Diferencia entre revisiones de «Conceptos Físicos en Construcción sostenible 3»
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|Contenido=La EPBD define la eficiencia energética como “la cantidad de energía calculada o medida que se necesita para satisfacer la demanda de energía asociada a un uso normal del edificio, que incluirá, entre otras cosas, la energía consumida en la calefacción, la refrigeración, la ventilación, el calentamiento del agua y la iluminación”. Es decir la energía que necesita un edificio para mantener unas adecuadas condiciones de confort, pero ¿Cómo se evalúa ese confort?<br /><br /> | |Contenido=La EPBD define la eficiencia energética como “la cantidad de energía calculada o medida que se necesita para satisfacer la demanda de energía asociada a un uso normal del edificio, que incluirá, entre otras cosas, la energía consumida en la calefacción, la refrigeración, la ventilación, el calentamiento del agua y la iluminación”. Es decir la energía que necesita un edificio para mantener unas adecuadas condiciones de confort, pero ¿Cómo se evalúa ese confort?<br /><br /> | ||
− | La evaluación del [http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/icaro/Anexos/2-%20CALOR/1-Comodidad/C.6.1%20La%20Comodidad%20Termica-INNOVA.pdf confort térmico] es compleja, puesto que el concepto de confort engloba factores de muy diversa índole. Estos factores deben considerarse de una forma integral, evaluando cómo afecta al confort la combinación de todos ellos.<br /><br /> | + | La evaluación del [http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/icaro/Anexos/2-%20CALOR/1-Comodidad/C.6.1%20La%20Comodidad%20Termica-INNOVA.pdf confort térmico] <ref>Ref. Bjørn Kvisgaard: “Thermal Comfort” Copyright © 1997 INNOVA Air Tech Instruments A/S, Denmark [Brüel &Kjær] Traducción: Manuel Martín Monroy © 2000</ref> es compleja, puesto que el concepto de confort engloba factores de muy diversa índole. Estos factores deben considerarse de una forma integral, evaluando cómo afecta al confort la combinación de todos ellos.<br /><br /> |
El cuerpo humano, debido a su actividad metabólica, produce constantemente calor. Nuestro organismo necesita permanecer a una temperatura prácticamente constante para poder desarrollar su actividad. En consecuencia, el balance entre el calor generado y el calor cedido ambiente debe ser nulo. Si nuestro cuerpo pierde calor a mayor ritmo que en el que lo genera, tenemos sensación de frío. Si cedemos al ambiente menos calor del que generamos, la temperatura de nuestro cuerpo subirá.<br /><br /> | El cuerpo humano, debido a su actividad metabólica, produce constantemente calor. Nuestro organismo necesita permanecer a una temperatura prácticamente constante para poder desarrollar su actividad. En consecuencia, el balance entre el calor generado y el calor cedido ambiente debe ser nulo. Si nuestro cuerpo pierde calor a mayor ritmo que en el que lo genera, tenemos sensación de frío. Si cedemos al ambiente menos calor del que generamos, la temperatura de nuestro cuerpo subirá.<br /><br /> | ||
− | Nuestro cuerpo intercambia calor con el ambiente de diversas formas: a) al aire, por convección, en función de la temperatura y de la velocidad del aire, b) por conducción con cuerpos sólidos con los que está en contacto (por ejemplo con el suelo), c) por radiación del cuerpo hacia superficies próximas, y d) por evapotranspiración, que refrigera la piel en función de la humedad relativa y de la temperatura.<br /> | + | Nuestro cuerpo intercambia calor con el ambiente de diversas formas: <br />a) al aire, por convección, en función de la temperatura y de la velocidad del aire, <br />b) por conducción con cuerpos sólidos con los que está en contacto (por ejemplo con el suelo), <br />c) por radiación del cuerpo hacia superficies próximas, y <br />d) por evapotranspiración, que refrigera la piel en función de la humedad relativa y de la temperatura.<br /> |
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* Temperatura radiante: Dos cuerpos que están a distintas temperaturas intercambian energía por radiación (ver Ley de Stefan-Boltzmann y Ley de Planck). La temperatura radiante media es la temperatura que incorpora el efecto promedio de enfriamiento o calentamiento por radiación electromagnética de un entorno. La temperatura radiante es un parámetro clave a la hora de evaluar el confort térmico y la sensación térmica, y debe ser un aspecto a desarrollar en los proyectos por los arquitectos e ingenieros. Por ejemplo, un puesto de trabajo situado al lado de una superficie de vidrio dará lugar a un probable disconfort por frío cuando la temperatura exterior sea baja, ya que la persona estará radiando energía hacia la ventana. | * Temperatura radiante: Dos cuerpos que están a distintas temperaturas intercambian energía por radiación (ver Ley de Stefan-Boltzmann y Ley de Planck). La temperatura radiante media es la temperatura que incorpora el efecto promedio de enfriamiento o calentamiento por radiación electromagnética de un entorno. La temperatura radiante es un parámetro clave a la hora de evaluar el confort térmico y la sensación térmica, y debe ser un aspecto a desarrollar en los proyectos por los arquitectos e ingenieros. Por ejemplo, un puesto de trabajo situado al lado de una superficie de vidrio dará lugar a un probable disconfort por frío cuando la temperatura exterior sea baja, ya que la persona estará radiando energía hacia la ventana. | ||
