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[Escriba texto] Documento Nº 1 Memoria Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Autor: Francisco Meseguer Laborda Director: Belén Zalba Nonay Especialidad: Mecánica Fecha: Marzo de 2013 ÍNDICE 1. Motivación ................................................................................................................... 5 2. Objeto y alcance del proyecto ....................................................................................... 5 3. Legislación aplicable ..................................................................................................... 5 4. Antecedentes ............................................................................................................... 6 5. Descripción del edificio ................................................................................................. 7 5.1. Uso general del edificio ................................................................................................. 7 5.2. Número de plantas ........................................................................................................ 7 5.3. Locales sin climatizar ..................................................................................................... 7 5.4. Superficies y volúmenes por planta. Parciales y totales ............................................... 7 5.5. Zonificación de los locales ............................................................................................. 8 5.6. Datos ocupacionales y funcionales ............................................................................... 9 5.7. Entorno del edificio ....................................................................................................... 9 5.8. Orientación de las fachadas ........................................................................................ 10 5.9. Descripción de los cerramientos opacos y semitransparentes ................................... 11 6. Cumplimiento HE1 Limitación de demanda energética ................................................ 12 6.1. Objeto y metodología.................................................................................................. 12 6.2. Envolvente térmica ..................................................................................................... 16 6.2.1. Descripción de los materiales de los elementos constructivos .......................... 16 6.2.2. Transmitancias de cerramientos y huecos .......................................................... 17 6.2.3. Condensaciones .................................................................................................. 18 6.3. Fichas justificativas ...................................................................................................... 19 7. Cálculo de cargas térmicas .......................................................................................... 22 7.1. Método de cálculo utilizado ........................................................................................ 22 7.2. Horarios de funcionamiento y coeficiente de simultaneidad ..................................... 23 7.3. Condiciones exteriores de cálculo ............................................................................... 24 7.4. Condiciones interiores de cálculo ............................................................................... 26 7.5. Psicrometría y propiedades del aire húmedo ............................................................. 28 7.6. Tipos de cargas térmicas ............................................................................................. 30 7.7. Ventilación requerida .................................................................................................. 37 7.8. Recuperación ............................................................................................................... 38 7.9. Resumen de las potencias frigoríficas y caloríficas ..................................................... 40 7.10. Potencia térmica total en frío y en calor ................................................................. 41 8. Estudio de alternativas ............................................................................................... 42 8.1. Estudio cualitativo ....................................................................................................... 42 8.1.1. Lazo primario ....................................................................................................... 43 8.1.2. Lazo secundario ................................................................................................... 52 8.2. Selección de los equipos de producción ..................................................................... 53 8.3. Estudio cuantitativo .................................................................................................... 58 8.3.1. Rendimiento estacional ....................................................................................... 58 8.2.3. PANER y directiva 2009/28/CE ............................................................................ 61 8.3.2. Balance energético .............................................................................................. 62 8.3.3. Análisis energético .............................................................................................. 66 9. Descripción de la selección ......................................................................................... 67 9.1. Solución adoptada ....................................................................................................... 67 9.2. Selección de los equipos de producción ..................................................................... 68 9.3. Conexión entre sistema primario y secundario .......................................................... 69 9.4. Selección de las unidades de tratamiento de aire ...................................................... 69 9.5. Selección de los elementos de distribución ................................................................ 73 9.6. Selección de los difusores ........................................................................................... 74 9.7. Selección del equipo de regulación y control ............................................................. 76 9.8. Esquema de principio .................................................................................................. 77 9.8.1. Selección de los depósitos de inercia y los vasos de expansión ......................... 78 10. Cálculo de conductos .................................................................................................. 81 10.1. Condiciones de impulsión ....................................................................................... 81 10.2. Dimensionado y cálculo de la pérdida de carga ...................................................... 86 10.3. Selección del grupo motoventilador y equilibrado del sistema .............................. 89 10.4. Selección de los aislamientos .................................................................................. 90 11. Cálculo de tuberías ..................................................................................................... 90 11.1. Cálculo de los caudales de agua .............................................................................. 90 11.2. Dimensionado y cálculo de la pérdida de carga ...................................................... 91 11.3. Selección de las bombas ......................................................................................... 95 11.4. Selección de los aislamientos .................................................................................. 95 12. Medidas de ahorro de energía .................................................................................... 96 12.1. Ahorro de energía de la demanda........................................................................... 97 12.2. Ahorro de energía en los sistemas de climatización ............................................... 97 12.2.1. Ahorro en generación de calor y frío .................................................................. 97 12.2.2. Ahorro en distribución ........................................................................................ 97 12.2.3. Ahorro en sistemas de climatización................................................................... 98 12.3. Resumen de las medidas adoptadas ..................................................................... 100 13. Referencias bibliográficas y bibliografía .................................................................... 104 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 5 1. Motivación Se redacta el presente proyecto por Francisco Meseguer Laborda como proyecto fin de carrera de la titulación “Ingeniería Técnica Industrial, especialidad Mecánica”. 2. Objeto y alcance del proyecto El presente proyecto tiene la finalidad de describir la instalación térmica así como sus características generales con el detalle suficiente para que pueda valorarse e interpretarse inequívocamente durante su ejecución. Se pretende también posibilitar la obtención de las autorizaciones necesarias para las nuevas instalaciones por parte de los organismos competentes. Para conseguir la finalidad anterior se señalarán en este documento y en los restantes del proyecto, el diseño de la instalación, las condiciones de cálculo, los cálculos justificativos necesarios, los materiales empleados y todas las medidas adoptadas para obtener un rendimiento óptimo de la instalación, cumpliendo con la reglamentación vigente. Las instalaciones principales que forman parte de la instalación proyectada son: - Instalación de calefacción, refrigeración y ventilación - Redes de conductos y tuberías - Equipos generadores de energía térmica - Unidades terminales - Control y regulación de la instalación 3. Legislación aplicable Serán de aplicación los reglamentos y normas vigentes en España para este tipo de instalaciones, particularmente: - Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) (RD 1027/2007 de 20 de julio) con sus Instrucciones Técnicas y normas UNE de obligado cumplimiento. Con sus modificaciones y correcciones de errores posteriores - Disposiciones de aplicación de la Directiva del Consejo de las Comunidades Europeas 92/42/CE, relativa a los requisitos de rendimientos para las calderas nuevas de agua caliente alimentadas por combustibles líquidos o gaseosos, modificada por la Directiva 93/68/CE del Consejo (RD 275/1995 de 24 de febrero) - Código Técnico de la Edificación Documento Básico HE: Ahorro de energía (CTE-HE) (RD 314/2006 de 17 de marzo). Con sus modificaciones y correcciones de errores posteriores - Disposiciones para la libre circulación de productos de construcción, en aplicación de la Directiva 93/68/CEE (RD 1.328/1995 de 28 de julio) Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 6 - Clasificación de los productos de la construcción y de los elementos constructivos en función de sus propiedades de reacción y resistencia al fuego (RD 312/2005 de 18 de marzo) y posterior modificación (RD 110/2008 de 1 de febrero) - Eficiencia energética de los edificios (Directiva Europea 2002/91/CEE) - Procedimiento básico para la certificación energética de edificios de nueva construcción (RD 47/2007 de 19 de enero) - Requisitos de diseño ecológico aplicables a los productos que utilizan energía (RD 1.369/2007 de 19 de octubre) - RD 865/2003 sobre legionelosis - Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RD 842/2002 de 2 de agosto) - Reglamento técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos y sus instrucciones técnicas complementarias ICG 01 a 11 (RD 919/2006 de 28 de julio) - Normas UNE, EN, ISO que afectan a los reglamentos anteriores, de las cuales se destacan: - UNE-EN ISO 7730/96 Ambientes térmicos moderados. Determinación de los índices PMV y PPD y especificaciones de las condiciones para el bienestar térmico. - UNE 100012/84 Climatización: Bases para el proyecto. Zona de bienestar. - UNE 100001/01 Climatización: Condiciones climáticas para proyectos. - UNE 100014/84 Climatización: Bases para el proyecto. Condiciones exteriores de cálculo. - UNE EN 13779/05 Ventilación de edificios no residenciales. Requisitos de prestaciones de los sistemas de ventilación y acondicionamiento de recintos. - UNE EN 378: Sistemas de refrigeración y bomba de calor. Requisitos de seguridad y medioambientales. - UNE IN 100030/05 Guía para la prevención y control de la proliferación y diseminación de la legionela en instalaciones. - UNE 60.670/05 Instalaciones receptoras de gas suministradas a una presión máxima de operación (MOP) inferior o igual a 5 bar. - UNE 100012/05 Higienización de los sistemas de climatización. 4. Antecedentes Se trata de un edificio de nueva construcción, situado en la calle Escuelas, esquina con plaza Compromiso de Caspe, en Andorra (Teruel) como ampliación de la Casa de Cultura existente en la medianera suroeste del nuevo edificio. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 7 5. Descripción del edificio 5.1. Uso general del edificio Se trata de un edificio institucional de pública concurrencia destinado a diversos usos de índole cultural. Para las diferentes actividades culturales el edifico está provisto de dependencias como salón de actos, biblioteca o sala multiusos entre otros. 5.2. Número de plantas El edificio cuenta con cuatro plantas, una bajo rasante y tres sobre rasante. De esta forma tiene, bajo rasante, la planta semisótano (272,8 m 2 útiles). Sobre rasante dispone de planta baja (185,5 m 2 útiles), planta primera (240,2 m 2 útiles), planta segunda (173,1 m 2 útiles) y planta entrecubierta (64,6 m 2 útiles). Solo están contabilizados en m 2 útiles aquellos que están climatizados. 5.3. Locales sin climatizar Los únicos locales no climatizados con los que cuenta el edificio son el almacén, situado en la planta semisótano, y la sala de máquinas, situada en la planta segunda del edificio. Además de estos locales, el hueco del ascensor es un espacio sin climatizar a lo largo de su recorrido por cada una de las plantas. 