Cálculos de carga térmica para aire acondicionado avanzado v PDF

Preview

Summary

Download Cálculos de carga térmica para aire acondicionado avanzado v PDF

Description

Cálculos de carga térmica para aire acondicionado

Ganancia calórica a través de techos

Q=U ∗A∗CLTD corregido Características constructivas techo: ● Concreto ● Espacio aire 30 cm ● Cielo falso icopor

U=

1 R 1 + R2 + R3

U=

1 1.17 + 1.11 + 2

U=0.23

Btu h∗Ft 2∗° F

Área: 6 15 m

6.50 m

A= (6,5 m∗15 m ) =97.5

m2∗10,76 Ft 2 =1049.1 Ft2 2 1m

CLTD: Diferencia de temperaturas Anexo A.3 6 In. hw Hormigón 1 In. o 2 In. de aislamiento (Con Cielo Suspendido)

CLTD 13 =23 ° F CLTD 14 =25 ° F CLTD 15 =26 ° F coordenadas ≥ 4° se revisa tabla A.4 latitud 8.

Para el LM del techo se revisa la posición horizontal y mes critico (junio)

LM =−2 Donde:

Te=28 C °=82.4 F ° ¿=Te−20∗rango diario % El tiempo en horas que el espacio estará abierto es aproximadamente 8 horas diarias, entonces el porcentaje es: 84%

¿=82.4−20∗0.84 % ¿=65.6 F ° Para el

CLTD corregido

CLTD corregido =[ { CLTD + LM }∗ K + {78 °−Ti }+ {¿−85 ° } ]∗f Ti=Tcomfort =23C °=75 F ° K=factor de corrección o ajuste en el techo Techo claro=1 Techo oscuro=0.75 F=factor de ventilación Si no hay ventilación=1.0 Con ventilación=0.75 CLTDcorregido 13 =[ { 23+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 ° } +{ 65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTDcorregido 14 =[ { 25+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 ° } + {65.6 °−85° } ]∗1 CLTDcorregido 13 =[ { 26+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 ° } +{ 65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTD corregido 13 =4.6 f ° CLTD corregido 14 =6.6 f ° CLTD corregido 15 =7.6 f ° Para

Q=U ∗A∗CLTDcorregido

Q 13 =0.23

Btu ∗1049.1 Ft 2∗4.6 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 13 =1109.04

Btu h

Q 14 =1592.53

Btu h

Q 15 =1833.82

Btu h Ganancia calórica atreves de paredes

Calculo pared N Características constructivas ● Bloque arena cemento 10∈¿ ● Pañete ambas caras 1∈¿ ● Estuco pintura

0.9 m

1 ∈¿ 16

3.56 m 2.90 m

2.10m 6.5 m

2

2

9.48 m ∗10,76 Ft =102 Ft2 A= (6,5 m∗2.90 m ) − ( 3.56 m∗2.10 m )−(0.9 m∗2.10 m)= 2 1m Para el coeficiente global de transferencia de calor se tiene como referencia el anexo A.5. Pared con bloque de concreto de 8pg, sin terminado

U=0.49

Btu h∗ Ft2∗° F

Las paredes son del grupo E. Anexo.6 8 pulgadas en bloques Anexo A.8 pared norte

CLTD 13 =11 ° F CLTD 14 =13 ° F CLTD 15 =15 ° F Para el LM de pared se revisa la posición de la pared y mes critico (junio)

LM =9

CLTD corregido 13 =[ { 11+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 °}+ {65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTD corregido 14 =[ { 13+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 ° } +{ 65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTD corregido 15 =[ { 15+{−2 } }∗1+ { 78 °−75 ° } +{ 65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTD corregido 13=3.6 f ° CLTD corregido 14=5.6 f ° CLTD corregido 15=7.6 f °

Q 13 =0.49

Btu ∗102 Ft 2∗3.6 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 13 =179.92