* Temperatura operativa, según la definición del [http://www.boe.es/boe/dias/2007/08/29/pdfs/A35931-35984.pdf RITE], es la media aritmética entre la temperatura seca del aire y la temperatura radiante de los cerramientos del local. Integra la sensación de confort generada por la temperatura del aire y la temperatura radiante. Cuando la humedad está comprendida entre el 45 y el 60% y la velocidad del aire es inferior a 0,2 m/s la temperatura equivalente es el valor más utilizado. El RITE limita de forma general la temperatura operativa entre los 21°C y los 23°C en invierno, y los 23°C y 25°C en verano. Sin embargo, una reciente normativa establece que en los edificios públicos, la temperatura del aire en los recintos calefactados no será superior a 21°C, ni inferior a 26°C en los locales refrigerados. | * Temperatura operativa, según la definición del [http://www.boe.es/boe/dias/2007/08/29/pdfs/A35931-35984.pdf RITE], es la media aritmética entre la temperatura seca del aire y la temperatura radiante de los cerramientos del local. Integra la sensación de confort generada por la temperatura del aire y la temperatura radiante. Cuando la humedad está comprendida entre el 45 y el 60% y la velocidad del aire es inferior a 0,2 m/s la temperatura equivalente es el valor más utilizado. El RITE limita de forma general la temperatura operativa entre los 21°C y los 23°C en invierno, y los 23°C y 25°C en verano. Sin embargo, una reciente normativa establece que en los edificios públicos, la temperatura del aire en los recintos calefactados no será superior a 21°C, ni inferior a 26°C en los locales refrigerados. | ||
− | * Sensación térmica: es un índice arbitrario que caracteriza la sensación de mayor calor o frío que siente una persona en su piel cuando se expone a un ambiente con ciertas condiciones concretas de temperatura, viento o humedad. | + | * Sensación térmica: es un índice arbitrario que caracteriza la sensación de mayor calor o frío que siente una persona en su piel cuando se expone a un ambiente con ciertas condiciones concretas de temperatura, viento o humedad. <br /> |
'''Humedad relativa''' | '''Humedad relativa''' | ||
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|Título apartado=La medida del confort térmico | |Título apartado=La medida del confort térmico | ||
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− | |Contenido= | + | |Contenido=Los parámetros individuales de confort térmico tienen que ver con la persona. Son, entre otros: la vestimenta, la tasa metabólica, edad, sexo, etc.<br /><br />Estos factores tienen una relevancia menor que los parámetros físicos descritos anteriormente, pero no se puede en absoluto obviar su impacto, sobre todo en tipologías o usos concretos como residencias de ancianos, recintos deportivos, hospitales, etc.<br /><br /> |
− | Estos factores tienen una relevancia menor que los parámetros físicos descritos anteriormente, pero no se puede en absoluto obviar su impacto, sobre todo en tipologías o usos concretos como residencias de ancianos, recintos deportivos, hospitales, etc.<br /><br /> | + | |
Para evaluar los rangos de confort térmico en edificios se puede optar entre las siguientes opciones: | Para evaluar los rangos de confort térmico en edificios se puede optar entre las siguientes opciones: | ||
− | * ''El método de Fanger'', basado en el modelo PMV (Voto Previsto Medio), que en la actualidad es quizá el más extendido para la estimación del confort térmico, o | + | * ''El método de Fanger'' <ref>Ref. P.O. Fanger, Thermal Confort (New York, McGraw-Hill, 1973)</ref>, basado en el modelo PMV (Voto Previsto Medio), que en la actualidad es quizá el más extendido para la estimación del confort térmico, o |
* ''el modelo de confort adaptativo'' (Humphreys, Auliciems, Griffins, etc.,), que tiene en cuenta la capacidad de los ocupantes de adaptarse al clima exterior. | * ''el modelo de confort adaptativo'' (Humphreys, Auliciems, Griffins, etc.,), que tiene en cuenta la capacidad de los ocupantes de adaptarse al clima exterior. | ||
