 12831:2003
- 50 -
Fig. C.8 − Plano de la planta baja con las dimensiones exteriores utilizadas por el método simplificado
- 51 -
EN 12831:2003
C.3 Ejemplo de cálculo C.3.1 Datos generales. La tabla C.1 resume los datos generales necesarios para el cálculo.
Tabla C.1 Datos generales Datos climáticos Descripción Temperatura exterior de diseño Temperatura exterior media anula
Símbolo
Unidad
Valor
θe
ºC
− 10,0
θm,e
ºC
12
Coeficientes de orientación ek y el Valor
Orientación
p.u.
Todos
1,00
Datos de los recintos calentados Temperatura de diseño
Superficie del recinto
Volumen interior
θint,i
Ai
Vi
2
Nombre del recinto
ºC
m
m3
Sala de juegos
20
13,0
29,0
Sala de estar
20
36,9
92,3
Cocina
20
9,5
23,8
Dormitorio 1
20
10,9
27,3
Dormitorio 2
20
10,2
25,6
Dormitorio 3
20
10,5
26,3
Baño
24
4,6
11,5
Entrada
20
7,9
19,6
Vestíbulo
20
5,3
13,3
Aseo
20
1,7
4,1
110,6
272,9
Valor b
Temperatura
bu
θu
p.u.
ºC
−
12
Garaje
0,8
−4
Escaleras
0,4
8
Bodega
0,5
5
Desván no calentado
0,9
−7
Suelo suspendido de planta baja
0,8
−4
Suelo suspendido de planta baja de la casa adyacente
0,8
−4
Total Datos de los recintos no calentados Nombre del recinto Casa adyacente
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- 52 -
C.3.2 Datos de los materiales La tabla C.2 resume los datos de los materiales. Los materiales se identifican con un “código del material” que se utiliza como referencia en la tabla C.3 para los valores U de los elementos del edificio.
Tabla C.2 Datos de los materiales Conductividad de los materiales Código del material
Descripción
λ W/m·K
1
Ladrillo hueco
0,8
2
Hormigón
1,75
11
Yeso
0,35
13
Enlucido de yeso
1,15
21
Poliestireno
0,043
23
Lana mineral
0,042
24
Poliestireno extruido
0,037
25
Panel de fibra mineral DIN 18165
0,041
31
Grava
0,7
32
Brea
0,23
41
Cámara de aire sin ventilar s = 40 mm
51
Madera
0,15
53
Compuesto metálico
0,12
0
Resistencias de las superficies (entre el aire y las estructuras) Rsi o Rse
Código del material
Descripción
m2·K/W
41
Cámara de aire sin ventilar s = 40 mm
0,18
61
Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal)
0,13
62
Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal)
0,04
63
Resistencia de la superficie interior (flujo térmico ascendente)
0,10
66
Resistencia de la superficie interior (flujo térmico descendente)
0,17
C.3.3 Datos de los elementos del edificio La tabla C.3 muestra el cálculo del valor U para cada elemento del edificio.
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EN 12831:2003
Tabla C.3 Cálculo de los valores U de los elementos del edificio Código(s) d λ Descripción m W/m·K Elemento Material Nombre del elemento del edificio Código Nombre de la cámara laminar interna Código Nombre del material d1 λ1 Código del ... .... ... ... elemento del edificio Código Nombre del material dn λn Código Nombre de la cámara laminar externa Espesor total y Uk Σ di Muro exterior aislado 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 1 21 Poliestireno 0,080 0,043 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 62 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,290 Espesor total y Uk Muro exterior aislado (al edificio adyacente) 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 21 Poliestireno 0,080 0,043 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 2 25 Panel de fibra minera DIN 18165 0,020 0,041 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 21 Poliestireno 0,080 0,043 11 Yeso 0,010 0,350 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,600 Espesor total y Uk Muro exterior no aislado 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 3 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 62 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,210 Espesor total y Uk Separaciones interiores 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 11 41 Cámara de aire sin ventilar s = 40 mm 11 Yeso 0,010 0,350 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,020 Espesor total y Uk Separaciones interiores 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 21 Poliestireno 0,040 0,043 13 1 Ladrillo hueco 0,080 0,800 11 Yeso 0,010 0,350 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,140 Espesor total y Uk
R m2·KW
Uk W/m2·K
Rsi R1 = d1/λ1 ... Rn = dn/λn Rse ΣRi
1/Σ ΣRi
0,13 0,03 1,86 0,25 0,04 2,31
0,433
0,13 0,03 1,86 0,25 0,49 0,25 1,86 0,03 0,13 5,03
0,199
0,13 0,03 0,25 0,04 0,45
2,229
0,13 0,03 0,18 0,03 0,13 0,50
2,011
0,13 0,03 0,93 0,10 0,03 0,13 1,35
0,742 (Continúa)
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Tabla C.3 (Fin) Cálculo de los valores U de los elementos del edificio Código(s) d λ Descripción m W/m·K Elemento Material Puerta interior 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 15 51 Madera 0,040 0,150 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 0,040 Espesor total y Uk Techo de la planta baja 63 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 16 23 Lana mineral 0,080 0,042 63 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) Espesor total y Uk 0,090 Suelo de la planta baja 66 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 2 Hormigón 0,030 1,750 17 24 Poliestireno extruido 0,060 0,037 2 Hormigón 0,180 1,750 66 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) Espesor total y Uk 0,270 Ventanas 20 Espesor total y Uk − Puerta exterior 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 21 51 Madera 0,060 0,150 62 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) 0,060 Espesor total y Uk Muro exterior de la bodega (aislado al terreno) 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 21 Poliestireno 0,040 0,043 32 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 13 Enlucido de yeso 0,020 1,150 32 Brea 0,002 0,230 31 Grava 0,200 0,700 Espesor total y Uk 0,472 Muro exterior de la bodega (aislado al aire) 61 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico horizontal) 11 Yeso 0,010 0,350 33 21 Poliestireno 0,040 0,043 1 Ladrillo hueco 0,200 0,800 62 Resistencia de la superficie exterior (flujo térmico horizontal) Espesor total y Uk 0,250 Suelo de la bodega (aislado al terreno) 66 Resistencia de la superficie interior (flujo térmico descendente) 2 Hormigón 0,030 1,750 24 Poliestireno extruido 0,060 0,037 35 2 Hormigón 0,150 1,750 32 Brea 0,002 0,230 31 Grava 0,200 0,700 Espesor total y Uk 0,442