5.4. Superficies y volúmenes por planta. Parciales y totales Los locales distribuidos en cada planta así como sus características geométricas pasan a detallarse en las siguientes tablas: Planta Local Superficie útil [m 2 ] Volumen [m 3 ] Patio de butacas 137,1 525,2 Escenario 76,1 395,6 Zona de control 5,7 22,0 Almacén 16,6 86,2 Vestíbulo 24,1 92,4 Aseo masculino 7,7 40,1 Aseo femenino 7,7 40,1 Aseo minusválidos 4,2 21,8 Recorridos 10,2 52,8 TOTAL 289,4 1276,2 Semisótano Planta Local Superficie útil [m 2 ] Volumen [m 3 ] Salón de actos, palcos 60,9 194,8 Vestíbulo de independencia 7,1 16,6 Recorridos 28,4 66,2 Zona conserje 3,2 7,5 Zaguán de ingreso 9,9 23,0 TOTAL 109,5 308,1 Baja Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 8 Tablas 5.1. Características geométricas de los locales por plantas 5.5. Zonificación de los locales Los locales han sido agrupados en cinco espacios diferenciados atendiendo a su régimen de utilización; esto es, de su uso y de su horario. Los diferentes espacios son los que se muestran a continuación: Planta Local Superficie útil [m 2 ] Volumen [m 3 ] Sala multiusos 143,5 452,1 Despacho 1 17,3 52,7 Despacho 2 18,5 56,4 Despacho 3 10,2 31,1 Aseo masculino 3,9 11,9 Aseo femenino 3,9 11,9 Aseo minusválidos 3,8 11,4 Recorridos 39,2 123,6 TOTAL 240,3 751,1 Primera Planta Local Superficie útil [m 2 ] Volumen [m 3 ] Biblioteca 159,2 501,6 Vestíbulo de independencia 2,5 7,7 Recorridos 11,5 36,2 Cuarto de instalaciones 9,7 30,6 Terraza 80,4 - TOTAL 263,3 576,2 Segunda Planta Local Superficie útil [m 2 ] Volumen [m 3 ] Biblioteca 64,6 148,7 Terraza 72,6 - TOTAL 137,2 148,7 Entrecubierta Espacio Teatro Locales Patio de butacas Escenario PS Salón de actos, palcos Escenario PB Zona de control Espacio Escaleras Vestíbulo de independencia P2 Recorridos P2 Locales Vestíbulo PS Recorridos PS Recorridos P1 Vestíbulo de independencia PB Zona conserje Zaguán de ingreso Recorridos PB Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 9 Tablas 5.2. Espacios del edificio Estos espacios, de cara a instalar las unidades de tratamiento de aire, como se verá más adelante, se agrupan a su vez en dos zonas diferenciadas. La división se hace en función al horario de apertura de cada espacio (véase tabla 5.3). Las zonas agrupan el teatro con todos sus locales por un lado y el resto de espacios con todos sus locales por otro lado. 5.6. Datos ocupacionales y funcionales El régimen de utilización es diverso para cada una de las plantas al ser un edificio de pública concurrencia e institucional, con calefacción, refrigeración y ventilación en varias de las salas. Los horarios de funcionamiento, intensidades de utilización previstos y la clasificación de los aires de extracción según la Instrucción Técnica IT 1.1.4.2.5 [1], son: Tabla 5.3. Régimen de utilización 5.7. Entorno del edificio El edificio se haya situado en la calle Escuelas, esquina con la plaza Compromiso de Caspe, colindante a la parte antigua de la Casa de la Cultura mediante medianera. Las otras tres fachadas quedan libres, una a la C/Escuelas y las otras dos a la plaza. El único edificio cercano, a parte del edifico colindante, se encuentra en el lado opuesto de la C/Escuelas como se puede observar en la figura 5.1. Espacio Aseos Locales Aseo masculino PS Aseo femenino PS Aseo minusválidos PS Aseo masculino P1 Aseo femenino P1 Aseo minusválidos P1 Espacio Despachos Despacho 2 Despacho 3 Locales Despacho 1 Espacio Salas Locales Biblioteca P2 Biblioteca PE Sala multiusos Espacio Horario Horas diarias Utilización Horas anuales AE Teatro 17:30 - 20:30 3 horas dos días a la semana 352 AE 1 Escaleras 08:30 - 20:30 12 horas de lunes a sábado 3168 AE 1 Aseos 08:30 - 20:30 12 horas de lunes a sábado 3168 AE 1 Salas 08:30 - 20:30 12 horas de lunes a sábado 3168 AE 1 Despachos 08:30 - 17:30 9 horas de lunes a viernes 1980 AE 1 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 16 Tabla 6.4. Valores máximos de transmitancia térmica Tabla 6.5. Valores límite de los parámetros característicos medios 6.2. Envolvente térmica 6.2.1. Descripción de los materiales de los elementos constructivos Los distintos materiales utilizados en los cerramientos opacos y sus principales propiedades pasan a describirse en la siguiente tabla: Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 17 Tabla 6.6. Materiales de los cerramientos opacos Para el caso de los vidrios: Tabla 6.7. Materiales de los vidrios Para el caso de los marcos de los cerramientos semitransparentes: Tabla 6.8. Materiales de los marcos 6.2.2. Transmitancias de cerramientos y huecos Para el cálculo de los parámetros de transmitancia (U) y factor solar modificado (F) de los cerramientos que definen la envolvente térmica se sigue el Apéndice E: Cálculo de los parámetros característicos de la demanda [2]. En lo siguiente se muestran los resultados obtenidos para los diferentes elementos constructivos: Material λ (W/mºC) ρ (kg/m 3 ) cp (J/kgºC) Rvapor (-) 1/2 pie Lp métrico o catalán 60 mm<G<80 mm 0,595 1020,00 1000 10 Alumino 230,000 2700,00 880 100000 Asfalto 0,700 2100,00 1000 50000 BC con mortero aislante espesor 140mm 0,318 1020,00 1000 10 Betún fieltro o lámina 0,230 1100,00 1000 50000 Cámara de aire sin ventilar 30cm 1,000 1,00 100 1 Enlucido de yeso d<1000 0,400 900,00 1000 6 FU Entrevigado cerámico -Canto 250 mm 0,893 1220,00 1000 10 FU Entrevigado cerámico -Canto 300 mm 0,938 1110,00 1000 10 Hormigón armado 2300 < d < 2500 2,300 2400,00 1000 80 Hormigón con arcilla expandida como árido principal d 1400 0,550 1400,00 1000 6 Ladrillo cerámico hueco 7cm 0,380 1328,57 1000 10 Lana de roca 0,040 40,00 1000 1 Lana de vidrio 0,040 40,00 1000 1 Moquetas revestemientos textiles 0,060 200,00 1300 5 Mortero cemento o cal (alg+revoco/enlucido) 0,750 1500,00 1000 10 MW Lana mineral [0.04 W[mK]] 0,041 40,00 1000 1 Mármol [2600 < d < 2800] 3,500 2700,00 1000 10000 Placa de yeso laminado [PYL] 750 < d < 900 0,250 825,00 1000 4 Plaqueta o baldosa cerámica 1,000 2000,00 800 30 Poliestireno expandido [0.037W/[mK]] 0,038 30,00 1000 20 Tabicón de LH doble [60mm < E < 90mm] 0,375 930,00 1000 10 Teja de arcilla cocida 1,000 2000,00 800 30 XPS Expandido con dióxido de carbono CO2 [0.034W/[mK]] 0,034 37,50 1000 100 Tipo de vidrio Transmitancia térmica U (W/m 2 K) Factor solar g (-) Doble (4-12-4) 2,80 0,750 Monolítico (6) 5,70 0,850 Tipo de marco Trans. térmica U (W/m 2 K) Absortividad α (-) Madera de densidad media alta 2,20 0,70 Madera de densidad media baja 2,00 0,70 Metálico con rotura de puente térmico > 12mm 3,20 0,70 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 18 Tablas 6.9. Cálculo de los elementos constructivos Los detalles del resto de propiedades necesarias para el cálculo pueden consultarse en el anexo A del presente proyecto. 6.2.3. Condensaciones Las condensaciones superficiales en los cerramientos y particiones interiores que componen la envolvente térmica del edificio, se limitarán de forma que se evite la formación de mohos en su superficie interior. Para ello, en aquellas superficies interiores de los cerramientos que puedan absorber agua o susceptibles de degradarse especialmente en los puentes térmicos de los mismos, la humedad relativa media mensual en dicha superficie será inferior al 80%. Las condensaciones intersticiales que se produzcan en los cerramientos y particiones interiores que componen la envolvente térmica del edificio serán tales que no produzcan una merma significativa en sus prestaciones térmicas o supongan un riesgo de degradación o pérdida de su vida útil. Además, la máxima condensación acumulada en cada periodo anual no será superior a la cantidad de evaporación posible en el mismo periodo. Para el cálculo de las condensaciones se sigue el Apéndice G: Condensaciones de la Sección HE1 [2]. Cerramiento Fachada Medianera Muro de sótano 4,90 m Muro de sótano 3,18 m Muro de sótano 1,72 m Muro de sótano 1,55 m Azotea 0,28 0,29 Tejado 0,26 0,27 Forjado entre plantas 0,57 0,62 Forjado sanitario 0,19 0,36 0,40 0,41 U [W/m 2 ·K] 0,50 0,44 0,29 Hueco U [W/m 2 ·K] F Ventana 1 2,68 0,65 Ventana 2 2,68 0,65 Ventana 3 2,68 0,65 Ventana 4 2,68 0,65 Ventana 5 2,68 0,65 Ventana 6 2,68 0,65 Ventana 7 2,68 0,65 Ventana 8 2,68 0,65 Ventana 9 2,68 0,65 Ventana 10 2,68 0,65 Ventana 11 2,68 0,65 Ventana 12 2,68 0,65 Ventana 13 2,68 0,65 Ventana 14 2,68 0,65 Ventana 15 2,68 0,65 Ventana 16 2,68 0,65 Ventana 17 2,68 0,65 Puera 1 2,55 0,14 Puerta 2 3,20 0,09 Puerta 3 2,68 0,61 Puerta 4 2,20 0,06 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 19 Como condiciones exteriores se han elegido las de Teruel ya que si la localidad se encuentra a menor altura que la de referencia se toma para dicha localidad la misma temperatura y humedad que la que corresponde a la capital de provincia. De la tabla G.2 de dicho apéndice se extrae: Tabla 6.10. Datos climáticos mensuales Teruel Como condiciones interiores, al disponer de los datos de temperatura y humedad relativa interior se pueden utilizar dichos datos añadiéndole 0,05 a la humedad relativa como margen de seguridad. Para el cálculo de condensaciones superficiales se toma una temperatura del ambiente interior igual a 20˚C para el mes de enero. Para la condensaciones superficiales se ha de comprobar que el factor de temperatura interior (f Rsi ) no supere al factor de temperatura de la superficie mínimo aceptable (f Rsi,min ). Este parámetro mínimo viene definido por variables como la temperatura exterior de la localidad en el mes de enero y por la humedad relativa interior. Para la comprobación de condensaciones intersticiales se ha de verificar que la presión de vapor en cada una de las capas que componen los cerramientos no sea superior a la presión de vapor de saturación en dichas capas. Los parámetros de cálculo utilizados para la comprobación de condensaciones se pueden consultar en el anexo A del presente proyecto. 6.3. Fichas justificativas Una vez calculados los parámetros característicos de la demanda se pasan a comparar con los establecidos por el CTE para la zona D2 establecida. Tanto los cálculos como la comparación pueden verse en las siguientes tablas: Localidad Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic T med 3,8 4,8 6,8 9,3 12,6 17,5 21,3 20,6 17,9 12,1 7,0 4,5 HR med 72 67 60 60 60 55 50 54 59 66 71 76 Teruel Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 20 Ficha 1: Cálculo de los parámetros característicos medios: ZONA CLIMÁTICA D2 Zona de baja carga interna A(m 2 ) U(W/m 2 K) A·U (W/K) Fachada 1 35,51 0,58 20,65 ΣA= 375,05 Fachada 2 151,70 0,58 88,20 ΣA·U= 218,04 Fachada 5 78,90 0,58 45,87 Fachada 7 54,57 0,58 31,73 Fachada 7a 54,36 0,58 31,60 UMm=ΣA·U/ΣA= 0,58 Fachada 3 108,14 0,58 62,87 ΣA= 124,66 Fachada 3a 16,52 0,58 9,60 ΣA·U= 72,48 UMm=ΣA·U/ΣA= 0,58 Fachada 4 14,09 0,58 8,19 ΣA= 293,09 Medianera 4 262,36 0,44 115,12 ΣA·U= 132,99 Fachada 6 16,65 0,58 9,68 UMm=ΣA·U/ΣA= 0,45 Muro 1 7,33 0,40 2,94 ΣA= 169,58 Muro 2 57,72 0,36 21,04 ΣA·U= 57,11 Muro 3 79,38 0,29 22,82 Muro 5 13,22 0,41 5,42 Muro 6 2,79 0,41 1,14 Muro 7 9,15 0,41 3,75 UTm=ΣA·U/ΣA= 0,34 Tipos RESULTADOS N C-TER MUROS (UMm) y (UTm) SE SO A(m 2 ) U(W/m 2 K) A·U (W/K) 16,58 0,57 9,42 ΣA= 351,74 335,16 0,19 64,78 ΣA·U= 74,20 USm=ΣA·U/ΣA= 0,21 Tipos SUELOS (USm) RESULTADOS Forjado entre plantas (con esp. no hab.) Forjado sanitario A(m 2 ) U(W/m 2 K) A·U (W/K) 152,95 0,28 42,75 ΣA= 419,85 266,91 0,26 70,68 ΣA·U= 113,43 UCm=ΣA·U/ΣA= 0,27 A(m 2 ) FL A·F (m 2 ) 152,95 0,00 0,00 ΣA= 419,85 266,91 0,00 0,00 ΣA·U= 0,00 FLm=ΣA·U/ΣA= 0,00 CUBIERTAS Y LUCERNARIOS (UCm, FLm) Azotea Tejado RESULTADOS Azotea Tejado Tipos Tipos RESULTADOS A(m 2 ) U(W/m 2 K) A·U (W/ºK) Ventanas 1 3,99 2,68 10,70 ΣA= 63,31 Ventanas 2 32,73 2,68 87,71 ΣA·U= 171,30 Ventanas 7a 21,43 2,68 57,42 Puertas 7a 2,07 2,68 5,55 Puertas 1 3,10 3,20 9,92 UHm=ΣA·U/ΣA= 2,71 HUECOS (UHm,FHm) Tipos RESULTADOS N Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 21 Tablas 6.11. Cálculo de los parámetros característicos medios Ficha 2: CONFORMIDAD – Demanda energética: Tabla 6.12. CONFORMIDAD - Demanda energética A(m 2 ) U(W/m 2 K) FH A·U (W/ºK) A·F (m 2 ) RESULTADOS TIPOS Ventanas 3 27,71 2,68 0,65 74,27 18,01 ΣA= 42,97 Puertas 3 5,93 2,55 0,14 15,12 0,83 ΣA·U= 114,39 Ventanas 3a 9,33 2,68 0,65 25,00 6,06 ΣA·F= 24,91 UHm=ΣA·U/ΣA= 2,66 FHm=ΣA·F/ΣA= 0,58 Ventanas 4 11,04 2,68 0,65 29,59 7,18 ΣA= 14,24 Puertas 4 (median.) 3,20 2,20 0,06 7,04 0,19 ΣA·U= 36,63 ΣA·F= 7,37 UHm=ΣA·U/ΣA= 2,57 FHm=ΣA·F/ΣA= 0,52 SE SO Tipos ZONA CLIMÁTICA D2 Umax(proyecto) Umax 0,58 - 0,78 0,62 ≤0,64 0,29 ≤0,49 2,80 2,20 0,44 ≤1 Zona de baja carga interna Suelos Cubiertas Cerramientos y particiones interiores de la envolvente térmica Muros de fachada ≤0,86 Primer metro del perímetro de suelos apoyados y muros en contacto con el terreno Particiones interiores en contacto con espacios no habitables 3,5 Marcos de huecos y lucernarios Medianeras Vidrios de huecos y lucernarios ≤ Uhm FHm N 0,58 2,71 ≤3 SE 0,58 2,66 0,58 SO 0,45 2,57 0,52 HUECOS Y LUCERNARIOS Uhlim Fhlim ≤0,66 ≤3,5 ≤0,61 UmlimUmm MUROS DE FACHADA Utm Usm Ucm FLm 0,34 ≤0,66 0,21 ≤0,49 0,27 ≤0,38 0 ≤0,31 CERR. CONTACTO TERRENO SUELOS CUBIERTAS LUCERNARIOS UFlimUmlim Uslim Uclim Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 22 Ficha 3: CONFORMIDAD – Condensaciones Tabla 6.13. CONFORMIDAD – Condensaciones 7. Cálculo de cargas térmicas En climatización se pretende mantener el confort de los ocupantes de un recinto o local a través del control de la temperatura y la humedad en función de la actividad que estos realizan. Todo fenómeno que tienda a modificar dicha temperatura (carga sensible) o la cantidad de vapor de agua que tiene el aire (carga latente) genera una carga térmica, definiendo su suma como carga total. Concretamente queda establecido que carga térmica es la cantidad de energía o humedad que por unidad de tiempo se comunica al aire ambiente del recinto. En todo proyecto de climatización es necesario estimar la máxima carga térmica que tienen los diferentes recintos con el fin de dimensionar los equipos necesarios para contrarrestarla. La posterior regulación de los mismos adaptará sus potencias a la carga real en cada instante. 7.1. Método de cálculo utilizado El planteamiento es necesariamente diferente al abordar cálculo de cargas térmicas en calefacción y en refrigeración. Para calefacción: - Las condiciones exteriores corresponden al día de menor temperatura y sin aportes solares apreciables. - Los aportes interiores se deben reducir al mínimo que podamos asegurar que en todo momento existan. - Las condiciones interiores deben ajustarse a la previsible cantidad de ropa que los ocupantes lleven, y que suele ser elevada (1clo). Pn ≤ Psat,n Capa 1 Capa 2 Capa 3 Capa 4 Capa 5 Capa 6 Capa 7 Capa 8 Capa 9 fRsi 0,85 Psat,n 834 960 969 2005 2346 2403 - - - fRmin 0,72 Pn 607 923 607 818 848 604 - - - fRsi 0,89 Psat,n 869 1109 1117 2434 2434 2498 - - - fRmin 0,72 Pn 578 590 578 578 1506 578 - - - fRsi 0,81 Psat,n 965 1539 2507 2657 - - - - - fRmin 0,72 Pn 592 740 887 1035 - - - - - fRsi 0,90 Psat,n 831 904 927 2315 2396 - - - - fRmin 0,72 Pn 586 676 766 856 946 - - - - fRsi 0,93 Psat,n 816 830 1568 1589 1682 1834 2010 2328 2370 fRmin 0,72 Pn 578 578 577 1514 578 582 578 577 577 fRsi 0,93 Psat,n 815 1676 1698 1864 2032 2334 2368 - - fRmin 0,72 Pn 578 592 1501 583 578 577 577 - - fRsi 0,85 Psat,n 875 1124 1414 2409 2513 - - - - fRmin 0,72 Pn 586 676 766 856 946 - - - - fRsi 0,95 Psat,n 827 895 942 2079 2382 - - - - fRmin 0,72 Pn 586 676 766 856 946 - - - - CERRAMIENTOS, PARTICIONES INTERIORES, PUENTES TÉRMICOS Tipos C. Superficiles fRsi ≥ fRmin C. intersticiales Fachada Medianera Particiones verticales Forjado sanitario Muro de sótano Azotea Tejado Forjados entre plantas Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 23 Para refrigeración: - Las condiciones exteriores corresponden al día de mayor temperatura y considerando un día completamente soleado. - Los aportes interiores deben ser los máximos (razonables) que puedan existir en un momento dado. - Las condiciones interiores deben ajustarse a la previsible cantidad de ropa que los ocupantes lleven, y que suele ser baja (0,5 clo). Para el caso de refrigeración se ha tomado para el cálculo de las cargas las condiciones exteriores correspondientes la del día 22 de julio a las 18:00, esto es debido a que a esa hora se producen las peores condiciones debido a la ocupación del teatro (véase figura 7.2). Para el caso de calefacción la diferencia fundamental existente con respecto al régimen de verano es el hecho de que el cálculo de las necesidades de calefacción no se realizará a una hora determinada, sino que se considerará la peor situación, temperatura mínima y prácticamente constante durante todo el día (mes de enero), radiación solar nula (100% ciclo cubierto), mínima presencia de personas, luces y motores, etc. Ello da lugar a unos cálculos mucho más reducidos y sencillos que en el caso anterior. Para el cálculo de las cargas se ha seguido el procedimiento descrito en el libro “Fundamentos de climatización” desarrollado por ATECYR, así como el manual de climatización de José Manuel Pinazo Ojer [7]. En apartados ulteriores se describe dicho procedimiento para los distintos tipos de cargas térmicas. 