Btu h

Q 14 =279.88

Btu h

Q 15 =379.84

Btu h

Pared oeste

2.90 m

15 m

2

A= (15 m∗2.90 m ) = Partición

Q=U ∗A∗∆ T U=0.49

2

43.5 m ∗10,76 Ft 2 =468 Ft 2 1m

Btu h∗ Ft2∗° F

∆ T =T amb −T i=82,4 −75 =7,4 ° F

Q=0.49

Btu ∗468 Ft 2∗7,4 ° F 2 h∗Ft ∗° F

Q=1696.96

Btu h

Pared sur 6.5 m

3m

1.50 m

A= (6.5 m∗2.90 m ) −(3∗1.50)=

2.90 m

2

2

14.35 m ∗10,76 Ft =154.40 Ft2 2 1m

Para el LM de pared se revisa la posición de la pared y mes critico (junio)

LM =−7 las paredes son del grupo E. Anexo A.8 pared sur

CLTD 13 =19 ° F CLTD 14 =24 ° F CLTD 15 =29 ° F CLTDcorregido 13 =[ { 19+{−7 } }∗1+ { 78 °−75 ° } +{ 65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTDcorregido 14 =[ { 24+ {−7 } }∗1+ { 78 °−75 ° } + {65.6 °−85 ° } ]∗1 CLTDcorregido 15 =[ { 29+{−7 } }∗1+ { 78 °−75 ° } + {65.6 °−85° } ]∗1 CLTD corregido 13 =−4.4 f °

CLTD corregido 14=0.6 f ° CLTD corregido 15=5.6 f °

Q 13 =0.49

Btu ∗154.40 Ft 2∗−4.4 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 13 =−332.88 Q 14 =45.39

Btu h

Btu h

Q 15 =423.67

Btu h

Pared este 2.90 m

15 m

A= (15 m∗2.90 m) =

43.5 m2∗10,76 Ft 2 2 =468 Ft 2 1m

Q=U ∗A∗∆ T U=0.49

Btu h∗ Ft2∗° F

∆ T =T amb −T i=82,4 −75 =7,4 ° F

Q=0.49

Btu 2 ∗468 Ft ∗7,4 ° F 2 h∗Ft ∗° F

Q=1696.96

Btu h

Cálculo de carga térmica para puertas y ventanas.

0.9 m

3.56 m

2.10m

A

B

Q=U ∗A∗CLTD

Conducción en puerta A Para coeficiente de transmisión de calor para ventanas se revisa el Anexo A.9 y se selecciona la u para una puerta sin sombra.

U=1.06

Btu h∗ Ft2∗° F

A= (0.9 m∗2.10 m ) =

1.89 m 2∗10,76 Ft2 2 =20.33 Ft 1 m2

Para el CLTD se revisa el anexo A.10

CLTD 13=12 ° F CLTD 14=13 ° F CLTD 15=14 ° F

Q 13 =1.06

Btu ∗20.33 Ft 2∗12 f ° h∗Ft2∗° F

Q 14 =1.06

Btu ∗20.33 Ft2∗13 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 15 =1.06

Btu 2 ∗20.33 Ft ∗14 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 13 =258.59

Btu h

Q 14 =280.14

Btu h

Q 15 =301.69

Btu h

Radiación puerta A.

Q= A∗SC∗SHGF∗CLF

2

A= (0.9 m∗2.10 m ) =

2

1.89 m ∗10,76 Ft =20.33 Ft2 2 1m

Para el coeficiente de sombreado se revisa el anexo A.11. Se escoge el Vidrio sencillo claro de 1/8 In.

SC=1.0 Para el factor de ganancia solar máximo con vidrios iluminados por el sol se revisa el anexo A.12. Con latitud 8° N y el mes crítico junio

SHGF=90

Btu h∗Ft2

Para el factor de carga para vidrios sin sombreado interior se revisa el anexo A.15. Con ubicación N_LIGERA:

CLF13 =0.8 CLF14 =0.82 CLF15 =0.82 Q 13 =90

Btu ∗20.33 Ft2∗1.0∗0.8 2 h∗Ft

Q 14 =90

Btu ∗20.33 Ft 2∗1.0∗0.82 2 h∗Ft

Q 15 =90

Btu ∗20.33 Ft2∗1.0∗0.82 2 h∗Ft

Q 13 =1463.76

Btu h

Q 14 =1500.35

Btu h

Q 15 =1500.35

Btu h

Cálculo carga térmica puerta B. Para coeficiente de transmisión de calor para ventanas se revisa el Anexo A.9 y se selecciona la u para una puerta sin sombra.