R m2·KW
Uk W/m2·K
0,13 0,27 0,13 0,53
1,899
0,1 0,03 1,90 0,10 2,13
0,469
0,17 0,02 1,62 0,10 0,17 2,08
0,480
−
2,100
0,13 0,40 0,04 0,57
1,754
0,13 0,03 0,93 0,25 0,02 0,01 0,29 1,65
0,606
0,13 0,03 0,93 0,25 0,04 1,38
0,725
0,17 0,02 1,62 0,09 0,01 0,29 2,19
0,457
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C.3.4 Datos de los puentes térmicos La tabla C.4 incluye los datos de los puentes térmicos. Los puentes térmicos se identifican con un código, que se utiliza como referencia en las tablas que siguen sobre las pérdidas térmicas en los recintos. Tabla C.4 Datos de los puentes térmicos Código
Descripción
Ψi W/m·K
01A
Muro exterior en esquina
0,01
02A
Muro exterior en esquina a edificio adyacente, interior a exterior
0,01
02B
Muro en esquina exterior a edificio adyacente, interior a edificio adyacente
0,01
03A
Unión de muro interior con muro exterior aislado
0,195
04A
Unión de separación interior con muro exterior aislado, a exterior
0,125
05A
Unión de separación interior con muro exterior aislado, a exterior a través de aislamiento máximo
0,125
05B
Unión de separación interior con muro exterior aislado, a exterior a través de aislamiento mínimo
0,125
11A
Techo de la planta baja a desván del edificio adyacente
0,33
11B
Techo de la planta baja a desván adyacente
0,33
12A
Techo de la planta baja, aire interior a exterior
0,33
12B
Techo de la planta baja, interior a desván
0,33
13A
Techo de la planta baja, fachada este, aire interior a exterior
0,33
13B
Techo de la planta baja, fachada este, interior a desván
0,33
14A
Techo de la planta baja a desván, muro interior
0,01
15A
Techo de la planta baja a desván, separación interna, a desván
0,01
21A
Suelo de la planta baja a sótano del edificio adyacente
0,325
21B
Suelo de la planta baja a edificio adyacente
0,325
22A
Suelo de la planta baja, muro no aislado de bodega o sótano, interior a sótano o bodega
0,325
22B
Suelo de la planta baja, muro no aislado de bodega o sótano, interior a exterior
0,325
23A
Suelo de la planta baja, muro aislado bodega, interior a bodega
0,325
23B
Suelo de la planta baja, muro aislado bodega, interior a exterior
0,325
24A
Encuentro de muro interior de planta baja, interior a bodega o sótano, directo
0,24
25A
Separación interior en planta baja, en muro bodega, interior a bodega, directo
0,24
28A
Separación interior a escalera (en muro bodega), interior a escalera
0,04
28C
Separación interior a escalera (en muro bodega), bodega a escalera
0,17
29A
Separación interior a escalera (en muro aislado de bodega), interior a escalera
0,04
29C
Separación interior a escalera (en muro aislado de bodega), bodega a escalera
0,095
30A
Separación interior a escalera (en extremo de planta baja), interior a escalera
0,04
31A
Separación interior en suelo de planta baja, interior a bodega
0,04
34A
Separación interior en esquina
0,035
35B
Separación interior en T, puente a través del muro liso
0,03 (Continúa)
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Tabla C.4 (Fin) Datos de los puentes térmicos
Código
Descripción
Ψi W/m·K
41A
Muro exterior de bodega en esquina, en sótano, bodega a exterior
0,035
41B
Muro exterior de bodega en esquina, en sótano, bodega a sótano
0,035
42A
Muro exterior aislado de bodega en esquina, bodega a exterior
0,01
43A
Muro exterior de bodega en esquina, bodega a exterior
0,035
47A
Unión de muro interior de bodega aislado con muro exterior (aislado y no aislado), interior a exterior a través del aislamiento
0,01
47B
Unión de muro interior de bodega aislado con muro exterior (aislado y no aislado), interior a exterior a través de la parte sin aislamiento
0,03
48A
Unión de muro interior de bodega aislado con muro exterior aislado, interior a exterior a través del aislamiento
0,01
48B
Unión de muro interior de bodega aislado con muro exterior aislado, interior a exterior a través de la parte sin aislamiento
0,13
49A
Unión de muro interior de bodega con muro exterior, interior a exterior
0,03
50A
Unión en T de muros interiores en bodega, a través del muro liso
0,03
51A
Unión en T de muros interiores aislados en bodega, a través del muro liso no aislado
0,03
51B
Unión en T de muros interiores aislados en bodega, a través del muro liso aislado
0,01
61A
Suelo de la puerta de entrada
0,13
61B
Tope de la puerta de entrada
0,12
61C
Lateral de la puerta de entrada
0,12
62A
Base de ventana
0,12
62B
Tope de ventana
0,12
62C
Lateral de ventana
0,12
63A
Base de la puerta de la ventana
0,13
63B
Tope de la puerta de la ventana
0,12
63C
Lateral de la puerta de la ventana
0,12
64A
Base de la puerta del garaje
0,13
64B
Tope de la puerta del garaje
0,12
64C
Lateral de la puerta del garaje
0,12
65A
Base de la puerta interior
0,13
65B
Tope de la puerta interior
0,12
65C
Lateral de la puerta interior
0,12
Lateral de la puerta en muro interior
0,54
66
Los datos de los puentes térmicos se han calculado de acuerdo con la Norma EN ISO 10211-1 y teniendo en cuenta que la Norma EN ISO 10211-1 suministra el valor Ψi global de cada puente térmico. En esta norma, se realiza un cálculo recinto por recinto y así, cada puente térmico (excepto para los puentes térmicos de puertas y ventanas) se incluye dos veces en los cálculos (una vez para cada recinto, en los dos lados del puente térmico). De esa forma, el valor global Ψi calculado de acuerdo con la Norma EN ISO 10211-1 se ha dividido por dos, para dar los valores presentados en la tabla C.4. Para los puentes térmicos de puertas y ventanas no se ha aplicado la división por dos.