7.2. Horarios de funcionamiento y coeficiente de simultaneidad Como se ha citado anteriormente, los horarios de funcionamiento y los coeficientes de simultaneidad tanto de ocupantes como de equipos e iluminación dependen de los diferentes espacios del edificio. Para cada una de los espacios se tiene: - Teatro: el horario abarca de las 17:30 a las 20:30 dos días a la semana. El número de ocupantes ha sido establecido en función del número de asientos. Se ha tomado un coeficiente de simultaneidad para ocupantes del 100% por ser una zona de uso esporádico. En cuanto a iluminación se ha tomado un 75% de simultaneidad y un 100% para los equipos de la zona de control. El horario de iluminación abarca todo el horario de apertura del teatro. - Escaleras: para los diferentes vestíbulos y recorridos el horario es de 08:30 a 20:30. En cuanto a coeficientes de simultaneidad se ha tomado un 50% para los recorridos, vestíbulos y zaguanes y un 100% para la zona del conserje por ser la ocupación de una sola persona. En iluminación y equipos el factor considerado ha sido del 75%. El horario de iluminación abarca de 08:30 a 09:30 y de 19:30 a 20:30. - Aseos: los aseos permanecen abiertos en el mismo horario que las escaleras. El coeficiente de simultaneidad de los aseos ha sido establecido en función de la hora (véase figura 7.1). Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 24 - Salas: el horario de apertura de las salas es de 08:30 a 20:30. Los coeficientes de simultaneidad para el cálculo de los diferentes tipos de cargas ha sido establecido en función de la hora (véase figura 7.1). - Despachos: el horario de apertura de los despachos es de 08:30 a 17:30. Los coeficientes de simultaneidad para el cálculo de los diferentes tipos de cargas ha sido establecido en función de la hora (véase figura 7.1). En la figura 7.1 pueden observarse los coeficientes de simultaneidad estimados para los distintos espacios: Figura 7.1. Coeficientes de simultaneidad en función de la hora 7.3. Condiciones exteriores de cálculo Según la referencia [3], las condiciones exteriores para la localidad de Teruel tomadas en el entorno de la ciudad son: Tablas 7.1. Condiciones exteriores Teruel La zona climática HE1 se ha obtenido según lo dispuesto en el Código Técnico de la Edificación. Las variaciones por cota, centro de ciudad, hora y mes, se llevan a cabo según lo expuesto en libro “Fundamentos de Climatización” desarrollado por ATECYR. Altitud (m) Latitud (º) Zona climática HE1 900 40º 21' 06'' Zona D2 CONDICIONES CLIMÁTICAS (TERUEL) TSMIN (ºC) Nivel Percentil NP TS_99 (ºC) OMDC (ºC) HRCOIN (%) OMA (ºC) -19 99 -6,1 16,3 94 42,1 CONDICIONES PROYECTO CALEFACCIÓN (TERUEL) TSMAX (ºC) Nivel Percentil NP TS_1 (ºC) TBHC_1 (ºC) OMDR (ºC) TBH_1 (ºC) TSC_1 (ºC) 38 1 32,6 19,6 21,5 20,8 30 CONDICIONES PROYECTO REFRIGERACIÓN (TERUEL) Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 25 Para una diferencia de cota de 184 m entre Teruel y la localidad del proyecto (Andorra), una variación por efecto de isla térmica en interior de ciudades estimada de 1 ˚C y las correspondientes variaciones por hora y mes según las tablas de la referencia [6], se obtiene: Tablas 7.2. Condiciones exteriores Andorra Las condiciones de refrigeración han sido estimadas para las 18:00 horas debido a que haciendo una estimación de la demanda a lo largo de un día tipo se obtiene la siguiente figura: Figura 7.2. Evolución de la carga a lo largo de un día tipo de verano Observando la figura 7.2 se deduce que la máxima carga se produce a las 18:00 horas en días en los que el teatro se halle abierto. En los días en los que este permanece cerrado las cargas máximas se producen a las 12:00. Por este motivo el cálculo de cargas en refrigeración se realiza a las 18:00 y no a las 12:00. Para el régimen de calefacción no es necesario estimar la evolución de la demanda de cara a calcular las cargas ya que como se ha comentado en anteriores apartados las condiciones exteriores que se consideran no se corresponden con una hora determinada; sin embargo se ha realizado el estudio de evolución de la carga de cara a regular la potencia de los equipos de generación de calor a lo largo del día. Los resultados obtenidos son: Altitud (m) Latitud (º) Zona climática HE1 716 40º 58' 30'' Zona D2 CONDICIONES CLIMÁTICAS (ANDORRA) ∆Ts,cota(ºC) ∆Ts,ciudad [ºC] T s,proyecto;C [ºC] 1,23 1,00 -3,87 CONDICIONES CALEFACCIÓN ANDORRA ∆Ts,cota [ºC] ∆Ts,ciudad [ºC] ∆Ts,hora [ºC] ∆Ts,mes [ºC] T s,proyecto;R [ºC] 1,23 1,00 3,70 0,00 31,13 ∆T h,hora [ºC] ∆T h,mes [ºC] T h,proyecto;R [ºC] 1,00 0,00 18,60 CONDICIONES REFRIGERACIÓN ANDORRA Evolución de la demanda en refrigeración 0 20000 40000 60000 80000 100000 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 Hora Carga (W) Día de teatro Día sin teatro Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 32 Para la parte correspondiente al intercambio de calor por radiación la carga se calcula como: Q carga,rad = Sup H ·F SH ·[F sombra ·Q carga,Norte + (1 – F sombra )·Q carga,Orien ] donde Q carga,Orien y Q carga,Norte se obtiene de las tablas [6.21] y [6.22] [6].  Se completa una tabla como la que sigue: Sup(m 2 ) F sombra FM (%) g ┴ f F,acc F S H Q sen (W) Donde: • Sup representa la superficie del cerramiento • F sombra es el factor de sombra. Se tomará como valor la unidad a falta de datos adicionales • F M es la fracción del hueco ocupada por el marco • g┴ es el factor solar de la parte semitransparente del hueco o lucernario a incidencia normal • f F,acc es el porcentaje de reducción solar dependiendo de los accesorios de los huecos. Se tomará como valor la unidad a falta de datos adiocionales • F SH es el factor solar modificado del hueco y se calcula como F SH = F sombra ·[(1 - F M )· g┴ + F M ·0,004·U m ·α] • U m es la transmitancia térmica del hueco • α es la absortividad del marco obtenida de la tabla E.10 del apéndice E de la sección HE1 [2] - Carga por ventilación. En las instalaciones siempre se toma aire externo, ya sea para mantener el aire con un grado determinado de pureza, o simplemente para facilitar el oxígeno necesario para la respiración. Este aire se encuentra a diferente temperatura y lleva distinto porcentaje de vapor de agua que el aire del local, por lo que aportará tanto carga sensible como latente. El caudal de aire mínimo de renovación en función del número de ocupantes ha sido calculado como se describe en el apartado 6.7 del presente documento. Para calcular la carga se aplica: Q vent,sen = 1200·Caudal·(T s,vent – T s,int ) y en el caso de carga latente: Q vent,lat = 3002400·Caudal·(W vent – W int )  Para ventilación se resuelve una tabla como esta: RITE (IDA) Caudal(m 3 /s) T s , vent ( ˚ C) W vent (kg/kgas) Q lat (W) Q sen (W) Donde: Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 33 • RITE (IDA) representa la calidad del aire interior • Caudal representa el caudal de aire de ventilación • T s,vent es la temperatura a la salida del recuperador • W vent es la humedad específica a la salida del recuperador - Carga por infiltración. No se ha contabilizado carga por este concepto por tener un edificio casi estanco y con buenos cerramientos. Además para evitar carga de este tipo se intenta sobre-presionar el edificio aumentando el aire de impulsión y reduciendo el aire de retorno. - Cargas interiores: - Carga por ocupantes. Las personas dependiendo del grado de actividad y temperatura ambiente, disipamos una cierta cantidad de calor, tanto bajo forma sensible como latente. Las ecuaciones a resolver por este tipo de carga son: Q carga,lat = f sim ·nºocup·Q lat y Q carga,sen = f sim ·nºocup·Q sen  Para ello se completa la siguiente tabla: Actividad nº ocupant. Ratio(m 2 /per) f sim Q lat (W/per) Q sen (W/per) Qlat(W) Qsen(W) Donde: • Actividad representa la actividad que se lleve a cabo en el local considerado • Nº ocupant. representa el número de ocupantes que pueden completar el aforo del local considerado • Ratio representa la superficie estimada que puede ocupar una persona en el local considerado • f sim es el factor de simultaneidad del local considerado que dependerá de la hora del día • Qlat (W/per) es el calor latente unitario en función de la actividad desarrollada. Tabla 6.32 [6] • Qsen (W/per) es el calor sensible unitario en función de la actividad desarrollada. Tabla 6.32 [6] - Carga por iluminación. La iluminación de los locales consume una energía que finalmente se traducirá en energía térmica. Únicamente sensible. La expresión tomada en este caso es: Q carga,sen,ilum = Pot·f sim ·Factor  Se desarrolla una tabla como la que sigue: Tipo Pot(W) f sim Ratio(W/m 2 ) Factor Qsen(W) Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 34 Donde: • Tipo representa la clase de iluminaria existente • Pot es la potencia total existente en el local • F sim es el factor de simultaneidad de luces encendidas que dependerá de la hora del día • Ratio es la potencia estimada por metro cuadrado de local que dependerá del tipo de local. Se obtiene en la tabla 6.35 [6] • Factor es un multiplicador correspondiente al parte de calor suministrada por las reactancias y los transformadores. El factor será de 1,2 para fluorescentes con reactancia e igual a la unidad para el resto de iluminarias. - Carga por equipamiento. Depende de su naturaleza, pero en principio pueden adoptar tanto carga sensible como latente. A falta de datos referentes al tipo y número de equipos que se van a usar en los distintos locales esta carga se calcula mediante un ratio estimado en la tabla 6.37 [6]. Una vez se conoce el ratio se aplican las siguientes fórmulas: Q sen = Pot·f sim ·(%sensible/100) y Q lat = Pot·f sim ·(1 - %sensible/100)  Se completa una tabla como esta: Tipo Pot(W) f sim Ratio(W/m 2 ) % sensible Qlat(W) Qsen(W) Donde: • Tipo representa el tipo de local • Pot representa la potencia total de los equipos en local • f sim representa el factor de simultaneidad de funcionamiento de los equipos en función del tipo de local y de la hora del día • Ratio representa la potencia por metro cuadrado de superficie según el tipo de local. Tabla 6.37 [6] • % sensible es el porcentaje correspondiente a la parte sensible del equipo que dependerá del tipo de equipo que tengamos en cada local - Carga debida a procesos industriales. Existen muy diferentes tipos de procesos industriales, se consideran especialmente la existencia de aparatos de gas y evaporación desde masas de agua, los cuales producirán tanto carga sensible como latente. En este edificio no se han considerado cargas de este tipo por no haber procesos industriales que generen carga en su interior. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 35 - Carga debida a la propia instalación. Hay que contar que la mayoría de instalaciones llevarán ventiladores, que producirán un movimiento del aire, el cual por rozamiento transformará dicha energía en calor. Carga sensible. Por falta de datos a la hora de calcular las cargas se ha supuesto que este tipo de carga representa un 6 % de la carga sensible total. - Carga debida al paso de conductos. En instalaciones industriales existe la presencia de conductos o tuberías a distinta temperatura de la del local, debiendo contabilizar el calor desprendido o absorbido por las mismas. Al igual que ocurre con la carga debida a la propia instalación no se tienen suficientes datos a la hora de calcular las cargas por lo que se asumen unas pérdidas que deben cumplir el RITE, y que por lo tanto serían del 4 % de la energía transferida. Finalmente se ha apurado este coeficiente de mayoración al 5 % por seguridad. La estimación de la potencia térmica máxima para calefacción es un calco de los procedimientos seguidos en refrigeración, aunque evidentemente, su estimación es mucho más simple. Análogamente a la refrigeración, se pueden diferenciar las cargas exteriores de las interiores y las sensibles de las latentes; aunque en calefacción sólo es necesario el cálculo de carga sensible ya que la carga latente actúa a favor o directamente es inexistente por no haber variación de la humedad específica. La cantidad de iluminación, equipos, y ocupantes deberá ser mínima, incluso pudiera ser nula en muchas aplicaciones, no obstante hay que ser conscientes de que en algunos casos un valor mínimo hay que contabilizar. Por lo tanto para régimen de invierno se tiene: - Cargas exteriores: - Carga a través de paredes, techos y suelos. El cálculo es igual que para el caso de refrigeración solo que en este caso las superficies del edificio cederán calor al exterior por lo que existe una pérdida de carga. En función del tipo de cerramiento se tiene que:  Para cerramientos exteriores opacos se resuelve una tabla como esta: Sup(m 2 ) U(W/m 2 ˚ C) ∆T s,ext-int. ( ˚ C) Qsen(W) La diferencia con la tabla para refrigeración es que en este caso no hay que corregir la variación de temperatura y por lo tanto la orientación de la fachada no es de interés. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 36  Para muros y suelos enterrados o a vacíos sanitarios se resuelve una tabla como la de refrigeración pero teniendo en cuenta que en este caso el mes considerado es enero por lo que la temperatura media correspondiente al mes es menor que en el caso de julio.  Para muros y suelos a otros locales no calefactados se resuelve una tabla análoga a la de refrigeración teniendo en cuenta que la temperatura del local adyacente será superior a la del caso anterior. - Carga a través de superficies acristaladas, ventanales y claraboyas. En el caso de calefacción, al considerar las peores condiciones posibles, solo se contabilizará la transmisión por conducción – convección y no la transmisión por radiación. Por lo tanto:  Para el caso de conducción – convección se completará una tabla igual que en el caso de refrigeración con las correspondientes temperaturas de invierno. - Carga por ventilación. Análogo al caso de refrigeración pero cambiando las temperaturas. - Carga por infiltración. Al igual que en refrigeración al haber sobrepresión en el interior del edificio esta carga se puede despreciar. - Cargas interiores: - Carga por ocupantes. Al considerarse la situación más desfavorable esta carga se considera nula ya que aporta calor al aire interior. - Carga por iluminación. Se considera también nula ya que es un aporte de calor al edificio. - Carga por equipamiento. Se considera nula por el mismo motivo que las anteriores. - Carga debida a procesos industriales. En este edificio no se han considerado cargas de este tipo por no haber procesos industriales que generen carga en su interior. Además estas supondrían un aporte de calor por lo que acabarían por despreciarse. - Carga debida a la propia instalación. En el caso de existir, vuelve a ser un aporte, por lo que no se consideran. - Carga debida al paso de conductos. Mismo criterio que el utilizado en refrigeración, es decir, se aplica una mayoración del 5 %. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 37 7.7. Ventilación requerida El caudal de ventilación viene determinado por los niveles de IDA considerados en los distintos locales y establecidos en la instrucción técnica IT 1.1.4.2.2. [1]. Según dicha instrucción existen 4 categorías de calidad de aire interior diferentes. Las categorías que incumben al presente proyecto son: - IDA 2 (aire de buena calidad): oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas. - IDA 3 (aire de calidad media): edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores. De este modo, teniendo en cuenta la cantidad máxima de ocupantes por local y su actividad se tiene: ESPACIO: Local Ocup. (p) IDA Caudal (l/s) Caudal (m 3 /h) Caudal (m 3 /s) Patio de butacas 171 3 1368 4924,8 1,368 Escenario PS 8 3 64 230,4 0,064 Salón de actos, palcos 43 3 344 1238,4 0,344 Escenario PB 0 3 0 0 0 Zona de control 3 3 24 86,4 0,024 TOTALES: 225 - 1800 6480,0 1,8 Teatro ESPACIO: Local Ocup. (p) IDA Caudal (l/s) Caudal (m 3 /h) Caudal (m 3 /s) Vestíbulo PS 12 3 96 345,6 0,096 Recorridos PS 3 3 24 86,4 0,024 Vestíbulo de independencia PB 4 3 32 115,2 0,032 Recorridos PB 7 3 56 201,6 0,056 Zona conserje 1 3 8 28,8 0,008 Zaguán de ingreso 5 3 40 144 0,04 Recorridos P1 10 3 80 288 0,08 Vestíbulo de independencia P2 2 3 16 57,6 0,016 Recorridos P2 3 3 24 86,4 0,024 TOTALES: 47 - 376 1353,6 0,376 Escaleras ESPACIO: Local Ocup. (p) IDA Caudal (l/s) Caudal (m 3 /h) Caudal (m 3 /s) Aseo masculino PS 3 3 24 86,4 0,024 Aseo femenino PS 3 3 24 86,4 0,024 Aseo minusválidos PS 1 3 8 28,8 0,008 Aseo masculino P1 2 3 16 57,6 0,016 Aseo femenino P1 2 3 16 57,6 0,016 Aseo minusválidos P1 1 3 8 28,8 0,008 TOTALES: 12 - 96 345,6 0,096 Aseos ESPACIO: Local Ocup. (p) IDA Caudal (l/s) Caudal (m 3 /h) Caudal (m 3 /s) Sala multiusos 29 2 362,5 1305 0,3625 Biblioteca P2 32 2 400 1440 0,4 Biblioteca PE 13 2 162,5 585 0,1625 TOTALES: 74 - 925 3330,0 0,925 Salas Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 38 Tablas 7.8. Caudales mínimos de ventilación El caudal de ventilación se ha calculado con el método indirecto de caudal de aire exterior por persona de la instrucción técnica IT 1.1.4.2.3. Caudal mínimo del aire exterior de ventilación [1], según la cual: - Se emplearán los valores de la tabla 6.8 cuando las personas tengan una actividad metabólica de alrededor 1,2 met, cuando sea baja la producción de sustancias contaminantes por fuentes diferentes del ser humano y cuando no esté permitido fumar. Tabla 7.9. Caudales de aire exterior por persona 7.8. Recuperación La Instrucción Técnica IT 1.2.4.5.2. [1] define que en los sistemas de climatización de los edificios en los que el caudal de aire expulsado al exterior, por medios mecánicos sea superior a 0,5 m3/s, se recuperará la energía del aire expulsado. Las eficiencias mínimas en calor sensible sobre el aire exterior (%) y las pérdidas de presión máximas (Pa) en función del caudal de aire exterior (m 3 /s) y de las horas anuales de funcionamiento del sistema deben ser como mínimo las indicadas en la tabla: Tabla 7.10. Eficiencia de la recuperación Al edificio en estudio en el presente proyecto le corresponden los siguientes valores para los equipos encargados de introducir aire de renovación: ESPACIO: Local Ocup. (p) IDA Caudal (l/s) Caudal (m 3 /h) Caudal (m 3 /s) Despacho 1 3 2 37,5 135 0,0375 Despacho 2 3 2 37,5 135 0,0375 Despacho 3 2 2 25 90 0,025 TOTALES: 8 - 100 360,0 0,1 Despachos Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 39 Tabla 7.11. Restricciones de los equipos según IT 1.2.4.5.2. La eficiencia de los recuperadores de calor se calcula como: ε = Cantidad de energía recuperada/Cantidad máxima de energía recuperable. En el caso de los recuperadores seleccionados (recuperador sensible, véase apartado 9.4) la eficiencia se puede expresar como: ε = [Q ren ·(T 12 -T 11 )]/[Qmin·(T 21 -T 11 )]=[Q ext ·(T 22 -T 21 )]/[Q min ·(T 11 -T 21 )] Donde: - Q ren : Caudal de aire de renovación (kg/h) - Q ext : Caudal de aire de extracción (kg/h) - Q min : Caudal menor entre extracción y renovación - T 11 : Temperatura seca del aire exterior (˚C) - T 12 : Temperatura seca del aire de impulsión (˚C) - T 21 : Temperatura seca del aire de retorno (˚C) - T 22 : Temperatura seca del aire de expulsión (˚C) Las eficiencias se obtienen del catálogo del fabricante. Una vez conocida la eficiencia, la temperatura del aire exterior (condiciones exteriores), la temperatura del aire interior (condiciones interiores) y sabiendo que al ser un intercambiador sensible las humedades específicas no varían en el intercambio (W imp = W ext y W exp = W int ) solo queda despejar las temperaturas secas del aire de expulsión y del aire de impulsión. Una vez hallada la temperatura del aire de impulsión se sustituye en la expresión de la carga debida a ventilación (Q vent,sen = 1200·Caudal·(T s,vent – T s,int )) reduciendo así la diferencia entre las temperaturas y por lo tanto la carga. Con las eficiencias especificadas en los catálogos de los fabricantes de las unidades de tratamiento de aire, se obtienen las siguientes temperaturas: Tablas 7.12. Temperaturas tras el paso por los recuperadores Equipo Caudal aire exterior (m 3 /s) H anuales de funcionamiento Eficiencia mínima (%) Pérdida de presión máx (Pa) UTA 1 1,80 352 44 120 UTA 2 1,50 3168 44 140 Equipo T11 (ºC) T12 (ºC) T22 (ºC) T21 (ºC) UTA 1 31,9 29,1 29,2 26,5 UTA 2 31,9 29,3 30,0 27,5 REFRIGERACIÓN Equipo T11 (ºC) T12 (ºC) T22 (ºC) T21 (ºC) UTA 1 -3,9 7,6 7,6 19,5 UTA 2 -3,9 9,0 6,6 19,5 CALEFACCIÓN Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 40 7.9. Resumen de las potencias frigoríficas y caloríficas En las tablas siguientes se muestran los valores de carga térmica efectiva obtenidos para calefacción y refrigeración para los distintos espacios contando el ahorro producido por los recuperadores (véase apartado 12.3). Las cargas han sido calculadas para las 18:00 del 22 de julio en refrigeración y para el mes de enero en calefacción (véase 7.3. Condiciones exteriores de cálculo). El desglose del cálculo de cargas puede consultarse en el anexo C “Cálculo de Cargas Térmicas”. En este anexo se aporta la información de la carga debida a cerramientos, huecos, personas, ventilación, ocupación, iluminación, etc. TEATRO Local QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) Patio de butacas 5566 21028 26594 -22696 -22696 Escenario PS 1016 2107 3124 -2130 -2130 Salón de actos, palcos 1400 5612 7012 -6537 -6537 Escenario PB 0 1023 1023 -592 -592 Zona de control 145 765 910 -960 -960 Cargas del subsistema 8127 30535 38662 -32914 -32914 FCS REFRIGERACIÓN 0,79 CALEFACCIÓN 1,00 ESCALERAS Local QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) Vestíbulo PS 813 1124 1937 -1649 -1649 Recorridos PS 203 725 928 -557 -557 Vestíbulo de independencia PB 271 437 707 -627 -627 Recorridos PB 474 815 1289 -867 -867 Zona conserje 135 274 410 -301 -301 Zaguán de ingreso 339 711 1050 -1038 -1038 Recorridos P1 677 2114 2792 -1587 -1587 Vestíbulo de independencia P2 203 664 867 -528 -528 Recorridos P2 203 1656 1859 -1368 -1368 Cargas del subsistema 3319 8520 11838 -8522 -8522 FCS 0,72 1,00 CALEFACCIÓNREFRIGERACIÓN ASEOS Local QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) Aseo masculino PS 109 317 425 -358 -358 Aseo femenino PS 109 317 425 -358 -358 Aseo minusválidos PS 36 148 184 -198 -198 Aseo masculino P1 72 204 276 -315 -315 Aseo femenino P1 72 204 276 -322 -322 Aseo minusválidos P1 36 122 158 -205 -205 Cargas del subsistema 435 1310 1745 -1756 -1756 FCS REFRIGERACIÓN 0,75 CALEFACCIÓN 1,00 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 41 Tablas 7.13. Resumen de las cargas térmicas 7.10. Potencia térmica total en frío y en calor Como sumatorio de todas las cargas por espacios y con el objeto de seleccionar los equipos se ha realizado la siguiente tabla para las 18:00 horas teniendo en cuenta los factores de simultaneidad para esa hora en cada uno de los espacios. Tabla 7.14. Potencia térmica total En las siguientes figuras se puede apreciar el desglose de cargas por tipo de carga para todo el edificio en su conjunto contando el ahorro producido por los recuperadores de calor sensibles. Para verlo desglosado por espacios se puede consular el anexo C del presente proyecto. SALAS Local QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) Sala multiusos 1051 8724 9775 -6581 -6581 Biblioteca P2 1159 12446 13605 -10922 -10922 Biblioteca PE 471 7010 7481 -5764 -5764 Cargas del subsistema 2681 28181 30861 -23267 -23267 FCS REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN 0,91 1,00 DESPACHOS Local QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) Despacho 1 130 1085 1215 -939 -939 Despacho 2 130 914 1044 -831 -831 Despacho 3 87 857 944 -956 -956 Cargas del subsistema 348 2855 3203 -2726 -2726 FCS CALEFACCIÓN 0,89 1,00 REFRIGERACIÓN ESPACIO QL,TOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) QS,TOT(W) QTOT(W) TEATRO 8127 30535 38662 -32914 -32914 ESCALERAS 3319 8520 11838 -8522 -8522 ASEOS 435 1310 1745 -1756 -1756 SALAS 2681 28181 30861 -23267 -23267 DESPACHOS 348 2855 3203 -2726 -2726 Cargas de la instalación 14909 71400 86309 -69186 -69186 FCS Ratio total (W/m 2 ) 92,16 -73,88 CALEFACCIÓN 1,000,83 REFRIGERACIÓNCARGA TOTAL EFECTIVA Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 48 Figura 8.3. Clasificación de las bombas de calor Las opciones descartadas para el edificio del presente proyecto y sus respectivos motivos para el descarte son: - Agua como foco externo por carecer de reservorios cercanos. - Terreno como foco externo por carecer de espacio suficiente para llevar a cabo la obra civil necesaria para enterrar los intercambiadores. Luego, las opciones restantes son bomba de calor aire – aire o bomba de calor aire – agua. Los principales problemas de utilizar aire como foco frío son la gran variabilidad en la temperatura y la necesidad de realizar desescarche a temperaturas inferiores a 6 o 7 ˚C. Así que, a pesar de la penalización obtenida en el rendimiento al utilizar aire como foco externo y agua como foco interno, la opción restante es la de bomba de calor aire – agua. 2) Calderas Son los equipos encargados de la generación de calor y calentamiento del agua. Se pueden hacer diferentes clasificaciones de los tipos de caldera. En función del combustible utilizado: - Combustibles sólidos: puede quemar leña o carbón. - Poli combustibles: pueden utilizar combustibles sólidos, líquidos o gaseosos. - Gasóleo: son calderas de elevado rendimiento. - Gas: puede ser butano, propano, gas natural o gas ciudad. - Eléctricas: el agua lo calientan unas resistencias eléctricas. En función de la clasificación energética (Directiva 92/42/CEE del consejo de 21 de mayo de 1992): - Caldera estándar: la caldera cuya temperatura media de funcionamiento puede limitarse a partir de su diseño. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 49 - Caldera de baja temperatura: una caldera que puede funcionar continuamente con una temperatura de agua de alimentación de 35 a 40˚C y que en determinadas circunstancias puede producir condensación; se incluyen las calderas de condensación que utilizan combustibles líquidos. - Caldera de gas de condensación: una caldera diseñada para poder condensar de forma permanente una parte importante de los vapores de agua contenidos en los gases de combustión. Dentro de esta última clasificación quedan descartadas: - Caldera estándar por no permitir bajar la temperatura de impulsión a la instalación cuando las necesidades de la misma son bajas (rendimiento a carga parcial bajo). - Caldera de baja temperatura por poseer un rendimiento inferior a las calderas de condensación como se puede apreciar en la siguiente figura: Figura 8.4. Comparación η caldera baja temperatura vs caldera condensación [www.caloryfrío.com] Pese a requerir mayor inversión inicial se opta por la caldera de condensación ya que se considera que al poseer el edificio una vida útil estimada larga y requerir una alta potencia de calefacción, esta caldera va a ser amortizada. En cuanto a tipología de combustible la elección es caldera de gas natural por la facilidad de acceder al suministro y el actual desarrollo de los gaseoductos en España y por las reducidas emisiones de CO 2 que posee frente al resto de combustibles fósiles. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 50 3) Enfriadoras Una enfriadora refrigera el agua circulante. La temperatura del agua va bajando a medida que pasa por la sección del evaporador de la máquina. Luego se hace circular por todo el edificio, donde recolecta calor. La temperatura típica para un sistema de agua enriada circulante es de 7˚C para el agua que se envía al edificio y 12˚C para el agua que retorna del edificio. El calor del edificio aumenta en 5˚C la temperatura del agua que retorna a la enfriadora, donde se elimina el calor y se vuelve a hacer circular el agua. Hay dos categorías básicas de enfriadoras, por compresión y por absorción. La enfriadora de compresión utiliza un compresor para obtener las diferencias de presión necesarias para poner en ebullición y condensar el refrigerante. La enfriadora de absorción utiliza una solución salina y agua para el mismo fin. Estas enfriadoras son muy diferentes y se estudian por separado [17]. - Compresión: se basa en el ciclo Rankine frigorífico de compresión de vapor. Los equipos constan de los elementos básicos de una bomba de calor sin válvula de cuatro vías, es decir, el ciclo de refrigerante se realiza en un solo sentido que es el de refrigeración. La enfriadora se clasifica en función de su compresor en alternativo, de tornillo, rotativo o centrífugo. La figura 8.5 muestra una aproximación para la elección adecuada del compresor en función de la potencia instalada. Figura 8.5. Comparación enfriadora por tipo de compresor (Ana Lázaro 2009) [9] De la figura se obtienen las siguientes conclusiones [9]: 1. A mayor potencia de la máquina mayor rendimiento de la misma. 2. Rendimiento condensación por aire < rendimiento condensación por agua. 3. Rendimiento evaporador aire > rendimiento evaporador agua 4. Rendimiento compresor alternativo < scroll < tornillo < centrífugo. 5. Cada tipo de compresor es adecuado para un intervalo de potencia. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 51 - Absorción: la refrigeración por absorción es un proceso bastante diferente al de la refrigeración por compresión. El proceso de absorción utiliza el calor como fuerza motriz en vez de usar un compresor. Este método puede ser atractivo cuando el calor es abundante o barato, o cuando es un producto secundario de otro proceso [17]. El calor se podría aportar por medio de un quemador de combustible, lo que supondría una disminución del rendimiento del equipo. Otra alternativa sería la instalación de un sistema de energía solar para la aportación de energía al equipo pero la instalación sería todavía más costosa. Un sistema simplificado tendría el aspecto de la figura 8.6. No es un ciclo completo, está simplificado para entenderlo mejor. Los fluidos de trabajo en este tipo de enfriadoras son combinaciones de dos fluidos (refrigerante y absorbedor). Las posibles combinaciones son agua / bromuro de litio y amoniaco / agua. La ventaja de la primera es que no es tóxica ni inflamable, pero necesita disipar calor mediante una torre de refrigeración. La segunda combinación está basada en fluidos naturales que no tienen impacto medioambiental y que pueden ser condensados por aire. Por contra cabe destacar la toxicidad del amoniaco y las elevadas presiones requeridas en la operación. Figura 8.6. Máquina simplificada de refrigeración por absorción [17] Así pues, para el caso de las enfriadoras, queda descartada: - Enfriadora por absorción por ser estos equipos realmente provechosos cuando disponemos de algún tipo de calor residual proveniente de un proceso industrial, y no ser este el caso. Además, las dos posibles combinaciones de fluidos refrigerante/absorbedor conllevan desventajas reseñables como la toxicidad del amoniaco, las elevadas presiones requeridas, o la imposición de la instalación de una torre de refrigeración. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 52 Queda por tanto, como opción de enfriadora, enfriadora por compresión. En cuanto al tipo de fluido para la condensación ocurre como con las bombas de calor, no existen reservorios de agua cercanos, así que la única opción viable es instalar una enfriadora de compresión y condensación por aire. En cuanto al tipo de compresor, atendiendo a la figura 8.5 y al ser la potencia frigorífica de 86kW (véase tabla 7.13), la opción que proporciona un mayor rendimiento para esta potencia y teniendo en cuenta la condensación por aire, es un compresor tipo scroll. Una vez realizado el estudio, las opciones resultantes para refrigeración y calefacción son: - Bomba de calor aire - agua (calefacción + refrigeración) - Caldera de condensación con gas natural (calefacción) + enfriadora de compresión y condensación por aire (refrigeración). 8.1.2. Lazo secundario Una vez descritas las opciones de lazo primario se pasa a describir cualitativamente las opciones disponibles para el lazo secundario. Para ello, de las posibles clasificaciones, se ha seguido la detallada en el DTIE 9.01 [13]. Este documento clasifica las opciones de lazo secundario en: 1) Sistemas “todo aire” Puede diseñarse para suministrar un caudal constante o variable de aire y para velocidades de distribución baja, media o alta. Normalmente los equipos se sitúan fuera del espacio acondicionado, en el suelo, en la cubierta o en el área de servicios del edificio, aunque también pueden situarse en el área acondicionada. El resto de los equipos (como bombas, climatizadores, etc.) pueden situarse cerca o lejos de los equipos primarios de calefacción y refrigeración, haciendo circular el refrigerante, agua refrigerada, agua caliente o vapor para la transferencia de energía. El aire de impulsión combate en su totalidad las cargas de calor sensible y latente para conseguir el confort deseado en el local. 2) Sistemas agua – aire Estos sistemas de acondicionamiento combinan el efecto refrigerante del agua y del aire en las unidades terminales instaladas en los espacios a acondicionar. El aire y el agua se enfrían o calientan separadamente en centrales de frío o calor situadas generalmente en la sala de máquinas. El aire suministrado, necesario para la ventilación, se denomina aire primario; y a veces el calentamiento se produce por resistencias eléctricas en lugar de utilizar una batería de agua caliente en la unidad terminal. Se incluyen aquí los sistemas de inducción y de fan-coils con aire de ventilación, y los paneles radiantes con ventilación. En tanto se suprimiera el aire de ventilación y hasta su efecto refrigerante, los sistemas de fan-coils o de paneles serían todo agua. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 53 3) Sistemas todo agua Estos sistemas forzosamente necesitan aire de renovación y este aire aporta carga térmica. En rigor pues, los sistemas todo agua no existen. Los sistemas de calefacción y refrigeración todo agua utilizan agua caliente o enfriada para el acondicionamiento del aire de los locales. En la transferencia de calor del agua al aire de la habitación tienen muy distinta importancia relativa la conducción, la convección o la radiación según la unidad terminal utilizada. Los sistemas todo agua más utilizados son radiadores o convectores, o paneles radiantes en suelo o techo. Han de incluirse en este grupo los sistemas fan-coils sin aire exterior, aunque tal sistema debería desecharse por su nulo control de la calidad de aire. 8.2. Selección de los equipos de producción Para la selección de los equipos de producción se ha estudiado cómo varía la demanda tanto de calefacción como de refrigeración con la temperatura seca exterior. Se han obtenido las siguientes gráficas: Figuras 8.7. Demandas en función de la temperatura seca exterior 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 Tª seca exterior (ºC) Carga (W) Demanda de calefacción 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 25 27 29 31 33 35 37 39 Tª seca exterior (ºC) Carga (W) Demanda de refrigeración Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 54 Una vez conocidos los valores de la demanda en función de la temperatura se comparan con las potencias cubiertas por los equipos. - Bombas de calor: Figuras 8.8. Bomba de calor AQUAPACK de Ciatesa Teniendo en cuenta las temperaturas alcanzadas en la localidad de Andorra tanto en invierno como en verano y atendiendo a las figuras 8.8 la opción que mejor se ajusta a las necesidades requeridas es el modelo MI 630. 0 20 40 60 80 100 120 140 29 32 35 38 40 44 Temperatura aire exterior (ºC) Potencia frigorífica (kW) MI 120 MI 155 MI 195 MI 225 MI 255 MI 315 MI 450 MI 510 MI 630 Demanda de refrigeración 0 20 40 60 80 100 120 140 160 20 15 10 6 3 0 -5 Temperatura aire exterior BH (ºC) Potencia calorífica (kW) MI 120 MI 155 MI 195 MI 225 MI 255 MI 315 MI 450 MI 510 MI 630 Demanda de calefacción 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 28 32 36 40 44 Temperatura aire exterior (ºC) Potencia frigorífica (kW) ILD 350Z ILD 400Z ILD 450Z ILD 500Z ILD 600Z ILD 753Z ILD 300Z ILD 250Z ILD 200Z Demanda de refrigeración Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 55 Figura 8.9. Bomba de calor AQUACIAT de Ciatesa En el caso de este equipo, el modelo que cubre las necesidades tanto de refrigeración como de calefacción para el edificio en estudio es el modelo ILD 600Z. Se puede observar que para temperaturas superiores a 42˚C la potencia frigorífica suministrada no es suficiente. Se ha optado por esta opción porque temperaturas tan altas no se alcanzan en la localidad de Andorra y debido a ello el encarecimiento producido por la selección de un equipo superior no estaría justificado. 0 20 40 60 80 100 120 140 15 10 5 0 -5 -1 Temperatura aire exterior BH (ºC) Potencia calorífica (kW) ILD 350Z ILD 400Z ILD 450Z ILD 500Z ILD 600Z ILD 753Z ILD 300Z ILD 250Z ILD 200Z Demanda de calefacción 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 25 30 35 40 45 Temperatura del aire de entrada al condensador (ºC) Potencia frigorífica (kW) 30RQS 080 30RQS 090 30RQS 100 30RQS 120 30RQS 140 30RQS 150 30RQS 078 30RQS 070 30RQS 060 30RQS 050 Demanda de refrigeración Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 56 Figuras 8.10. Bomba de calor AQUASNAP de Carrier Atendiendo a las gráficas obtenidas del catálogo del fabricante, el modelo que mejor se ajusta a las necesidades tanto de calefacción como de refrigeración, es el modelo 30RQS 140. - Enfriadoras: Figura 8.11. Enfriadora AQUACIAT de Ciatesa Según la figura 8.11 obtenida del catálogo del fabricante, el modelo de enfriadora que cubre las necesidades frigoríficas para las temperaturas alcanzadas en la localidad de Andorra, es el modelo LD 600Z. 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 -10 -7 0 7 15 Temperatura del aire exterior bulbo seco (ºC) Potencia calorífica (kW) 30RQS 080 30RQS 090 30RQS 100 30RQS 120 30RQS 140 30RQS 150 30RQS 078 30RQS 070 30RQS 060 30RQS 050 Demanda de calefacción 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 28 32 36 40 44 Temperatura del aire de entrada al condensador (ºC) Potencia frigorífica (kW) LD 200Z LD 250Z LD 300Z LD 350Z LD 400Z LD 450Z LD 500Z LD 600Z LD 750Z LD 753Z Demanda de refrigeración Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 57 Figura 8.12. Enfriadora AQUASNAP de Carrier La enfriadora que cubre las necesidades de refrigeración es el modelo 30RBS 140. - Calderas: Figura 8.13. Caldera VITODENS de Viessman La caldera que cubre las necesidades caloríficas es el modelo de 90W. Figura 8.14. Caldera CGB de Wolf En este caso, la caldera que cubre las necesidades de calefacción es el modelo CGB – 68/75. 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 25 30 35 40 45 Temperatura del aire de entrada al condensador (ºC) Potencia frigorífica (kW) 30 RBS 080 30 RBS 090 30 RBS 100 30 RBS 120 30 RBS 140 30 RBS 160 30 RBS 070 30 RBS 060 30 RBS 050 30 RBS 045 Demanda de refrigeración 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temperatura del aire exterior (ºC) Potencia calorífica (kW) 56 W 82 W 90 W 175 W Demanda de calefacción 20 30 40 50 60 70 80 90 100 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Temperatura del aire exterior (ºC) Potencia calorífica (kW) CGB-20 CGB-24 CGB-35 CGB-50 CGB-68/75 CGB-100 Demandad de calefacción Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 64 Figura 8.16. Procedencia de la energía eléctrica por tipo de combustible Luego, las entradas de combustible para la generación de energía eléctrica, acumulan un total de 410182 toneladas equivalentes de petróleo. Casi la mitad del total proviene del gas natural mientras que las energías renovables apenas representan un 12 %. Comparando las entradas de energía a las centrales y las salidas también pueden establecerse los rendimientos para la transformación de cada uno de los combustibles. Así, queda que para la producción de energía eléctrica: Tabla 8.8. Rendimientos de las transformaciones Una vez hallados los rendimientos de cada una de las transformaciones y establecidos los porcentajes de la figura 8.16, puede hallarse un rendimiento medio para la transformación de la energía eléctrica como: η = 100·0,12+37·0,4+47,91·0,41+44,65·0,07 = 49,57% Observando las pérdidas de energía y el consumo final puede establecerse el rendimiento de transformación: Tabla 8.9. Pérdidas de energía eléctrica Procedencia de la energía eléctrica 12% 40% 41% 7% Energías renovables Carbón GN (Ciclo combinado) GN (Cogeneración) Combustible ktep entrada ktep salida rdto. Transform. Energías renovables 47,18 47,18 100,00 Carbón 444,49 164,48 37,00 GN (Ciclo combinado) 351,78 168,54 47,91 GN (Cogeneración) 67,15 29,98 44,65 GN (Total) 418,93 198,52 47,39 Total 8,747 Pérdidas durante la transformación (ktep) 2,970 5,777 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 65 Tabla 8.10. Consumo final de la energía eléctrica Por lo tanto: η = (400,795/(400,795 + 8,747))·100 = 97,9 % Así, se tiene que el rendimiento medio para la transformación eléctrica es: η = 49,57·0,979 = 48,53% Estos rendimientos calculados anteriormente se utilizan en el análisis energético para elegir los diferentes equipos de producción de potencia frigorífica y calorífica. Una vez establecida la procedencia de la energía eléctrica, se pasa a determinar las emisiones de contaminante de cada tipo de combustible. Para ello el IDAE establece una serie de factores de emisión como puede comprobarse en la siguiente tabla: Tabla 8.11. Factores de emisión para el año 2010 publicados por el IDAE (ELECTRICIDAD) Las centrales termoeléctricas convencionales de Teruel utilizan como combustible el lignito negro al que le corresponde un factor de emisión de 1,09 tCO 2 /MWh. En el caso de la cogeneración se estima un factor de emisiones medio de (0,42+0,37+0,46+0,35)/4 = 0,40 tCO 2 /MWh. Teniendo en cuenta los porcentajes obtenidos en la figura 8.16 y los datos de la tabla 8.11 se puede estimar un factor de emisión medio para la provincia de Teruel: FE MEDIO = 0,40·1,09 + 0,12·0,00 + 0,07·0,40 + 0,41·0,38 = 0,62 tCO 2 /MWh De forma análoga se halla el factor de emisiones del gas natural, combustible utilizado en las calderas de gas de condensación. Para este caso el IDAE facilita la siguiente tabla: exportación industria transportes agricultura total 319,689 36,509 1,001 2,143 400,79541,453 Salidas electricidad (ktep) residencial/comercial Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 66 Tabla 8.12. Factores de emisión para el año 2010 publicados por el IDAE (COMBUSTIBLES) A partir de esta tabla se obtiene que para el gas natural el factor de emisión sea de 2,34 tCO 2 /tep. Teniendo en cuenta que 1 tCO 2 = 1000 kg CO 2 y que 1 tep = 910 Nm 3 , se obtiene que el factor de emisión del GN es de 2,57 kgCO 2 /Nm 3 . 8.3.3. Análisis energético Para la realización del análisis energético se parte de la hipótesis de una hora con demanda máxima. Del balance energético se obtienen una serie de parámetros que se muestran en las siguientes tablas: - Para calefacción: Tabla 8.13. Parámetros de calefacción A partir de estos datos se obtiene: Tablas 8.14. Análisis energético invierno para una hora con demanda máxima - Para refrigeración: Tabla 8.15. Parámetros de refrigeración Necesidades de calefacción (kWh) 69,19 PCI gas natural (kJ/Nm 3 )39900 Rendimiento medio de la electricidad (%) 48,5 Emisiones de CO 2 promedio en Teruel (kgCO 2 /kWh) 0,62 Emisiones de CO 2 gas natural (kgCO 2 /Nm 3 )2,57 CALEFACCIÓN Rdto. Est. Q (kWh) Weléc. (kWh) Nm 3 GN kg CO 2 En. Pri. consumida (kWh) 1,09 69 0,00 5,73 14,72 63,47 Caldera de gas SCOP Q (kWh) Weléc. (kWh) Nm 3 GN kg CO 2 En. Pri. consumida (kWh) 2,78 69 24,92 0,00 31,84 51,35 Bomba de calor aire - agua Necesidades de refrigeración (kWh) 86,31 PCI gas natural (kJ/Nm 3 )39900 Rendimiento ciclo combinado y cogeneración (%) 48,5 Emisiones de CO 2 promedio en Teruel (kgCO 2 /kWh) 0,62 Emisiones de CO 2 gas natural (kgCO 2 /Nm 3 )2,57 REFRIGERACIÓN Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 67 A partir de estos datos se obtiene: Tablas 8.16. Análisis energético verano para una hora con demanda máxima Para poder analizar los resultados con mayor rapidez y más claramente se ha desarrollado la siguiente gráfica a modo de resumen en la que se muestran los resultados para verano e invierno: Figura 8.17. Comparación energética de los equipos para una hora con demanda máxima 9. Descripción de la selección 9.1. Solución adoptada Para el lazo primario, tras analizar los resultados de los apartados anteriores se resuelve que la opción más adecuada es caldera para calefacción y enfriadora aire – agua para refrigeración ya que esta opción emite menos kg de CO 2 a la atmósfera. Además, esta opción permite seleccionar equipos que se ajusten mejor a las necesidades de calefacción y refrigeración ya que la bomba de calor hay que dimensionarla para el régimen de mayor carga pudiendo quedar sobredimensionada para el otro régimen. Otras razones son que debido a la gran variación de la climatología en la zona de ubicación del edificio, la bomba de calor no puede alcanzar un rendimiento óptimo en invierno. La opción elegida del lazo