En líneas generales, se puede decir que el modelo de Fanger es adecuado para los edificios acondicionados mecánicamente, siendo el modelo adaptativo más apropiado para evaluar el confort en edificios climatizados con estrategias pasivas de calefacción o ventilación.<br /><br /> | En líneas generales, se puede decir que el modelo de Fanger es adecuado para los edificios acondicionados mecánicamente, siendo el modelo adaptativo más apropiado para evaluar el confort en edificios climatizados con estrategias pasivas de calefacción o ventilación.<br /><br /> | ||
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'''La carta bioclimática de Givoni''' | '''La carta bioclimática de Givoni''' | ||
− | El arquitecto israelí Baruch Givoni desarrolla, partiendo del climograma de Olygay, una carta bioclimática que es una herramienta muy sencilla para averiguar de manera aproximada qué tipo de estrategias deben tenerse en cuenta para proyectar un edificio en un clima concreto. Givoni sitúa la envolvente de confort (aquella que delimita la zona del diagrama dentro de la cual obtenemos unas condiciones de confort térmico) sobre un diagrama psicométrico estándar. Con ello se obtiene una herramienta muy útil para entender y aplicar distintas técnicas de enfriamiento o calentamiento natural mecánico o artificial.<br /><br /> | + | El arquitecto israelí Baruch Givoni<ref>Givoni B, A. (1976) Man, Climate and Architecture. Architectural Science Serves. Publishers. Ltd. London</ref> desarrolla, partiendo del climograma de Olygay, una carta bioclimática que es una herramienta muy sencilla para averiguar de manera aproximada qué tipo de estrategias deben tenerse en cuenta para proyectar un edificio en un clima concreto. Givoni sitúa la envolvente de confort (aquella que delimita la zona del diagrama dentro de la cual obtenemos unas condiciones de confort térmico) sobre un diagrama psicométrico estándar. Con ello se obtiene una herramienta muy útil para entender y aplicar distintas técnicas de enfriamiento o calentamiento natural mecánico o artificial.<br /><br /> |
El climograma de Givoni es adecuado para climas cálidos secos. El área de confort se sitúa entre los 21°C y los 26°C y humedades relativas entre el 20 y el 75%. Givoni determina, al igual que Olgyay, estrategias de restablecimiento del confort para cada una de las zonas del diagrama, incluyendo características constructivas de los edificios.<br /><br /> | El climograma de Givoni es adecuado para climas cálidos secos. El área de confort se sitúa entre los 21°C y los 26°C y humedades relativas entre el 20 y el 75%. Givoni determina, al igual que Olgyay, estrategias de restablecimiento del confort para cada una de las zonas del diagrama, incluyendo características constructivas de los edificios.<br /><br /> |
Revisión del 14:56 2 abr 2012
Wikilibro: Construcción sostenible > Capítulo 4: Eficiencia energética en edificación |
Sección 2
Parámetros de confort térmicoLa EPBD define la eficiencia energética como “la cantidad de energía calculada o medida que se necesita para satisfacer la demanda de energía asociada a un uso normal del edificio, que incluirá, entre otras cosas, la energía consumida en la calefacción, la refrigeración, la ventilación, el calentamiento del agua y la iluminación”. Es decir la energía que necesita un edificio para mantener unas adecuadas condiciones de confort, pero ¿Cómo se evalúa ese confort? |
Parámetros físicosComo se ha comentado, el requerimiento principal para conseguir el confort térmico en un individuo es que su balance energético sea nulo, o casi nulo. Debemos prestar especial atención, pues, a aquellos factores y parámetros que tengan mayor influencia en la transferencia de energía entre el individuo y el ambiente: Temperatura Es quizá el parámetro más relevante en el balance energético. La diferencia entre la temperatura corporal y la temperatura del ambiente. En este punto es importante diferenciar diferentes conceptos relacionados con la temperatura, y que es interesante conocer:
Humedad relativa Se define la humedad relativa como la relación porcentual entre la cantidad de vapor de agua real que contiene el aire, y la que necesitaría contener para saturarse a idéntica temperatura. Por ejemplo, una humedad relativa del 65% quiere decir que de la totalidad de vapor de agua (el 100%) que podría contener el aire a esta temperatura, en este instante contiene el 65%. La velocidad del aire es, junto a la temperatura y la humedad, uno de los valores determinantes de confort. Todos los sistemas de acondicionamiento, ya sean pasivos o activos obtienen el confort modulando estos tres factores. |
La medida del confort térmicoLos parámetros individuales de confort térmico tienen que ver con la persona. Son, entre otros: la vestimenta, la tasa metabólica, edad, sexo, etc.