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EN 12831:2003
NOTA − La tabla C.4 es un ejemplo de un cálculo muy detallado para indicar la importancia de los puentes térmicos en los cálculos de la carga térmica. El gran número de puentes térmicos en la casa se debe al hecho de utilizar aislamiento interior, es decir, se crean automáticamente muchos puentes térmicos a causa de la interrupción de las cámaras de aislamiento en casi cada contacto con el muro.
C.3.5 Pérdidas térmicas por transmisión en un recinto Generalidades A continuación se dan detalles del cálculo de las pérdidas térmicas por transmisión para un recinto, por ejemplo, la sala de juegos. Sala de juegos Esta habitación representa un recinto en contacto con el terreno. Tabla C.5 Cálculo de la pérdida térmica por transmisión en la sala de juegos Pérdidas térmicas directamente al exterior Ak Uk ek Ak·Uk·ek m2 W/m2·K p.u. W/K 33 Muro exterior de la bodega (aislado, al aire) 3,56 0,725 1,00 2,58 20 Ventana 1,04 2,100 1,00 2,17 33 Muro exterior de la bodega (aislado, al aire) 1,78 0,725 1,00 1,29 W/K 6,04 Total de los elementos del edificio Σk Ak·Uk·ek lk ek Ψk Ψk·lk·ek Código Puente térmico W/m·K m p.u. W/K 47A Unión de muero interior de bodega aislado con muro exte- 0,01 0,50 1,00 0,005 rior (aislado y no aislado) a exterior a través del aislamiento 42A Muro exterior de bodega aislado en esquina, bodega al ex- 0,01 1,00 1,00 0,010 terior 48A Unión de muro interior de bodega aislado con muro 0,01 0,50 1,00 0,005 exterior aislado, interior a exterior a través del aislamiento 62A Base de la ventana 0,12 0,90 1,00 0,108 62B Tope de la ventana 0,12 0,90 1,00 0,108 62C Lateral de la venta 0,12 2,30 1,00 0,276 W/K 0,512 Total de puentes térmicos Σk Ψk·lk·ek Coeficiente de pérdida térmica total directamente al exterior 6,557 HT,ie = Σk Ak·Uk·ek + Σk Ψk·lk·ek Pérdidas térmicas a través de espacios no calentados Ak Uk bk Ak·Uk·bk Código Elemento del edificio m2 W/m2·K p.u. W/K 13 Muro interior aislado (muros de la sala de juegos) 6,78 0,742 0,40 2,01 15 Puerta interior 1,40 1,899 0,40 1,06 13 Muro interior aislado (muros de la sala de juegos) 7,90 0,742 0,80 4,69 W/K 7,77 Total de los elementos del edificio Σk Ak·Uk·bk lk bk Ψk Ψk·lk·bk Código Puente térmico W/m·K m p.u. W/K 51B Unión en T de muros interiores aislados en bodega, a tra- 0,01 2,23 0,80 0,02 vés del muro recto aislado 29C Separación interior a escalera (en muro aislado de bode- 0,095 1,77 0,40 0,07 ga), bodega a escalera W/K 0,085 Total de puentes térmicos Σk Ψk·lk·bk Coeficiente de pérdida térmica total a través de espacios no calentados 7,850 HT,iue = Σk Ak·Uk·bk + Σk Ψk·lk·bk (Continúa) Código Elemento del edificio
EN 12831:2003
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Tabla C.5 Cálculo de la pérdida térmica por transmisión en la sala de juegos Pérdidas térmicas a través del terreno Ag
P
B´ = 2·Ag/P
2
m
m
m
13,05
7,225
3,6
Uk
Uequiv,k
Cálculo de B´
Código Elemento del edificio
2
2
W/m ·K W/m ·K
Ak 2
Ak·Uequiv,k
m
W/K
32
Muro exterior de bodega (aislado, al terreno)
0,606
0,40
12,513
5,01
35
Suelo de la bodega (al terreno)
0,457
0,25
13,046
3,26
W/K
8,27
Σk Ak·Uequiv,k
Total de los elementos del edificio equivalentes
fg1
fg2
Gw
fg1·fg2·Gw
p.u.
p.u.
p.u.
p.u.
1,450
0,267
1,00
0,387
Factores de corrección
HT,ig = (Σ Σk Ak·Uequiv,k)·fg1·fg2·Gw
Coeficiente de pérdida térmica total a través del terreno
3,197
Pérdidas térmicas en espacios calentados a diferentes temperaturas Código Elemento del edificio −
Ninguno
fij
Ak
Uk
2
2
p.u.
m
W/m ·K
W/K
−
−
−
−
Coeficiente de pérdida térmica total a través de espacios calentados a diferentes temperaturas Coeficiente de pérdida térmica total por transmisión
fij·Ak·Uk
HT,ij = Σk fij·Ak·Uk
HT,i = HT,ie + HT,iue + HT,ig + HT,ij
W/K
0,000 17,60
Datos de temperatura Temperatura exterior de diseño
θe
ºC
− 10
Temperatura interior de diseño
θint,l
ºC
20
θint,i − θe
ºC
30
Diferencia de temperatura de diseño Pérdida térmica de diseño por transmisión
ΦT,i = HT,i·(θint,i − θe)
W
528
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EN 12831:2003
C.3.6 Pérdidas térmicas por ventilación en un recinto Generalidades A continuación se dan los detalles del cálculo de la pérdida térmica por ventilación para cada recinto. El cálculo se realiza para tres casos típicos de ventilación. Ventilación natural (ventanas abiertas) Se asume que no hay instalado un sistema de ventilación. El grado de estanquidad al aire del edificio es medio (sellado normal) y se asume una protección moderada.