secundario para la climatización del edificio ha sido sistema agua – aire principalmente por la mejor transferencia de calor del agua frente al aire y por las necesidades de ventilación (véase 7.7). Además estos sistemas presentan las siguientes ventajas [13]: - Permite control individualizado de temperatura a bajo coste. SEER Q (kWh) Weléc. (kWh) Nm 3 GN kg CO 2 En. Pri. consumida (kWh) 4,14 86 20,86 0,00 26,65 42,98 Enfriadora aire - agua SEER Q (kWh) Weléc. (kWh) Nm 3 GN kg CO 2 En. Pri. consumida (kWh) 3,14 86 27,50 0,00 35,13 56,66 Bomba de calor aire - agua 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 Caldera + Enfriadora Bomba de calor aire - agua kg CO2 para una hora con demanda máxima REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 68 - El sistema de distribución requiere menos espacio que un sistema “todo aire”. El conducto de retorno de aire puede en algunos casos eliminarse o combinarse con el sistema de aire de retorno de otras zonas del edificio como las zonas interiores. - Los procesos de deshumidificación, filtración y humidificación pueden realizarse en una unidad separada del edificio acondicionado. - El local puede calentarse sin utilizar el sistema de aire mediante el circuito secundario de agua. En edificios no ocupados durante la noche se elimina el sistema de ventilación: así, si se necesita una calefacción de emergencia, su potencia es menor que en la mayoría de los sistemas todo aire. 9.2. Selección de los equipos de producción Régimen de calefacción: Para la producción térmica se instala una caldera de condensación alimentada con gas natural y acompañada de chimenea de acero inoxidable de 100 mm de diámetro para la correcta evacuación de humos instalada según catálogo del fabricante. La caldera seleccionada a de poseer al menos unos rendimientos del 98 % y del 109 % sobre el poder calorífico inferior y el poder calorífico superior respectivamente. Así mismo, ha de ser capaz de suministrar una potencia térmica nominal de 69,19 kW. Las dimensiones de ésta no suponen un problema pues se dispone de espacio suficiente en la sala de máquinas situada en la terraza de la segunda planta. Tanto el modelo Vitodens 200-W a 90W de Viessmann como el modelo CGB 68/75 de Wolf utilizados en el anterior estudio de alternativas reúnen todas las características necesarias no siendo esto una restricción para la instalación equipos de otros fabricantes, siempre que estos posean unas características similares. Régimen de refrigeración: Para la producción de frío se instala una enfriadora por compresión condensada por aire que cubra las necesidades de 86,31 kW. Los compresores han de ser de tipo scroll para obtener un buen rendimiento de la instalación. Un rendimiento estacional inferior a 4,14 no asegura que se cumplan los cálculos de emisiones de CO 2 realizados en el estudio de alternativas. Para el correcto funcionamiento de la instalación se puede instalar el modelo Aquasnap 30RBS 140 de Carrier con el que se ha realizado el estudio de alternativas o un Figura 9.1. Caldera de condensación Vitodens de Viessman Figura 9.2. Enfriadora AquaSnap de Carrier Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 69 equipo de otro fabricante con unas características similares. La enfriadora se instala en la terraza de la planta segunda, fuera de la sala de máquinas (véase documento planos). 9.3. Conexión entre sistema primario y secundario La conexión entre los sistemas de producción y distribución es posible realizarla mediante diferentes técnicas: - Intercambiador de placas - Botella rompe-presiones - Conexión directa La opción elegida en este caso es la de intercambiador de placas como técnica de conexión, ya que, aunque la eficacia en la transferencia de energía entre los dos sistemas es algo menor que con las otras técnicas, al ser los dos sistemas independientes, hay mayor seguridad en caso de avería de uno de ellos. Se instalan intercambiadores de placas con un tamaño dependiente del caudal de agua circulante para el intercambio. Los fabricantes facilitan tablas para la selección del modelo en función del caudal máximo de agua. En el apartado 11.1 se especifican los caudales de agua con los que funciona la instalación y la descripción del método utilizado para hallarlos. Tomando como ejemplo el modelo ITEX de CIAT de la figura, para un caudal de 14,9 m 3 /h (véase apartado 11.1) bastaría con el modelo PBW 8 que admite un caudal máximo de 19 m 3 /h. Se puede instalar modelos de otros fabricantes siempre que estos cumplan con los requisitos citados. Los intercambiadores se instalan dentro de la sala de máquinas, situada ésta en la segunda planta. 9.4. Selección de las unidades de tratamiento de aire Para cumplir con el mínimo de ventilación exigido por el RITE (véase 7.7) se ha elegido la instalación de climatizadoras. Se denominan así a los aparatos que mueven el aire y lo tratan para conseguir adecuar sus características a las necesidades específicas de una instalación [13]. La elección de estos equipos se basa en las necesidades de aportar aire de ventilación así como en el buen rendimiento de estos equipos al trabajar junto con calderas de condensación Figura 9.3. Intercambiador de placas ITEX de Ciat Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 70 ya que la temperatura de trabajo es baja y esto permite aprovechar la condensación de los gases de escape. En el presente proyecto las climatizadoras se denominarán indistintamente como climatizadoras, unidades de tratamiento de aire o UTAs. La elección de diseño ha sido: colocar una UTA para cada zona, es decir, una para el teatro por poseer este un horario muy particular y otra unidad para el resto de los espacios. Para la correcta selección de los equipos a de consultarse el catálogo de fabricante. A modo de ejemplo se ha seguido en este apartado el catálogo UTA KS50 de Schako no constituyendo esto una condición restrictiva para la instalación de equipos de otros fabricantes siempre que estos posean unas características similares. La instalación se realiza en la zona libre de la terraza situada en la segunda planta, el acceso a dicha terraza se realiza desde la biblioteca. La distribución de estos equipos en el espacio puede consultarse en el documento planos. La unidad básica consta de una sección de baterías de intercambio térmico, grupos motoventiladores, sección de filtrado y secciones de entrada y salida de aire. La carcasa del equipo está formada por un bastidor autoportante, esquinas, junta de estanquidad perimetral y paneles de cierre tipo sándwich. La unidad se completa con puertas, de la misma ejecución de los paneles, dotadas de bisagras y manetas de apertura rápida. El tamaño de la climatizadora varía en función del caudal de aire a mover. En el apartado 10.1 se hallan los caudales de impulsión a mover por cada UTA. Según el diagrama facilitado por el fabricante a estos caudales de aire les corresponden los siguientes tamaños de climatizadora: Figura 9.4. Unidad de Tratamiento de Aire KS50 de Schako Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 71 Figura 9.5. Diagrama de selección por caudal Tabla 9.1. Selección de las climatizadoras La carga a vencer por cada climatizadora viene del cálculo de carga térmica de cada una de las zonas a las que cubre, como se aprecia en la anterior tabla. Haciendo esta división de la carga total (véase tabla 7.13) queda: Tabla 9.2. Carga térmica a vencer por las UTAs La composición de las UTAs y las partes que las integran son las siguientes: Figura 9.6. Composición de las UTAs Para el dimensionado de las baterías se tiene en cuenta el salto entálpico del caudal de aire que las atraviesa para pasar de las condiciones de mezcla (exterior + recirculado) hasta las condiciones de impulsión. Los datos a utilizar son el caudal de aire que las atraviesa y las condiciones en los puntos previo y posterior de las baterías, denominados BF o BC según Zona Denominación Caudal (m 3 /h) Modelo UTA Teatro UTA 1 17984 18 x 15 Escaleras+Aseos+Salas+Despachos UTA 2 19861 18 x 15 REF (W) CAL (W) UTA 1 38662 -32914 UTA 2 47647 -36272 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 72 corresponda a la batería de frío o la batería de calor y MEZCLA correspondiente al estado de mezcla de la corriente exterior y la corriente recirculada. Para hallar el punto de MEZCLA se realiza un balance de masa con los caudales másicos de las corrientes que lo forman (apartado 10.1). Los resultados obtenidos son: Tabla 9.3. Datos para el dimensionado de las baterías Tabla 9.4. Potencia de las baterías La selección de los filtros viene marcada por la Instrucción Técnica 1.1.4.2.4. “Filtración del aire exterior mínimo de ventilación” del RITE en la que aparece la siguiente tabla: Tabla 9.5. Clases de filtración En la tabla aparecen filtros previos y filtros finales. Los previos se emplean para mantener limpios los componentes de las unidades de ventilación y tratamiento de aire, así como alargar la vida útil de los filtros finales. Estos prefiltros se instalan en la entrada del aire exterior a la unidad de tratamiento, así como en la retirada del aire de retorno por lo que cada UTA cuenta con dos de estos filtros. Los filtros finales se instalan después de la sección de tratamiento y, cuando los locales servidos sean especialmente sensibles a la suciedad, después del ventilador de impulsión procurando que la distribución de aire sobre la sección de filtros sea uniforme. Cada UTA cuenta con uno de estos filtros. Como se ha comentado anteriormente, al edificio en estudio le corresponde una ODA 2. Además en el edificio se cuenta con zonas con IDA 2 e IDA 3 (véase apartado 7.7) por lo que desde el punto de vista más desfavorable, los filtros a instalar son F6 como filtros previos y F8 como filtros finales. En el catálogo del fabricante aparecen una tabla con la pérdida de presión correspondiente a cada filtro en función del caudal de aire que lo atraviesa. Notar que hay un filtro previo al que le atraviesa el caudal de aire exterior, otro filtro previo al que le atraviesa el T sBF (ºC) T sMEZ (ºC) W BF (kg/kgas) W MEZ (kg/kgas) T sBC (ºC) T sMEZ (ºC) 15,5 27,9 11,0 11,0 25,0 15,2 16,5 28,2 11,4 10,9 25,0 16,6 REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN Equipo Q BF,SEN (kW) Q BF,LAT (kW) Q BF (kW) Q BC (kW) UTA 1 -44,77 0,00 -44,77 53,73 UTA 2 -54,17 2,32 -51,85 50,50 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 73 caudal de aire de retorno y al filtro final le atraviesa el caudal de impulsión. Teniendo esto en cuenta queda: Tabla 9.6. Selección de los filtros Para la recuperación de calor se selecciona un recuperador de placas estáticas aire – aire. Estos recuperadores, a diferencia de los rotativos, no mezclan las corrientes de entrada y salida, por lo que son más seguros desde el punto de vista de la salubridad. Si bien es cierto que la eficiencia es menor que en los recuperadores rotativos, los estáticos, no requieren de energía eléctrica para hacerlos funcionar, así como menores costes de mantenimiento y menor inversión inicial. La selección del recuperador de calor viene fijada por las restricciones establecidas por el RITE (véase apartado 7.8). El fabricante facilita tablas en las que se puede consultar la eficiencia y la pérdida de carga de los recuperadores de calor en función del caudal que las atraviesa. De estas tablas se obtienen los siguientes datos donde se comprueba que cumplen con el RITE: Tablas 9.7. Características del recuperador de calor La selección de los ventiladores depende de la pérdida de carga producida en la instalación y se puede consultar en el apartado 10.3. 9.5. Selección de los elementos de distribución Incluyen el conjunto de tuberías y conductos que distribuyen el agua o el aire respectivamente, fríos o calientes, a los distintos lugares donde se necesiten [8]. Se instala conducto de chapa galvanizada con aislamiento exterior, por ser más resistente y duradero que el de otros materiales. Además su limpieza es más sencilla, proporciona mejor Equipo Filtro Posición Caudal (m 3 /h) F6 compacto Previo 6480 F6 compacto Previo 14387 F8 compacto Final 17984 F6 compacto Previo 5389 F6 compacto Previo 15889 F8 compacto Final 19861 UTA 1 UTA 2 Equipo ε (%) ∆ P (Pa) ε (%) ∆ P (Pa) UTA 1 51 101 52 99 UTA 2 57 88 58 100 REFRIGERACIÓN expulsión impulsión Equipo ε (%) ∆ P (Pa) ε (%) ∆ P (Pa) UTA 1 51 100 49 110 UTA 2 55 92 55 99 CALEFACCIÓN expulsión impulsión Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 80 Para su cálculo se ha seguido el método de cálculo indicado en la norma UNE 100155- 2004 “Climatización. Diseño y cálculo de sistemas de expansión” según la cual: Ecuación 9.3. Dónde: - V t es el volumen total del vaso de expansión - V es el contenido total de agua en el circuito - C e es el coeficiente de dilatación del fluido - C p es el coeficiente de presión del gas Para hallar el coeficiente de dilatación del fluido se aplica: Ecuación 9.3. Donde: - t es la temperatura media del circuito (˚C) Dando valores a la temperatura queda: Tabla 9.11. Valor del coeficiente de dilatación Para hallar el cálculo del coeficiente de presión del gas: Ecuación 9.4. Con: - PM es la presión máxima, es decir, presión de tarado (fabricante) – presión atmosférica Temperatura (ºC) Ce Ce (%) 30 0,00327 0,33 40 0,00656 0,66 50 0,01050 1,05 60 0,01508 1,51 70 0,02032 2,03 80 0,02620 2,62 90 0,03273 3,27 100 0,03990 3,99 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 81 - Pm es la presión mínima, esto es, presión estática, que a su vez es, presión manométrica + presión atmosférica En los circuitos de enfriadora – intercambiador enf. e intercambiador enf. – UTAs, la variación de temperatura pequeña, además la temperatura es baja (de 7˚C a 12˚C) por lo que se decide que no es necesario instalar vasos de expansión en estos circuitos. Para los circuitos de agua caliente queda: Tabla 9.12. Selección de los vasos de expansión Tanto la instalación de los vasos de expansión como de los depósitos de inercia, se puede consultar en el documento planos del presente proyecto. 10. Cálculo de conductos La red de conductos es la encargada de transportar el aire de ventilación y de extracción por el edificio con el objeto de que el aire presente unas propiedades adecuadas para crear un entorno confortable a los usuarios de los locales. La velocidad del aire en el espacio ha de ser la adecuada para que no cree molestias a los ocupantes de la sala. Además, el nivel sonoro de los difusores ha de ser limitado para mantener el nivel de confort exigido (véase 7.4). 