En líneas generales, se puede decir que el modelo de Fanger es adecuado para los edificios acondicionados mecánicamente, siendo el modelo adaptativo más apropiado para evaluar el confort en edificios climatizados con estrategias pasivas de calefacción o ventilación. El arquitecto húngaro Víctor Olygay fue el primero en representar de forma gráfica la envolvente de confort para climas templados incorporando criterios de diseño arquitectónico para restablecer dichas condiciones satisfactorias. La carta bioclimática de Givoni El arquitecto israelí Baruch Givoni[3] desarrolla, partiendo del climograma de Olygay, una carta bioclimática que es una herramienta muy sencilla para averiguar de manera aproximada qué tipo de estrategias deben tenerse en cuenta para proyectar un edificio en un clima concreto. Givoni sitúa la envolvente de confort (aquella que delimita la zona del diagrama dentro de la cual obtenemos unas condiciones de confort térmico) sobre un diagrama psicométrico estándar. Con ello se obtiene una herramienta muy útil para entender y aplicar distintas técnicas de enfriamiento o calentamiento natural mecánico o artificial. El climograma de Givoni es adecuado para climas cálidos secos. El área de confort se sitúa entre los 21°C y los 26°C y humedades relativas entre el 20 y el 75%. Givoni determina, al igual que Olgyay, estrategias de restablecimiento del confort para cada una de las zonas del diagrama, incluyendo características constructivas de los edificios. |
El movimiento del sol y las sombrasLa Tierra se mueve alrededor del Sol recorriendo una órbita elíptica casi circular. Adicionalmente, la tierra gira sobre sí misma, alrededor de un eje inclinado de 23º27' con respecto al plano orbital. El recorrido del sol en un día determinado a una latitud determinada puede ser representado en un gráfico llamado Carta Solar. La carta solar cilíndrica consiste en un diagrama en el que se representa la posición del Sol sobre un lugar determinado para fechas diferentes y a diferentes horas, en función de la altura del Sol y el azimut del punto (orientación con respecto al Sur). En el eje vertical se sitúa la altura solar en grados sexagesimales y en el eje horizontal el acimut medido desde el Sur. Una de las aplicaciones de la carta solar es conocer el número de horas de sol teóricas (con cielo despejado) que reciben las diferentes fachadas de un edificio (o cuando no ocurre ninguna obstrucción. Para ello únicamente hay que considerar que el azimut en grados sexagesimales del eje X del diagrama expresa las diferentes orientaciones de la superficie.