h-1
0,5
Caudal mínimo de aire por higiene
V'mín.,i
m3/h
Necesidades higiénicas mínimas Caudal de infiltración Cálculo de las pérdidas térmicas por ventilación
Aperturas expuestas p.u. − Índice de renovación n50 h-1 de aire, a 50 Pa Coeficiente de e p.u. protección Factor de corrección p.u. ε de altura Caudal de infiltración V'inf,i m3/h V'inf,i = 2·Vi·n50·e·ε Valor seleccionado para el cálculo V'i m3/h V'i = max )V'inf,i, Vmín.,i) Coeficiente de pérdida térmica de Hv,i W/K diseño por ventilación Diferencia de θint,i-θe ºC temperatura Pérdida térmica de diseño por W Φv,i ventilación ΦV,i = HV,i·(θint,i-θe)
Total
nmín.,i
Aseo
Índice de renovación mínima del aire por higiene
Vestíbulo
20,0
Entrada
20,0
Baño
92,3
Dormitorio 3
29,0
Dormitorio 2
m³ ºC ºC
Volumen interior del recinto Temperatura exterior Temperatura interior
Dormitorio 1
Sala de estar
Vi θe θint,i
Nombre del recinto
Cocina
Sala de juegos
Tabla C.6 Cálculo de la pérdida térmica por ventilación, únicamente con ventilación natural
23,8
27,3
25,6
26,3
11,5
19,6
13,3
4,1
273
20,0
20,0
− 10,0 20,0 20,0
24,0
20,0
20,0
20,0
0,5
1,5
0,5
0,5
0,5
1,5
0,5
0,5
1,5
14,5
46,1
35,7
13,7
12,8
13,1
17,3
9,8
6,7
6,2
1
2
1
1
1
2
1
1
0
0
6,0 0,02
0,03
0,02
0,02
0,02
0,03
0,02
0,02
0,00
0,00
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
7,0
33,2
5,7
6,6
6,1
9,5
2,8
4,7
0,0
0,0
14,5
46,1
35,7
13,7
12,8
13,1
17,3
9,8
6,7
6,2
4,9
15,7
12,1
4,6
4,4
4,5
5,9
3,3
2,3
2,1
30,0
30,0
30,0
30,0
30,0
30,0
34,0
30,0
30,0
30,0
148
470
364
139
131
134
199
100
68
63
1817
EN 12831:2003
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Ventilación forzada con intercambiador de calor Se asume que se ha instalado un sistema equilibrado de ventilación, con un intercambiador de calor. En el diseño del sistema se dan los caudales de aire extraídos y suministrados. El sistema está equilibrado, lo que significa que el caudal total extraído es igual al caudal total suministrado. La temperatura del aire de suministrado, en condiciones de diseño, se asume que es de 12 ºC. Hay que prestar atención al efecto del aire que entra en el baño a 20 ºC, que tiene que estar calentado a 24 ºC.
ºC
Caudal de infiltración
11,5
19,6 13,3 4,1
273
Vestíbulo
26,3
Entrada
Dormitorio 1
25,6 -10,0
θint,i
ºC
20,0
20,0 20,0 20,0
20,0
20,0
24,0
20,0 20,0 20,0
ºC
30,0
30,0 30,0 30,0
30,0
30,0
34,0
30,0 30,0 30,0
Aperturas expuestas
−
p.u.
1
1
2
1
Índice de renovación de aire, a 50 Pa
n50
h-1
Coeficiente de protección
e
p.u.
0,02
0,03 0,02 0,02
0,02
0,03
0,02
0,02 0,00 0,00
Factor de corrección delaltura
ε
p.u.
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
V'inf,i = 2·Vi·n50·e·ε
V'inf,i
m3/h
7,0
33,2 5,7
6,6
6,1
9,5
2,8
4,7
0,0
0,0
75,5
Aire extraído
V'ex,i
m3/h
0
0
120
0
0
0
30
0
0
30
180
Aire suministrado
V'SU,i
m3/h
20
50
0
30
30
30
0
10
10
0
180
Temperatura del aire suministrado
θSU
ºC
Factor de reducción
fV,i
p.u.
Diferencia de temperatura
Caudal de infiltración
Caudales del sistema de ventilación, temperaturas y factores de corrreción
92,3 23,8 27,3
θint,i-θe
Temperatura interior
Cálculo de la pérdida térmica por ventilación
29,0
Total
θe
Aseo
Temperatura exterior
Baño
m3
Dormitorio 3
Vi
Dormitorio 2
Volumen interior del recinto
Cocina
Nombre del recinto
Sala de estar
Sala de juegos
Tabla C.7 Cálculo de la pérdida térmica por ventilación, sistema equilibrado de ventilación con intercambiador de calor
Aire proveniente de recintos V'ex,i-V'SU,i m3/h adyacente
2
1
1
1
0
0
6,0
12 0,27
0,27
−
0,27
0,27
0,27
−
−
−
120
−
−
−
30
−
−
30
−
−
0
−
−
−
0,12
−
−
0
Factor de reducción
fV,i
p.u.
Aire extraído adicional total en el edificio
V'mech,inf
m3/h
Aire extraído adicional recinto por recinto
V'mech,inf,i
m3/h
0
Caudal total de ventilación corregido V'i = V'inf,i + V'SU,i·fv,i + V'mech,inf,i
V'i
m3/h
12,3
Coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación
HV,i
W/K
ΦV,i
W
0,27 0,27
−
0,0
V'mech,inf = ΣV'ex,i-Σ V'SU,i
Pérdida térmica de diseño por ventilación
ΦV,i = HV,i·(θint,i-θe)
0
0
0
0
0
0
0
0
0
46,5 5,7
14,6
14,1
17,5
6,3
7,4
2,7
0,0
4,2
15,8 1,9
5,0
4,8
5,9
2,1
2,5
0,9
0,0
125
475
149
144
178
73
75
27
0
58
0
1304
- 61 -
EN 12831:2003
Extracción forzada Se asume que está instalado un sistema sencillo de ventilación, basado en la extracción en tres habitaciones. El aire entra en el edificio libremente y, como primera aproximación, se supone que se distribuye de acuerdo con los volúmenes de las habitaciones. En el baño, el aire proveniente de las habitaciones adyacentes (a 20 ºC) iguala al caudal de aire extraído menos la parte adicional del aire extraído, (Vmech,inf,i a −10 ºC) que proviene del baño.
θe
ºC
Temperatura interior
θint,i
ºC
20,0
20,0 20,0 20,0 30,0 30,0 30,0
Caudal de infiltración
11,5
19,6 13,3 4,1
273
20,0
20,0
24,0
20,0 20,0 20,0
30,0
30,0
34,0
30,0 30,0 30,0
1
2
1
Vestíbulo
26,3
Entrada
25,6 -10,0
θint,i-θe
ºC
30,0
−
p.u.
1
Índice de renovación de aire, a 50 Pa
n50
h-1
Coeficiente de protección
e
p.u.
0,02
0,03 0,02 0,02
0,02
0,03
0,02
0,02 0,00 0,00
Factor de corrección de altura
ε
p.u.