10.1. Condiciones de impulsión El aire de impulsión experimenta una transformación desde las condiciones de impulsión (IMP) hasta las condiciones de retorno (RET), como se muestra en el ejemplo de la figura 10.1. La recta que une los puntos de impulsión y de retorno se denomina recta operativa del local o recta de maniobra. Circuito V circuito (l) Tª med (ºC) Ce Cp Vt vaso (l) Modelo Caldera - Intercambiador cal. 297,45 40 0,00656 4 7,81 NG 8/6 Intercambiador cal. - UTAs 448 40 0,00656 4 11,76 NG 12/6 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 82 Figura 10.1. Proceso psicrométrico que tiene lugar en un local La potencia térmica total puesta en juego en esta transformación viene dada por la diferencia de entalpías entre ambos estados: Q TOT = m AS IMP ·(h IMP – h RET ) La ecuación anterior puede descomponerse de manera aproximada en un término vinculado únicamente al cambio de temperatura (calor sensible) y otro vinculado únicamente al cambio en el contenido de humedad (calor latente), quedando: Q TOT = m AS IMP ·C P ·(T S IMP – T S RET ) + m AS IMP ·C LV ·(W IMP – W RET ) Se supone que el aire de la zona está bien mezclado, de manera que las condiciones de retorno serán las mismas que la de la zona: T S ZON = T S RET W ZON = W RET Para mantener las condiciones deseadas en la zona la transformación no puede ser cualquiera. La combinación de caudal (m AS IMP ), temperatura (T S IMP ) y humedad específica (W IMP ) del aire de impulsión que recibe la zona debe ser la adecuada para combatir sus cargas sensible Q SEN y latente Q LAT . Q SEN = m AS IMP ·C P ·(T S IMP – T S ZON ) Q LAT = m AS IMP ·C LV ·(W IMP – W ZON ) En las ecuaciones anteriores: - C P es el calor específico del aire húmedo = 1,024 (kJ/kgK) - C LV es el calor latente de cambio de fase del agua = 2501 (kJ/kg) - h IMP es la entalpía del aire de impulsión (kJ/kg) - h RET es la entalpía del aire de retorno (kJ/kg) - m AS IMP es el caudal de impulsión (kg aire seco/s) Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 83 - Q LAT es la potencia latente cedida o ganada por el aire de impulsión (kW) - Q SEN es la potencia sensible cedida o ganada por el aire de impulsión (kW) - Q TOT es la potencia total cedida o ganada por el aire de impulsión (kW) - T S IMP es la temperatura seca del aire de impulsión (˚C) - T S ZON es la temperatura seca del aire de la zona (˚C) - T S RET es la temperatura seca del aire de retorno (˚C) - W IMP es la humedad específica del aire de impulsión (kg agua/kg aire seco) - W ZON es la humedad específica del aire de la zona (kg agua/kg aire seco) - W RET es la humedad específica del aire de retorno (kg agua/kg aire seco) Como se conocen las cargas y las temperaturas y humedad específica de la zona, en las ecuaciones anteriores hay tres variables y dos ecuaciones, de manera que queda un grado de libertad. Para solucionar este problema se impone una temperatura de impulsión (T S IMP ) constante, y se varía el caudal en la cuantía necesaria para satisfacer las cargas: En el caso de tener carga sensible y latente (refrigeración) queda: T S IMP = constante → m AS IMP = Qlat (h,imp - h,ret) En el caso de tener únicamente carga sensible (calefacción) queda: T S IMP = constante → m AS IMP = Qsen Cp·(Ts imp-Ts zon) La regla de diseño habitual para aplicaciones de confort es tomar un diferencial de temperaturas entre 8 K y 12 K en sistemas de difusión por mezcla y de 4 K en sistemas de difusión por desplazamiento, para el funcionamiento en condiciones de refrigeración. En calefacción serían aceptables diferenciales del orden de 4 K [6]. En el caso de refrigeración, al tener carga sensible y latente, hay que hallar la entalpía de impulsión, para ello, a partir de la estimación de la demanda, se halla el factor de calor sensible. Uniendo el polo del diagrama psicrométrico con la escala del factor sensible se halla la recta de acción o recta de maniobra del local. Fijando las condiciones interiores y trazando una paralela a la recta de maniobra que corte a la temperatura de impulsión se hallan las condiciones de impulsión. Para cada una de las unidades de tratamiento de aire del edificio queda: Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 84 Figura 10.2. Condiciones de impulsión de la UTA 1 Figura 10.3. Condiciones de impulsión de la UTA 2 Los datos extraídos de los diagramas psicrométricos y de las ecuaciones anteriores para refrigeración y calefacción respectivamente son: Tabla 10.1. Variables de cálculo del régimen de refrigeración Tabla 10.2. Variables de cálculo del régimen de calefacción ZONA FCS Ts,int (ºC) HRint (%) h,int (kJ/kg) Ts,imp (ºC) HRimp (%) h,imp (kJ/kg) Teatro - UTA1 0,74 26 60 58 18 89 47 Resto - UTA 2 0,79 27 55 58,5 19 82 48 ZONA FCS Ts,int (ºC) HRint (%) h,int (kJ/kg) Ts,imp (ºC) HRimp (%) h,imp (kJ/kg) Teatro - UTA1 1 20 40 34 26 28 41,5 Resto - UTA 2 1 20 50 36,5 26 34 45 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 85 Con estos datos y aplicando las ecuaciones para refrigeración y calefacción respectivamente se obtiene: Tabla 10.3. Caudal de impulsión para el régimen de refrigeración Tabla 10.4. Caudal de impulsión para el régimen de calefacción La carga total empleada para el cálculo es la que corresponde a cada UTA (véase tabla 9.2). Lógicamente, para el dimensionado de los conductos, los resultados relevantes son los de calefacción ya que son valores mayores que los de refrigeración. En el caso de dimensionar con los resultados de refrigeración, la red de conductos quedaría pequeña para el régimen de invierno. Como se ha comentado en apartados anteriores, para evitar infiltraciones, se obliga a retornar un 20% menos de aire que el impulsado creando así un estado de sobrepresión en el edificio. Teniendo esto en cuenta además de los caudales mínimos de ventilación exigidos por el RITE (véase apartado 7.7) y aplicando balances de materia entre los puntos correspondientes se haya el resto de caudales. La nomenclatura utilizada se puede consultar en la siguiente figura: Figura 10.4. Nomenclatura de los caudales de aire Tabla 10.5. Caudales de aire de las UTAs ZONA ∆h (kJ/kg) Q TOT (kW) m,imp (kgas/s) Teatro - UTA1 11 38,66 3,51 Resto - UTA 2 10,5 47,65 4,54 ZONA ∆T (ºC) Q TOT (kW) m,imp (kgas/s) Teatro - UTA1 6 32,91 5,36 Resto - UTA 2 6 36,27 5,90 ZONA ve,aire (m 3 /kgas) m,imp (m 3 /s) m,ext (m 3 /s) m,ret (m 3 /s) m,rec (m 3 /s) m,exp (m 3 /s) Teatro - UTA1 0,9325 5,00 1,80 4,00 3,20 0,80 Resto - UTA 2 0,9345 5,52 1,50 4,41 4,02 0,39 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 86 10.2. Dimensionado y cálculo de la pérdida de carga Se realiza el cálculo de conductos de la instalación de climatización atendiendo al Documento Técnico de Instalaciones en la Edificación “DTIE 5.01 Cálculo de conductos” [11]. Se utiliza el método de perdida de carga constante, por lo que será necesario equilibrar la instalación. Se ha elegido este método debido a que la experiencia demuestra que es el más adecuado para el cálculo de conductos de impulsión de baja velocidad, retorno y ventilación. El método se basa en fijar para cualquier tramo de la red de conductos una pérdida de carga constante por metro, normalmente en torno a 1 Pa/m (>>0,1 mm.c.a./m) A partir de esta definición, y mediante la siguiente ecuación, se tiene el diámetro en circular que debe tener el conducto en cada tramo, (ya que se conoce el caudal que se desea que circule por cada tramo, a la vista del que debe salir por cada boca y la estructura de la red de conductos). Ecuación 10.1. Con: - α: valor que depende del material utilizado - (P A – P B /L): pérdida de presión por metro en cualquier tramo (Pa/m) - Q i : caudal circulante en el tramo i (m 3 /s) - D i : diámetro del conducto en el tramo i (m) El valor de α se obtiene de la siguiente tabla [11]: Tabla 10.6. Valor de rugosidad absoluta y α para distintos materiales En caso de utilizar conductos rectangulares se obtienen sus dimensiones mediante la siguiente expresión: Ecuación 10.2. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 87 Donde a y b son: Figura 10.5. Dimensiones conductos rectangulares Y sus velocidades se obtienen si más que realizar el siguiente cociente entre el caudal y la sección del conducto rectangular: Ecuación 10.3. Para las instalaciones que nos ocupan (climatización), se puede emplear la siguiente expresión para la determinación de las pérdidas de presión en conductos circulares: Ecuación 10.4. Donde: - P A – P B : pérdida de presión por rozamiento (Pa) - α: valor que depende del material utilizado - L: longitud real del tramo (m) - v: velocidad del tramo (m/s) - D H : diámetro hidráulico del tramo (m) La pérdida de carga en singularidades se calcula mediante los coeficientes de pérdida dinámica (C) de los diferentes tramos. Dicho coeficiente se obtiene de las tablas correspondientes del DTIE 5.01 y se pueden consultar en el anexo F del presente proyecto. Una vez sabidos todos los coeficientes de todos los accesorios se realiza el sumatorio de coeficientes para cada tramo. Con este sumatorio se halla una longitud equivalente del siguiente modo: L equivalente = 60·C tramo ·D H1,22 Sumando esta longitud equivalente a la longitud del conducto se obtiene la longitud total, que multiplicada por la pérdida de presión por metro, da como resultado la variación de presión total. Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 88 La pérdida de carga total obtenida en los ramales se puede consultar en las siguientes tablas: Tablas 10.7. Pérdidas de carga totales en los conductos Además de estas pérdidas producidas en el recorrido del aire también se producen pérdidas al atravesar las climatizadoras. La pérdida de carga producida al atravesar cada componente de la UTA se puede consultar en el catálogo del fabricante. Por ejemplo, para los modelos de Schako, se obtiene: Al atravesar las baterías: Tabla 10.8. Pérdida de carga en las baterías Planta Rama ∆P cond,horiz ∆P cond,vert ∆P distribución ∆P TOTAL (Pa) H - N 55 8 45 108 H - T 55 8 54 117 J - M 24 5 13 42 J - O 24 5 13 42 Semisótano Baja IMPULSIÓN UTA 1 Planta Rama ∆P cond,horiz ∆P cond,vert ∆P distribución ∆P TOTAL (Pa) G - K 46 11 27 84 G - S 49 11 54 114 Baja E - F 25 6 0 31 Semisótano RETORNO UTA 1 Planta Rama ∆P cond,horiz ∆P cond,vert ∆P distribución ∆P TOTAL (Pa) Semisótano A - G 100 9 39 148 Baja A - I 83 5 60 148 A - K 41 2 32 74 A - 9 70 2 40 111 A - 11 49 2 20 71 A - J 128 0 46 173 A - L 95 0 13 108 Entrecubierta A - D 44 3 24 71 Segunda Primera IMPULSIÓN UTA 2 Planta Rama ∆P cond,horiz ∆P cond,vert ∆P distribución ∆P TOTAL (Pa) Semisótano A - F 151 10 32 194 Baja A - D 132 8 21 161 A - G 99 1 30 130 A - O 89 1 39 128 Segunda A - J 71 0 70 141 Primera RETORNO UTA 2 BF BC Equipo Filas ∆P (Pa) ∆P (Pa) UTA 1 3 93 52 UTA 2 3 93 52 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 89 Al atravesar los filtros: Tabla10.9. Pérdida de carga en los filtros Al atravesar los recuperadores de calor sensibles: Tabla10.10. Pérdida de carga en los recuperadores En el anexo F pueden observarse los distintos resultados de cálculo. La distribución de la red de conductos así como la posición de los difusores y las rejillas puede consultarse en el documento planos del presente proyecto. 10.3. Selección del grupo motoventilador y equilibrado del sistema Una vez conocidas la pérdida de carga tanto de los circuitos de impulsión y de retorno como de los equipos, pasan a elegirse los ventiladores y a equilibrar el sistema. Una vez dimensionada la red, para que por ella circule el caudal total propuesto, se ha de cumplir que el ventilador posea una presión total igual a la mayor pérdida de presión total de todas las ramas de impulsión y lo mismo para el retorno. Además ha de cumplirse que por todos los difusores salgan los caudales deseados para que el sistema quede equilibrado, para ello, la presión total requerida por todas las ramas de impulsión ha de ser la misma. De no ser así se deberán añadir diafragmas, rejillas, o compuertas de regulación en cada uno de los tramos que dan a difusores. Sumando las máximas pérdidas de los circuitos de impulsión y retorno (véase tablas 10.7) y las pérdidas ocasionadas por los componentes de las climatizadoras (véase apartado 10.2) queda: Tabla 10.12. Selección de los ventiladores Equipo Filtro Posición Caudal (m 3 /h) ∆P (Pa) F6 compacto Previo 6480 40,3 F6 compacto Previo 14387 55,0 F8 compacto Final 17984 100,0 F6 compacto Previo 5389 40,3 F6 compacto Previo 15889 55,0 F8 compacto Final 19861 100,0 UTA 1 UTA 2 exp. imp. exp. imp. Equipo ∆ P (Pa) ∆ P (Pa) ∆ P (Pa) ∆ P (Pa) UTA 1 101 99 100 110 UTA 2 88 100 92 99 REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN Equipo Ventilador ∆P conductos (Pa) ∆P componentes (Pa) Caudal (m 3 /h) ∆P TOTAL (Pa) Impulsión 117 276,15 17984 393 Retorno 114 276,15 14387 390 Impulsión 173 265,65 19861 439 Retorno 194 265,65 15889 459 UTA 1 UTA 2 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 96 propiedades de atenuación acústica (hasta 30 dB), fabricado con espuma elastomérica a base de caucho sintético; el aislante instalado es ARMAFLEX AC o similar. El espesor correspondiente a cada tramo de tubería viene definido por las tablas pertenecientes a la IT 1.2.4.2.1.2. “Procedimiento simplificado” del RITE que pueden consultarse en el anexo G del presente proyecto. A partir de estas tablas, se obtiene: Tabla 11.9. Espesor del aislamiento de las tuberías *La distribución de las ramas puede consultarse en el documento planos del presente proyecto. 12. Medidas de ahorro de energía Ahorrar energía ha dejado de ser ya una opción para convertirse en una necesidad. La producción y el consumo de energía son una de las causas principales de la contaminación atmosférica y utilizarla eficazmente es, en muchos casos, la alternativa más efectiva y económica para la protección medio ambiental [12]. El elevado coste actual de la energía y su impacto en el medio ambiente, es ya, en sí mismo, un motivo suficiente para que se trate de reducir el consumo energético de las instalaciones existentes en los edificios no industriales, empleado, por ejemplo, para climatización [12]. Así en el año 2002 en la Unión Europea aparece publicada la Directiva 2002/91/CE de Eficiencia Energética de los edificios, cuyo objetivo es fomentar la eficiencia energética en los edificios de la Comunidad. De la transposición de esta directiva en España resulta el Código Técnico de la Edificación (CTE) y Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) [6]. Los sistemas de climatización sostenibles en edificios según el RITE tienen que diseñarse y funcionar para alcanzar un balance adecuado en términos de confort, calidad del ambiente interior (I.E.Q.), bajo consumo energético e impacto medioambiental, siendo uno de los aspectos destacables la eficiencia energética [6]. En los apartados 12.1 y 12.2 pasan a describirse las posibles opciones para ahorrar energía tanto en la demanda como en los sistemas de climatización. En el apartado 12.3 se establecen las medidas adoptadas de las previamente descritas. Rama* Frío/Caliente Ext/Int D ext (mm) Tª máx (ºC) e aislam . (mm) AC Frío Interior 80 >10 30 CA Frío Interior 80 >10 30 BD Caliente Interior 50 40…60 30 DB Caliente Interior 50 40…60 30 CE Frío Exterior 65 >10 50 EC Frío Exterior 65 >10 50 DE Caliente Exterior 65 40…60 40 ED Caliente Exterior 65 40…60 40 CF Frío Exterior 65 >10 50 FC Frío Exterior 65 >10 50 DF Caliente Exterior 65 40…60 40 FD Caliente Exterior 65 40…60 40 Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 97 12.1. Ahorro de energía de la demanda Para llegar a reducir la energía demandada por el edificio se pueden llevar a cabo una serie de medidas. Una parte importante de la energía que se puede ahorrar viene de la parte correspondiente al estudio arquitectónico, mediante la correcta elección de la forma del edificio, orientación y distribución interior para el aprovechamiento de la luz natural, etc. La parte arquitectónica esta fuera del alcance de este proyecto, luego estas medidas quedan descartadas para reducir la demanda. Lo que sí está al alcance del presente estudio son medidas como la mejora de los cerramientos mediante el aislamiento de superficies en contacto con el suelo, de cubiertas y de fachadas. Otra medida importante para reducir la demanda es la instalación de elementos de sombra en los cerramientos semitransparentes. En el apartado 12.3 se describen las medidas estudiadas y las medidas adoptadas para ahorrar energía en la demanda. 