Así, en función de la orientación a la que esté expuesta una u otra fachada, se puede diferenciar claramente el número de horas de sol a la que está expuesta. En el siguiente enlace de la Universidad de Oregón (USA) se pueden obtener las cartas solares de un determinado lugar si se conocen sus coordenadas: http://solardat.uoregon.edu/PolarSunChartProgram.html |
Transferencia de CalorHemos visto como el parámetro fundamental en la consecución del confort térmico es la temperatura. Por tanto como proyectistas debemos conocer bien cuáles son las formas que existen de transmisión de calor, para poder controlarlas a la hora de diseñar un edificio, de forma que nos podamos beneficiar de su aporte gratuito de energía cuando sea necesario, y sepamos protegernos de una ganancia excesiva cuando no lo necesitemos. La conducción
La resistencia respecto a los flujos de calor que atraviesan un material se calcula en función de la conductividad térmica (λ): cantidad de energía que atraviesa una superficie de 1 m2 y 1 m de espesor cuando las temperaturas a ambos lados difieren en 1 °C. Sus unidades en SI son el W/m°C. En el caso de cerramientos multicapa, la resistencia equivalente se calcula según las propiedades y espesores de cada material que los componen. La resistencia térmica (R) de un material da idea de la dificultad que encuentra el calor a la hora de transmitirse por el interior del material. A través de un medio homogéneo la resistencia térmica se relaciona directamente con el grosor del material de la forma:
donde: R: resistencia térmica [m2•°C/W], e: espesor del materia [m], λ: conductividad térmica [W/m•°C]
El segundo método de transferencia de calor es la convección. Consiste en un intercambio de calor entre el aire y un sólido (o a la inversa) cuando éstos se encuentran a diferentes temperaturas. La diferencia de temperaturas entre la cara de un sólido y el fluido con el que tiene contacto produce movimientos en el fluido debido a las diferencias de densidad que se crean. El movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas, su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende, mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento, debido exclusivamente a la diferencia de la temperatura del fluido, se denomina convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de la mecánica de fluidos. La radiación La radiación es la transmisión de calor entre dos cuerpos que no están en contacto entre sí y entre los cuales existe una diferencia de temperatura. Todos los cuerpos con temperatura superior a 0 K emiten radiación electromagnética, siendo su intensidad dependiente de la temperatura y de la longitud de onda considerada. Incidencia de la radiación solar en los cerramientos La energía solar es un aporte únicamente por radiación. La radiación solar puede manifestarse de tres modos en función de cómo la reciben los elementos radiados:
La radiación solar que incide sobre un edificio puede hacerlo, en general, sobre una superficie opaca, o por una superficie de vidrio. El coeficiente de transmisión térmica U La resistencia térmica total (Rt) mide la oposición que muestra un cerramiento a transmitir el calor, considerando su comportamiento ante la conducción en función de la resistencia térmica de cada una de los materiales que forman el cerramiento, así como el efecto de la convección de sus caras externas (exterior e interior) en contacto con los ambientes que lo rodean. El efecto de la convección se cuantifica mediante sus resistencias térmicas superficiales, que incluyen el efecto de la radiación. El inverso de esta resistencia térmica total se define como transmitancia térmica (U) de unidades W/m2•ºC. Su significado es el de la cantidad de calor que pasa por 1 m2 de material cuando las temperaturas a ambos lados difieren en 1ºC. La inercia térmica La Inercia térmica es la propiedad que indica la la capacidad que tiene un cuerpo de almacenar la energía térmica recibida e ir cediéndola progresivamente. La inercia térmica depende de su masa, su densidad y su calor específico. Los edificios de gran inercia térmica tienen variaciones térmicas más estables, ya que el calor acumulado durante el día se libera en el período nocturno, esto quiere decir que a mayor inercia térmica mayor estabilidad térmica. Radiación solar a través de los vidrios. La longitud de onda de la radiación que llega a la Tierra está comprendida principalmente entre 0,3 y 3,5 μm. Los vidrios son permeables a la radiación de onda corta (longitudes de onda < 2,5 μm) lo que supone la mayor parte de la radiación (aprox. el 97%). El resto de la radiación penetra calentando los cuerpos contra los que incide: paredes, suelo, etc., y aunque no calienta directamente el aire, éste termina calentándose por convección al ponerse en contacto con los cuerpos calientes. Todos esos cuerpos calientes, además de ceder calor por convección, irradian energía con una longitud de onda para la que es opaco el vidrio. De este modo el vidrio se convierte en un sistema que permite la entrada de la energía pero no su salida, logrando que se caliente constantemente el ambiente interior (efecto invernadero). Factor solar A la relación entre la energía que traspasa el material vidrio (la energía transmitida más la parte absorbida e irradiada al interior por el vidrio) y la energía total solar incidente sobre el mismo se le llama Factor Solar (Fs). |
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