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
V'inf,i = 2·Vi·n50·e·ε
V'inf,i
m3/h
7,0
33,2 5,7
6,6
6,1
9,5
2,8
4,7
0,0
0,0
75,5
Aire extraído
V'ex,i
m3/h
0
0
120
0
0
0
30
0
0
30
180
Aire suministrado
V'SU,i
m3/h
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Temperatura del aire suministrado
θSU
ºC
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Factor de reducción
fV,i
p.u.
−
−
−
−
−
−
−
−
−
−
Aire proveniente de recintos V'ex,i-V'SU,i m3/h adyacente
−
−
104
−
−
−
22
−
−
27
−
−
0
−
−
−
0,12
−
−
0
13
9
3
Caudal de infiltración
Caudales del sistema de ventilación, temperaturas y factores de corrreción
92,3 23,8 27,3
Aperturas expuestas
Diferencia de temperatura
Cálculo de la pérdida térmica por ventilación
29,0
Total
Temperatura exterior
Aseo
m3
Baño
Vi
Dormitorio 3
Volumen interior del recinto
Dormitorio 2
Dormitorio 1
Cocina
Nombre de la habitación
Sala de estar
Sala de juegos
Tabla C.8 Cálculo de la pérdida térmica por ventilación, extracción simple
2
1
1
1
0
0
6,0
Factor de reducción
fV,i
p.u.
Aire extraído adicional total en el edificio
V'mech,inf
m3/h
Aire extraído adicional recinto por recinto
V'mech,inf,i
m3/h
19
Caudal total de ventilación corregido V'i = V'inf,i + V'SU,i·fv,i + V'mech,inf,i
V'i
m3/h
26,1
Coeficiente de pérdida térmica de diseño por ventilación
HV,i
W/K
ΦV,i
W
180,0
V'mech,inf = ΣV'ex,i-Σ V'SU,i
Pérdida térmica de diseño por ventilación
ΦV,i = HV,i·(θint,i-θe)
61
16
18
17
17
8
94,1 21,4 24,6
23,0
26,8
13,0
17,7 8,8
2,7
8,9
32,0 7,3
8,4
7,8
9,1
4,4
6,0
3,0
0,9
266
959 218
251
235
273
150
180
90
28
180
2651
EN 12831:2003
- 62 -
C.3.7 Capacidad de calentamiento A continuación, se dan los detalles del cálculo de la capacidad de calentamiento para cada recinto. En este ejemplo: − la masa del edificio es alta; − la caída de la temperatura interior durante la desconexión nocturna es de 3 K; − el tiempo de recalentamiento es de 4 h. Tabla C.9 Cálculo de la capacidad de calentamiento Factor de recalentamiento
Superficie del suelo
Capacidad de calentamiento
fRH
Ai
ΦRH,i = fRH·Ai
W/m2
m2
W
Sala de juegos
13,0
169,6
Sala de estar
36,9
479,7
Cocina
9,5
123,7
Dormitorio 1
10,9
142,2
10,2
133,1
Dormitorio 3
10,5
136,5
Baño
4,6
59,8
Entrada
7,9
102,1
Vestíbulo
5,3
69,3
Aseo
1,7
21,5
Nombre de la habitación
Dormitorio 2 13
- 63 -
EN 12831:2003
C.3.8 Carga térmica total Generalidades A continuación, se dan los valores de la carga térmica de diseño total, para cada recinto y para el edificio. El cálculo se realiza para los tres casos típicos de ventilación ya mencionados. La pérdida térmica por transmisión es la misma en los tres casos. En este cálculo, la carga térmica total del edificio es igual a la suma de la carga térmica total de todos los recintos, por tratarse de una única zona. Ventilación natural (ventanas abiertas) Se asume que no se ha instalado un sistema de ventilación.
Tabla C.10 Cálculo de la carga térmica de diseño total, sólo ventilación natural Carga térmica por transmisión
Carga térmica por ventilación
Capacidad de calentamiento
Carga térmica total
ΦT,i
ΦV,i
ΦRH,i
ΦHL,i
W
W
W
W
Sala de juegos
528
148
170
846
Sala de estar
2169
470
480
3119
Cocina
515
364
124
1003
Dormitorio 1
514
139
142
796
Dormitorio 2
801
131
133
1064
Dormitorio 3
998
134
137
1268
Baño
472
199
60
731
Entrada
451
100
102
654
Vestíbulo
199
68
69
337
Aseo
4
63
21
88
Total
6650
1817
1437
9905
Nombre del recinto
EN 12831:2003
- 64 -
Ventilación forzada, con intercambiador de calor
Tabla C.11 Carga térmica de diseño total, sistema equilibrado de ventilación con intercambiador de calor Carga térmica por transmisión
Carga térmica por ventilación
Capacidad de calentamiento
Carga térmica total
ΦT,i
ΦV,i
ΦRH,i
ΦHL,i
W
W
W
W
Sala de juegos
528
125
170
823
Sala de estar
2169
475
480
3123
Cocina
515
58
124
697
Dormitorio 1
514
149
142
805
Dormitorio 2
801
144
133
1078
Dormitorio 3
998
178
137
1312
Baño
472
73
60
604
Entrada
451
75
102
629
Vestíbulo
199
27
69
296
Aseo
4
0
21
25
Total
6650
1304
1437
9392
Nombre del recinto
Extracción forzada
Tabla C.12 Carga térmica de diseño total, simple extracción Carga térmica por transmisión
Carga térmica por ventilación
Capacidad de calentamiento
Carga térmica total
ΦT,i
ΦV,i
ΦRH,i
ΦHL,i
W
W
W
W
Sala de juegos
528
266
170
964
Sala de estar
2169
959
480
3608
Cocina
515
218
124
857
Dormitorio 1
514
251
142
907
Dormitorio 2
801
235
133
1169
Dormitorio 3
998
273
137
1407
Baño
472
150
60
681
Entrada
451
180
102
734
Vestíbulo
199
90
69
358
Aseo
4
28
21
53
Total
6650
2651
1437
10738
Nombre del recinto
- 65 -
EN 12831:2003
C.3.9 Carga térmica de un recinto con el método simplificado Generalidades A continuación, se dan los detalles del cálculo simplificado de la carga térmica de diseño de un recinto, por ejemplo, la sala de juegos. Sala de juegos El recinto representa un recinto en contacto con el terreno.