12.2. Ahorro de energía en los sistemas de climatización Las medidas de ahorro aquí incluidas se centran en sustituir los procesos de generación de calor y frío tradicionales por otros más eficaces, minimizar las pérdidas por distribución en tuberías y conductos optimizando los consumos energéticos de los sistemas de impulsión y finalmente, aprovechar las oportunidades que ofrecen algunos sistemas que reducen el consumo de energía convencional. 12.2.1. Ahorro en generación de calor y frío En cuanto al ahorro en generación de calor y frío, como se ha visto en el estudio de alternativas, la elección de una caldera de condensación frente a calderas convencionales o de baja temperatura es una medida de ahorro ya que en estas calderas el rendimiento estacional es más elevado por recuperar parte del calor de la combustión con el calor latente del vapor de agua contenido en los humos de escape. Se aprovecha por tanto el poder calorífico superior del combustible por lo que al calcular el rendimiento respecto al PCI como en el resto de calderas se obtienen rendimientos superiores al 100%. 12.2.2. Ahorro en distribución En lo referente al ahorro en distribución. La energía generada en el lazo primario debe ser llevada mediante tuberías para el agua y conductos para el aire hasta los locales a acondicionar. Las medidas a tomar en distribución son minimizar el consumo de los sistemas de impulsión y retorno, es decir, hacer funcionar a las bombas y los ventiladores en un punto de funcionamiento dentro de la zona de rendimiento óptimo y minimizar las pérdidas energéticas por aislamiento (tuberías y conductos). Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 98 La principal y más obvia medida de ahorro en este punto es el correcto dimensionamiento y adecuada elección de materiales en el sistema de distribución. Otra medida importante es el aislamiento del sistema de distribución para reducir las pérdidas por conducción. Para reducir el consumo de energía eléctrica en bombas y ventiladores, uno de los sistemas más eficaces es la regulación por variación de frecuencia. Variando la frecuencia de la alimentación a los motores se ajusta el flujo de impulsión necesario que depende a su vez de las cargas térmicas a vencer en los locales. 12.2.3. Ahorro en sistemas de climatización Dentro de este apartado se encuentra el sistema de enfriamiento gratuito por aire exterior o “free – cooling”. Consiste en utilizar el aire exterior, solo filtrado, en vez de recircular aire procedente del retorno, por tener el aire unas características energéticas que le hacen más eficiente. Además de reducir el consumo energético, mejora la calidad del aire en el interior de los locales. Para poder variar la proporción de aire recirculado en la mezcla se instalan compuertas motorizadas y un automatismo que las controla. En el edificio en estudio las UTAs están diseñadas para permitir el enfriamiento gratuito sensible. Con estos equipos se pueden dar cuatro casos en función de la temperatura seca exterior [6]: Figura 12.1. Enfriamiento sensible gratuito Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 99 1) Cuando el aire exterior está demasiado caliente (zona D), interesa recircular la máxima cantidad de aire del local. El caudal exterior se limita al mínimo prescrito por la normativa (véase apartado 7.7). 2) Cuando la temperatura del aire exterior queda por debajo de la zona y por encima de la impulsión (zona C), desde el punto de vista energético no tiene sentido recircular, de manera que todo el aire de impulsión es aire exterior. Se consigue así la menor temperatura posible a la entrada de la batería de frío (se sigue utilizando la batería de frío). 3) Cuando la temperatura del aire exterior es menor que la temperatura de impulsión necesaria para combatir las cargas del local (zona B), las compuertas modulan la mezcla aire exterior/aire recirculado para alcanzar la temperatura de impulsión. 4) Cuando el aire exterior está demasiado frío (zona A), interesa recircular la máxima cantidad de aire del local. El caudal exterior se limita al mínimo higiénico prescrito por la normativa. En la zona A la climatizadora debe funcionar en modo calefacción. Para comparar las temperaturas secas se utiliza una sonda de temperatura. La sonda mide la temperatura del aire exterior y la temperatura del aire de retorno y actúa en función de si la temperatura exterior es mayor o menor que la de retorno enviando una señal al actuador del servomotor de las compuertas. Otra medida de ahorro importante en este apartado es la recuperación de energía del aire de expulsión. Se entiende por recuperador de energía a aquel dispositivo que permite la reutilización del calor residual de un sistema y cuyo objetivo final es alcanzar la eficiencia máxima de la instalación [12]. El empleo de recuperadores de calor en instalaciones de climatización permite utilizar el calor sensible y latente residual del propio proceso. En el caso del edificio en estudio se ha decidido instalar recuperadores de calor de placas estáticas aire/aire en las climatizadoras (véase 9.4). El intercambiador está compuesto por un cubo de material metálico de aluminio con dos caras ciegas y cuatro caras acanaladas por las que pasan, a modo de flujos cruzados, ambas corrientes de aire (extracción e impulsión). Figura 12.2. Recuperador de placas de flujo cruzado Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 100 12.3. Resumen de las medidas adoptadas Las medidas de ahorro adoptadas más importantes han sido las aplicadas a las climatizadoras. Tanto el free-cooling como los recuperadores de calor sensibles tienen gran influencia en la demanda. En las siguientes figuras pueden verse comparadas las cargas para calefacción y refrigeración con recuperadores y sin ellos: Figura 12.3. Comparación de la demanda con y sin recuperadores en refrigeración Figura 12.4. Comparación de la demanda con y sin recuperadores en calefacción Como se puede apreciar en las gráficas y en la tabla siguiente, en refrigeración se produce algo de ahorro pero en calefacción este ahorro es más que apreciable, por lo que se deduce que la instalación de recuperadores en las unidades de tratamiento de aire a la larga se acabará por amortizar económicamente y además se reducirá las emisiones de gases contaminantes a la atmósfera. Tabla 12.1. Carga total recuperada REFRIGERACIÓN 0,00 10000,00 20000,00 30000,00 40000,00 50000,00 TEATRO ESCALERAS ASEOS SALAS DESPACHOS Zona Carga (W) Con recuperador Sin recuperador CALEFACCIÓN 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 TEATRO ESCALERAS ASEOS SALAS DESPACHOS Zona Carga (W) Con recuperador Sin recuperador 11,0% 41,0% Q sin recup Q con recup Ahorro Q sin recup Q con recup Ahorro 96953 86309 10644 -117248 -69186 -48062 REFRIGERACIÓN CALEFACCIÓN Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 101 Para reducir la carga por la propia instalación los equipos vienen equipados con variadores de frecuencia que regulen los motores al flujo de impulsión necesario. Las bombas, además de venir equipadas con estos dispositivos de regulación, son bombas de alta eficiencia energética (clase A), por lo que su consumo puede llegar a ser un 80% menor al de las bombas convencionales. Otra medida de ahorro que puede parecer a priori importante es la mejora de los cerramientos. Se ha realizado un estudio en el que se ha comparado la demanda con el espesor del aislante de la fachada y se ha obtenido el siguiente gráfico: Figura 12.5. Evolución de la carga con el espesor de aislante de la fachada En la siguiente tabla se pueden observar estos resultados con más detalle: Tabla 12.2. Ahorro producido por el aumento de espesor de material aislante Se deduce que el aumento de espesor apenas tiene influencia en régimen de refrigeración. En cuanto al régimen de calefacción sí que hay una fuerte dependencia, pero solo con los primeros centímetros. Así que se decide no aumentar más el espesor de aislante ya que a partir de 4 cm no se considera que la inversión valga la pena. Se considera por lo tanto que los cerramientos son eficaces tal y como se han diseñado primeramente no siendo necesario aumentar ni reducir el espesor de ninguna de sus capas. Con respecto a los cerramientos semitransparentes se decide la instalación de persianas y cortinas en todas las ventanas para que el usuario pueda modificar el factor de sombra cuando lo crea necesario y así reducir las ganancias por radiación en verano y aprovecharlas en 60000 65000 70000 75000 80000 85000 90000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Espesor del aislante de la fachada (cm) Carga (W) Demanda refrigeración Demanda calefacción Espesor aislante REF. CAL. + 1cm 69 831 + 2cm 122 1468 + 3cm 164 1971 + 4cm 197 2378 + 5cm 225 2715 + 6cm 249 2998 + 7cm 269 3239 + 8cm 286 3448 + 9cm 301 3629 Ahorro (W) Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 102 invierno. Además para las ventanas se ha decidido instalar marcos de madera y acristalamiento doble con cámara de aire por poseer buenas propiedades aislantes. Citar también la instalación de dispositivos de control como termostatos para regular la temperatura interior en las zonas así como variar la potencia de las máquinas en función de la temperatura exterior. En lo referente a la temperatura interior, se ha realizado un estudio de la variación de la demanda respecto a la variación de la temperatura interior para ver con claridad la importancia de mantenerla en las condiciones que dicta el RITE. Los resultados obtenidos son los que se muestran a continuación: Figura 12.6. Variación de la demanda con la temperatura interior en verano Figura 12.7. Variación de la demanda con la temperatura interior en invierno De los datos de estas tablas se obtiene que la demanda aumenta un 3,3% por grado de temperatura en verano y un 4,1% en invierno. Otras medidas de ahorro no tan evidentes pero no menos importantes que se pueden citar en este apartado son tanto el correcto dimensionado de tuberías y conductos como un buen estudio de alternativas que permita elegir los equipos que mejor se amolden al edificio en estudio. Por ejemplo, la instalación de la caldera de condensación en lugar de una caldera convencional también produce un ahorro de energía en la generación de calor en este caso en concreto. Además estas calderas al trabajar con equipos como las UTAs, que trabajan con bajo nivel de temperatura, permiten aprovechar la condensación de los gases en mayor medida. 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 -5ºC -4ºC -3ºC -2ºC -1ºC Tª diseño +1ºC Variación de la temperatura interior Carga (W) Demanda de refrigeración 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 -1ºC Tª diseño +1ºC +2ºC +3ºC +4ºC +5ºC Variación de la temperatura interior Carga (W) Demanda de calefacción Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 103 A modo de resumen pasan a listarse las medidas adoptadas: 1. Recuperadores de calor sensibles 2. Secciones de free-cooling en las unidades de tratamiento de aire 3. La recirculación de aire en las UTAs, en la medida que permite el RITE, no deja de ser un ahorro de energía, pues el aire recirculado ya viene tratado por lo que no se ha de volver a tratar 4. Estudio de alternativas para la elección de los equipos de mayor rendimiento 5. Selección de caldera de condensación que actúa sinérgicamente con las UTAs al trabajar estas a baja temperatura 6. Instalación de dispositivos de control para el funcionamiento de los equipos en función de la temperatura exterior 7. Instalación de dispositivos de regulación para mantener las temperaturas de diseño 8. Selección de bombas de alta eficiencia y equipos con variadores de frecuencia 9. Selección de ventanas con acristalamiento doble y marcos de madera así como instalación de elementos de sombra en los huecos del edificio 10. Correcto dimensionado de redes de distribución de agua y aire así como de su aislamiento 11. Zonificación del edificio Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 104 13. Referencias bibliográficas y bibliografía Referencias: [1]. RITE 2007. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios [2]. CTE. Código técnico de la Edificación [3]. Guía técnica. Condiciones climáticas exteriores de proyecto. IDAE [4]. www.aemet.es. Agencia Estatal de Meteorología [5]. BOE. Boletín Oficial del Estado [6]. Fundamentos de climatización. ATECYR [7]. Manual de climatización. Tomo II. Cargas térmicas. J. Manuel Pinazo Ojier. Universidad Politécnica de Valencia [8]. Técnicas de climatización. Ángel Luis Miranda. Marcombo ediciones técnicas. [9]. Apuntes de la asignatura “Climatización y frío industrial”. Belén Zalba y Ana Lázaro. Universidad de Zaragoza [10]. DTIE 4.01.Tuberías, cálculo de las pérdidas de presión y criterios de diseño. ATECYR [11]. DTIE 5.01. Cálculo de conductos. ATECYR [12]. DTIE 8.01. Recuperación de energía en sistemas de climatización. ATECYR [13]. DTIE 9.01. Sistemas de climatización. ATECYR [14]. Boletines técnicos. HITOP [15]. PFC. Proyecto de climatización del pabellón polideportivo de La Puebla de Híjar (Teruel). Miguel Repullés Lambea. Universidad de Zaragoza [16]. PFC. Análisis de la información técnica en equipos de climatización. Inmaculada Martínez Jiménez. Universidad de Sevilla [17]. Tecnología de la refrigeración y aire acondicionado tomo IV. Aparatos domésticos y sistemas especiales. William C. Whitman, William M. Johnson Bibliografía: 1. DTIE 3.01. Psicrometría. ATECYR 2. DTIE 7.01. Cálculo de carga y demanda térmica. ATECYR 3. DTIE 11.02. Regulación y control de instalaciones de climatización. ATECYR 4. DTIE 17.03. Contenidos de proyecto y memoria técnica de las instalaciones térmicas. ATECYR 5. Manual de climatización. Tomo I. Transformaciones sicrometricas. J. Manuel Pinazo Ojier. Universidad Politécnica de Valencia 6. Plan de Acción Nacional de Energías Renovables de España (PANER) 2011 – 2020. IDEA 7. DIRECTIVA 2009/28/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 23 de abril de 2009. Diario Oficial de la Unión Europea 8. relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables y por la que se modifican y se derogan las Directivas 2001/77/CE y 2003/30/CE 9. Guía Técnica. Procedimientos para la determinación del rendimiento energético de plantas enfriadoras de agua y equipos autónomos de tratamiento de aire. IDAE 10. Guía Técnica. Ahorro y recuperación de energía en instalaciones de climatización. IDAE 11. www.viessman.es 12. www.grupociat.es Climatización de la ampliación de la Casa de Cultura de Andorra (Teruel) Memoria Página | 105 13. www.caloryfrio.com 14. www.schako.com 15. www.carrier.es 16. www.idae.es 17. PFC. Proyecto de climatización del Centro de Estudios Medioambientales y residencia de estudiantes ITACA ZARAGOZA. Carlos Mallor Turón. Universidad de Zaragoza 18. PFC. Proyecto de climatización de un albergue juvenil. Rubén Marzo Limeres. Universidad de Zaragoza 19. PFC. Climatización de Instalaciones Deportivas en Tarazona. Luis Jarque Catalán. Universidad de Zaragoza