Tabla C.13 Cálculo simplificado de la carga térmica total de la sala de juegos Datos de temperatura Temperatura exterior de diseño
θe
ºC
− 10,0
Temperatura interior de diseño
θint,i
ºC
20,0
θint,i-θe
ºCº
30,0
fk p.u.
Ak m2
Uk W/m2·K
fk·Ak·Uk W/K
Diferencia de temperatura de diseño Pérdidas térmicas por transmisión Código Elemento del edificio 33
Muro exterior de la bodega (aislado, al aire)
1,40
4,75
0,73
4,82
20
Ventanas
1,00
1,04
2,10
2,17
33
Muro exterior de la bodega (aislado, al aire)
1,40
2,93
0,73
2,97
13
Muro interior aislado (muros de la sala de juegos)
1,12
8,39
0,74
6,98
15
Puerta interior
1,12
1,40
1,90
2,98
13
Muro interior aislado (muros de la sala de juegos)
1,12
9,48
0,74
7,88
35
Suelo de la bodega (al terreno)
0,42
14,92
0,46
2,86
32
Muro exterior de la bodega (aislado, al terreno)
0,42
10,57
0,61
2,69
HT,i = Σk fk·Ak·Uk
W/K
33,35
Coeficiente de pérdida térmica por transmisión total
ΦT,i = HT,i · (θint,i-θe)
Pérdida térmica por transmisión total Pérdidas térmicas por ventilación Volumen interior Índice de renovación mínima de aire Coeficiente de pérdida térmica por ventilación total
nmin
Capacidad de calentamiento total Carga térmica de diseño total
148
W
1149
W
1149
ΦRH,i = Ai fRH
W
170
ΦHL,i = Φi + ΦRH,i
W
1318
h
0,5 W/K
ΦV,i = HV,i · (θint,i-θe) ΦT,i + ΦV,i p.u.
f∆θ
1,0
Φi = (ΦT,i + ΦV,i)· f∆θ
Pérdida térmica de diseño por transmisión y ventilación
Factor de recalentamiento
4,93 W
29,0
-1
HV,i = 0,34·Vi·nmin
Pérdida térmica por transmisión y ventilación total
Capacidad de calentamiento Superficie del suelo
1000
m3
Vi
Pérdida térmica por ventilación total Factor de corrección por temperatura más alta
W
Ai fRH
m2
13,0 2
W/m
13,0
EN 12831:2003
- 66 -
C.3.10 Carga térmica total con el método simplificado A continuación, se da la carga térmica de diseño total para cada recinto y para el edificio.
Tabla C.14 Cálculo simplificado de la carga térmica total del edificio Carga térmica por transmisión
Carga térmica por ventilación
Factor de alta temperatura
Capacidad de calentamiento
Carga térmica de diseño total
ΦT,i
ΦV,i
f∆θ
ΦRH,i
ΦHL,i
W
W
W
W
W
Sala de juegos
1000
148
1,0
170
1318
Sala de estar
2196
470
1,0
480
3146
Cocina
503
364
1,0
124
991
Dormitorio 1
533
139
1,0
142
815
Dormitorio 2
1091
131
1,0
133
1355
Dormitorio 3
1332
134
1,0
137
1602
Baño
329
199
1,6
60
905
Entrada
454
100
1,0
102
656
Vestíbulo
411
68
1,0
69
548
Aseo
56
63
1,0
21
140
Total
7905
1817
−
1437
11476
Nombre del recinto
- 67 -
EN 12831:2003
ANEXO D (Normativo) VALORES POR DEFECTO PARA LOS CÁLCULOS DE LOS CAPÍTULOS 6 AL 9
Este anexo especifica los datos de entrada normativos y los valores utilizados para el cálculo de la carga térmica de diseño de los capítulos 6 al 9. Los valores y parámetros que se incluyen en las siguientes tablas, incluidas en el anexo D, deben darse en un anexo nacional a esta norma. En los casos en que no se disponga de un anexo nacional, deben utilizarse los valores por defecto del anexo D. El anexo nacional puede obtenerse de la organización nacional de normalización correspondiente. El anexo nacional debe tener la misma estructura que el anexo D, pero se permite añadir o borrar algunos casos de las tablas. NOTA − Los apartados indicados entre paréntesis se refieren a los apartados de la parte principal de esta norma.
D.1 Datos climáticos (véase el apartado 6.1) Deben darse, a nivel nacional y, para las diferentes zonas geográficas, la temperatura exterior de diseño, θe, y la temperatura exterior media anual, θm,e, en la forma que muestra la tabla D.1. Tabla D.1 Temperatura exterior de diseño y temperatura exterior media anual Zona geográfica
θe ºC
θm,e ºC
D.2 Temperatura interior de diseño (véase el apartado 6.2) En la tabla D.2 se dan los valores por defecto de la temperatura interior de diseño, θint,i, para diferentes tipos de espacios de edificios. Tabla D.2 Temperatura interior de diseño Tipo de edificio/espacio Oficina normal Oficina con paisaje Sala de conferencias Auditorio Cafetería/Restaurante Aula Guardería Centro comercial Viviendas Baño Iglesia Museo/Galería
θint,i ºC 20 20 20 20 20 20 20 16 20 24 15 16
EN 12831:2003
- 68 -
D.3 Datos del edificio (véase el apartado 6.3) Debe determinarse, a nivel nacional, la elección de las dimensiones del edificio, utilizadas para el cálculo. Si no existe un anexo nacional a esta norma, se deben utilizar las dimensiones exteriores como base del cálculo (véase el capítulo 9, figura 7). D.4 Pérdida térmica de diseño por transmisión D.4.1 Pérdida térmica directamente al exterior − HT,ie (véase el apartado 7.1.1) Factores de corrección por la orientación, ek y el: El valor por defecto para los factores de corrección, ek y el, es 1,0. Pérdidas térmicas por transmisión lineal – factor de corrección ∆Utb: En las tablas D.3a a D.3.c se dan los valores por defecto para el factor de corrección, ∆Utb. Tabla D.3a Factor de corrección, ∆Utb, para elementos del edificio verticales
Número de suelos "perforados" a
∆Utb para elementos del edificio verticales W/m2·K
Número de muros "perforados a
0
1
2
volumen del espacio ≤ 100 m3
volumen del espacio > 100 m3
0
0,05
0
1
0,10
0
2
0,15
0,05
0
0,20
0,10
1
0,25
0,15
2
0,30
0,20
0
0,25
0,15
1
0,30
0,20
2
0,35
0,25
a véase la figura D.1
Tabla D.3b Factor de corrección, ∆Utb, para elementos del edificio horizontales
∆Utb para elementos del edificio horizontales W/m2·K
Elemento del edificio Suelo ligero (madera, metal, etc.)
Suelo fuerte (hormigón, etc.)
0
Número de lados en
1
0,05
contacto con el
2
0,10
ambiente
3
0,15
exterior
4
0,20
- 69 -
EN 12831:2003
Tabla D.3c Factor de corrección, ∆Utb, para aberturas Superficie del elemento del edificio
∆Utb para aberturas W/m2·K
0 – 2 m2
0,50
> 2 – 4 m2
0,40
> 4 – 9 m2
0,30
> 9 – 20 m2
0,20
> 20 m2
0,10
elementos del edificio "perforados"
elementos del edificio "no perforados"
Fig. D.1 − Descripción de los elementos del edificio "perforados" y "no perforados"
EN 12831:2003
- 70 -
D.4.2 Pérdidas térmicas a través de los espacios no calentados – HT,iue (véase el apartado 7.1.2) En la tabla D.4 se dan los valores por defecto del factor de reducción de temperatura, bu.
Tabla D.4 Factor de reducción de temperatura, bu Espacio no calentado
bu
Recinto con sólo 1 muro exterior
0,4
con, al menos, 2 muros exteriores, sin puertas exteriores
0,5
con, al menos, 2 muros exteriores, con puertas exteriores (por ejemplo, garaje)
0,6
con 3 muros exteriores (por ejemplo, escaleras exteriores)
0,8
Sótano sin ventanas/puertas exteriores
0,5
con ventanas/puertas exteriores
0,8
Espacio del tejado alto índice de ventilación del espacio del tejado (por ejemplo, tejados cubiertos de tejas, u otros materiales que dan una discontinuidad a la cubierta) sin incluir fieltros o planchas de falsa cubierta
1,0
otros tejados no aislados
0,9
tejados aislados
0,7
Áreas de circulación internas
0
(sin muros exteriores, índice de renovación de aire menor que 0,5 h -1) Áreas de circulación libremente ventiladas
1,0
(áreas de aberturas/volumen del espacio > 0,005 m2/m3) Suelo suspendido
0,8
(suelo por encima del espacio para instalaciones)
Un recinto puede considerarse como sótano si más del 70% de la superficie de los muros exteriores está en contacto con el terreno.
- 71 -
EN 12831:2003
D.4.3 Pérdidas térmicas a través del terreno – HT,ig (véase el apartado 7.1.3) Los valores por defecto para los factores de corrección fg1 y Gw son: fg1 = 1,45; Gw = 1,00 si la distancia entre el valor asumido para el nivel del agua y el suelo enlosado es mayor que 1 m; = 1,15 si la distancia entre el valor asumido para el nivel del agua y el suelo enlosado es menor que 1 m. D.4.4 Pérdidas térmicas hacia o desde espacios calentados a diferentes temperaturas – HT,ij (véase el apartado 7.1.4) En la tabla D.5 se dan los valores por defecto para la temperatura de los espacios calentados adyacentes.
Tabla D.5 Temperatura de los espacios calentados adyacentes Transferencia térmica de un espacio calentado (i) a:
θespacio adyacente ºC
recinto adyacente en el mismo edificio colectivo
θespacio adyacente debe especificarse: − por ejemplo, baño, trastero − por ejemplo, influencia del gradiente vertical de temperatura
recinto adyacente perteneciente a otro edificio colectivo (por ejemplo, apartamento)
θ int,i + θ m,e
recinto adyacente perteneciente a un edificio separado (calentado o no calentado)
θm,e
2
θm,e es la temperatura exterior media anual D.5 Pérdida térmica de diseño por ventilación − HV,i D.5.1 Índice de renovación mínima del aire exterior − nmín. (véanse los apartados 7.2.1 y 9.1.3) En la tabla D.6 se dan valores por defecto del índice de renovación mínima del aire exterior, nmín..
Tabla D.6 Índice de renovación mínima del aire exterior, nmin Tipo de recinto
nmin h-1
Recinto habitable (defecto)
0,5
Cocina o baño, con ventana
1,5
Despacho
1,0
Sala de reuniones, aula
2,0
EN 12831:2003
- 72 -
D.5.2 Índice de renovación de aire − n50 (véase el apartado 7.2.2) En la tabla D.7 se dan los valores por defecto del índice de renovación de aire, n50, para el edificio total, con una diferencia de presión de 50 Pa entre el interior y el exterior.
Tabla D.7 Índice de renovación de aire para el edificio total, n50 n50 h-1 Grado de estanquidad al aire de la envolvente del edificio (calidad del aislamiento de las ventanas) bajo
medio
alto Tipo de construcción
(alta calidad del aislamiento (doble cristal en ventanas, aislamiento normal) de puertas y ventanas)
(cristal sencillo en ventanas, sin aislante)
vivienda unifamiliar
<4
4 − 10
> 10
otras viviendas o edificios
<2
2−5
>5
Los índices de renovación de aire del edificio completo pueden expresarse para otra diferencia de presión distinta de 50 Pa, pero deberían adaptarse los resultados para cumplir la ecuación 17 del apartado 7.2.2. D.5.3 Coeficiente de protección − e (véase el apartado 7.2.2) En la tabla D.8 se dan los valores por defecto del coeficiente de protección, e.
Tabla D.8 Coeficiente de protección, e e Clase de protección
Espacio calentado Espacio calentado Espacio calentado con más de una con una abertura sin aberturas abertura expuesta expuesta expuestas
Sin protección (edificios en zonas con mucho viento, edificios muy altos en el centro de ciudades)
0
0,003
0,05
0
0,02
0,03
0
0,01
0,02
Protección moderada (edificios en el campo, con árboles u otros edificios a su alrededor, suburbios) Protección fuerte (edificios de altura media en el centro de ciudades, edificios entre bosques
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D.5.4 Factor de corrección de altura − ε (véase el apartado 7.2.2) En la tabla D.9 se dan los valores por defecto del factor de corrección de altura, ε. Tabla D.9 Factor de corrección de altura, ε Altura del espacio calentado sobre el nivel del terreno (altura del centro del recinto al nivel del terreno)
ε
0 − 10 m
1,0
> 10 − 30 m
1,2
> 30 m
1,5
D.6 Recintos calentados intermitentemente (véanse los apartados 7.3 y 9.2.2) En las tablas D.10a y D.10b se dan los valores por defecto del factor de recalentamiento, fRH. Las tablas se basan en las dimensiones internas de la superficie del suelo y pueden utilizarse para recintos con una altura no superior a 3,5 m. La masa efectiva del edificio se define en tres categorías, como sigue: − masa del edificio alta (suelos y techos de hormigón combinados con muros de ladrillo u hormigón); − masa del edificio media (suelos y techos de hormigón, y muros ligeros); − masa del edificio baja (techos suspendidos, suelos elevados y muros ligeros).
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Tabla D 10a Factor de recalentamiento, fRH, para edificios no residenciales, parada nocturna máxima de 12 h fRH W/m2 Caída de temperatura interior asumida durante la desconexióna
a
2K
3K
4K
masa del edificio
masa del edificio
masa del edificio
Tiempo de recalentamiento en horas
baja
media
alta
baja
media
alta
baja
media
alta
1
18
23
25
27
30
27
36
27
31
2
9
16
22
18
20
23
22
24
25
3
6
13
18
11
16
18
18
18
18
4
4
11
16
6
13
16
11
16
16
En edificios estancos y bien aislados, no es frecuente asumir una caída de la temperatura interior mayor de 2 K a 3 K durante la parada nocturna. Dependerá de las condiciones climáticas y de la masa térmica del edificio.
Tabla D 10b Factor de recalentamiento, fRH, para edificios residenciales, parada nocturna máximo 8 h fRH W/m2 Caída de temperatura interior asumida durante la desconexióna
a
1K
2K
3K
Tiempo de recalentamiento en horas
masa del edificio
masa del edificio
masa del edificio
alta
alta
alta
1
11
22
45
2
6
11
22
3
4
9
16
4
2
7
13
En edificios estancos y bien aislados, no es frecuente asumir una caída de la temperatura interior mayor de 2 K a 3 K durante la parada nocturna. Dependerá de las condiciones climáticas y de la masa térmica del edificio.
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D.7 Método de cálculo simplificado (véase el capítulo 9) D.7.1 Restricciones de uso Las restricciones de utilización del método de cálculo simplificado dado en el capítulo 9 deben darse en un anexo nacional a esta norma. Cuando no se dispone de dicha información nacional, se puede utilizar el método simplificado para edificios residenciales en los que el índice de renovación de aire, resultante de una diferencia de presión de 50 Pa entre el interior y el exterior del edificio, n50, es menor que 3 h-1. D.7.2 Factor de corrección de la temperatura − fk (véase el apartado 9.1.2) En la tabla D.11 se dan los valores por defecto del factor de corrección de temperatura, fk.
Tabla D.11 Factor de corrección de la temperatura, fk, por el método de cálculo simplificado Pérdida térmica: directamente al exterior
hacia un espacio no calentado
hacia el terreno
hacia el espacio del tejado
suelo suspendido
hacia un edificio adyacente
hacia un edificio colectivo adyacente
fk
Observaciones
1,00
si los puentes térmicos están aislados
1,40
si los puentes térmicos no están aislados
1,00
para ventanas, puertas
0,80
si los puentes térmicos están aislados
1,12
si los puentes térmicos no están aislados
0,3
si los puentes térmicos están aislados
0,42
si los puentes térmicos no están aislados
0,90
si los puentes térmicos están aislados
1,26
si los puentes térmicos no están aislados
0,90
si los puentes térmicos están aislados
1,26
si los puentes térmicos no están aislados
0,50
si los puentes térmicos están aislados
0,70
si los puentes térmicos no están aislados
0,30
si los puentes térmicos están aislados
0,42
si los puentes térmicos no están aislados
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D.7.3 Factor de corrección de la temperatura − f∆θ (véase el apartado 9.1.1) Los valores por defecto para el factor de corrección de la temperatura, f∆θ, para recintos calentados a una temperatura superior que los recintos calentados adyacentes, por ejemplo, baño, se dan en la tabla D.12.
Tabla D.12 Factor de corrección de la temperatura, f∆θ Temperatura interior de diseño del recinto:
f∆θ
normal
1,0
más elevada
1,6
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EN 12831:2003
BIBLIOGRAFÍA CR 1752 − Ventilation for buildings. Desing criteria for the indoor environment. prEN 13465 − Ventilation for buildings. Calculation methods for the determination of air flow rates in dwellings. EN ISO 7730 − Ambientes térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para su bienestar térmico. EN ISO 13789 − Prestaciones térmicas de los edificios. Coeficiente de pérdida por transmisión de calor. Método de cálculo (ISO 13789:1999). prEN ISO 13790 − Thermal performance of buildings. Calculation of energy use for heating. (ISO/DIS 13790:1999). prEN ISO 15927-5 − Hygrothermal performance of buildings. Calculation and presentation of climatic data. Part 5: Winter external design air temperatures and related wind data. (ISO/DIS 15927-5:2002).
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UNE-EN 12831
ANEXO NACIONAL (Informativo)
Las normas europeas o internacionales que se relacionan a continuación, citadas en esta norma, han sido incorporadas al cuerpo normativo UNE con los códigos siguientes:
Norma Europea
Norma UNE
EN 673
UNE-EN 673
EN ISO 6946
UNE-EN ISO 6946
EN ISO 10077-1
UNE-EN ISO 10077-1
EN ISO 10077-2
UNE-EN ISO 10077-21)
EN ISO 10211-1
UNE-EN ISO 10211-1
EN ISO 10211-2
UNE-EN ISO 10211-2
EN ISO 10456
UNE-EN ISO 10456
EN 12524
UNE-EN 12524
EN ISO 13370
UNE-EN ISO 13370
EN ISO 14683
UNE-EN ISO 14683
EN ISO 7730
UNE-EN ISO 7730
EN ISO 13789
UNE-EN ISO 13789
1) Actualmente en elaboración.
Dirección
C Génova, 6 28004 MADRID-España
Teléfono 91 432 60 00
Fax 91 310 40 32