U=1.06

Btu 2 h∗ Ft ∗° F

A= (3.56 m∗2.10 m ) =

18.9 m 2∗10,76 Ft 2 =80.44 Ft 2 2 1m

Para el CLTD se revisa el anexo A.10

CLTD 13 =12 ° F CLTD 14 =13 ° F CLTD 15 =14 ° F Q 13 =1.06

Btu ∗80.44 Ft2∗12 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 14 =1.06

Btu ∗80.44 Ft 2∗13 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 15 =1.06

Btu ∗80.44 Ft2∗14 f ° h∗Ft 2∗° F

Q 13 =1023.19

Btu h

Q 14 =1108.46

Btu h

Q 15 =1193.72

Btu h

Radiación puerta B.

Q= A∗SC∗SHGF∗CLF

A= (3.56 m∗2.10 m ) =

18.9 m 2∗10,76 Ft 2 =80.44 Ft 2 2 1m

Para el coeficiente de sombreado se revisa el anexo A.11. Se escoge el Vidrio sencillo claro de 1/8 In.

SC=1.0 Para el factor de ganancia solar máximo con vidrios iluminados por el sol se revisa el anexo A.12. Con latitud 8° N y el mes critico junio

SHGF=90

Btu h∗Ft2

Para el factor de carga para vidrios sin sombreado interior se revisa el anexo A.15. Con ubicación N_LIGERA:

CLF13=0.8 CLF14=0.82 CLF15=0.82

Q 13 =90

Btu ∗80.44 Ft2∗1.0∗0.8 2 h∗Ft

Q 14 =90

Btu 2 ∗80.44 Ft ∗1.0∗0.82 h∗Ft 2

Q 15 =90

Btu ∗80.44 Ft2∗1.0∗0.82 2 h∗Ft

Q 13 =5791.68

Btu h

Q 14 =5936.47

Btu h

Q 15 =5936.47

Btu h

Cálculo carga térmica para ventana.

3m

1.50 m

Cálculo carga térmica ventana. Para coeficiente de transmisión de calor para ventanas se revisa el Anexo A.9 y se selecciona la u para una ventana sin sombra. Ventanas sencillas con vidrio plano sencillo 1/8 pulg.

Q=U ∗A∗CLTD

U=1.06

Btu h∗ Ft2∗° F 2

A= (3 m∗1.50 m ) =

2

4.5 m ∗10,76 Ft =48.42 Ft 2 1 m2

Para el CLTD se revisa el anexo A.10

CLTD 13 =12 ° F CLTD 14 =13 ° F CLTD 15 =14 ° F Q 13 =1.06

Btu ∗48.42 Ft2∗12 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 14 =1.06

Btu ∗48.42 Ft 2∗13 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 15 =1.06

Btu ∗48.42 Ft2∗14 f ° 2 h∗Ft ∗° F

Q 13 =615.90

Btu h

Q 14 =667.22

Btu h

Q 15 =718.55

Btu h

Radiación ventana.

Q= A∗SC∗SHGF∗CLF 2

A= (3 m∗1.50 m ) =

2

4.5 m ∗10,76 Ft =48.42 Ft 2 2 1m

Para el coeficiente de sombreado se revisa el anexo A.11. Se escoge el Vidrio sencillo claro de 1/8 In.

SC=1.0 Para el factor de ganancia solar máximo con vidrios iluminados por el sol se revisa el anexo A.12. Con latitud 8° S y el mes crítico junio

SHGF=39

Btu h∗Ft2

Para el factor de carga para vidrios sin sombreado interior se revisa el anexo A.15. Con ubicación S_LIGERA:

CLF13 =0.65 CLF14 =0.65

CLF15=0.59

Q 13 =39

Btu ∗48.42 Ft2∗1.0∗0.65 h∗ Ft 2

Q 14 =39

Btu ∗48.42 Ft 2∗1.0∗0.65 2 h∗Ft

Q 15 =39

Btu ∗48.42 Ft2∗1.0∗0.59 2 h∗ Ft

Q 13 =1227.44

Btu h

Q 14 =1227.44

Btu h

Q 15 =1114.14

Btu h Ganancia calórica por luces

Q s=3.41∗q i∗F a∗F s∗CLF Para calcular

qi :

qi =cantidad de lamparas∗watts lampara qi =10∗20=200 W Para calcular el

Fa :

F a=

tiempo de uso 24 h

F a=

10 h =0.416 24 h

Para calcular

Fs

:

Se debe partir del tipo de iluminación con cual cuenta la casa y identificar si es con o sin respiraderos para mi caso en específico cuento con bombillos comerciales los cuales tienen la característica de interactuar con el ambiente. Anexo A-16

F s=0.65 Para calcular el

CLF :

Se selecciona un grupo a partir del espesor del piso de la construcción y unos grados ventilación baja- media para garantizar el confort. Anexo A-17 Suelo de hormigón de 6 pulg. (75) Categoría C

Anexo A-18 tabla 10 para 0.65 categoría c

CLF13 =0.18 CLF14=0.17 CLF15=0.16 Cálculo ganancia

Q 13 =3.41∗200∗0.416∗0.65∗0.18=33.19

Btu h

Q 14 =3.41∗200∗0.416∗0.65∗0.17=31.35

Btu h

Q 15 =3.41∗200∗0.416∗0.65∗0.16=29.50

Btu h

Ganancia calórica a través de personas

Q s=

qs ∗¿ personas∗CLF personas

Para calcular

q s Anexo A-19

q s=245

Btu h

ql =155

Btu Btu ∗3=465 h h

Para calcular el CLF: Anexo A-20

CLF13=0.28 CLF14=0.23 CLF15=0.20

Btu h Btu Q 13 = ∗¿ 3∗0.28=205.8 h personas 245

Btu h Btu Q 14 = ∗¿3∗0.23 =169.05 h personas 245

Btu h Btu Q 15 = ∗¿ 3∗0.20=147 h personas 245

Ganancia calorífica por electrodomésticos Equipo

Cantidad

Consumo unitario (W)

Consumo total (W)

Portátil

2

40

80

Televisor

2

180

360

Celular

2

5

10

Nevera

1

36,11

36,11

Total

486.11

A partir de las diferentes horas de uso de los electrodomésticos se debe asignar un Correspondiente para cada uno:

Q s=3.41∗q i∗F a∗CLF 10 horas de servicio

F a=

10 h =0.416 24 h

Anexo A-23

CLF13=0.24 CLF14=0.20 CLF15=0.17 Calculo ganancia

Q 13 =3.41∗486.11∗0.416∗0.24=165.49

Btu h

Q 14 =3.41∗486.11∗0.416∗0.20=137.91

Btu h

Q 15 =3.41∗486.11∗0.416∗0.17=117.22

Btu h

18 horas de servicio

Fa

F a=

18 h =0.75 24 h

Anexo A-23

CLF13=0.96 CLF14=0.96 CLF15=0.97

Calculo ganancia calórica

Q 13 =3.41∗486.11∗0.75∗0.96=1193.49

Btu h

Q 14 =3.41∗486.11∗0.75∗0.96=1193.49

Btu h

Q 15 =3.41∗486.11∗0.75∗0.97=1205.92

Btu h

Cálculo por infiltración (CI) Caudal de infiltración en el espacio (IE) Para mi proyecto considero una infiltración a través de ventanas con una pieza expuesta y protección ordinaria. Del anexo A.25 se obtienen el dato de cambio de aire (AC)

AC=0.60

IE=

H∗L∗W ∗AC 1∗3.28∗1∗3.28∗0.30∗3.28∗0.60 =0.1058 = 60 60

Caudal de infiltración por puerta (IP)

TR=

N °de personas N ° de puertas

TR=

3 =0.3 10

La diferencia de temperatura equivale a la resta entre la temperatura exterior del proyecto

menos la interior:

∆ T =T e −T i =( 82.4 −75 ) ° F=7.4 ° F Para poder hacer la lectura en el anexo A.26 se escogen las condiciones más parecidas a las reales, entonces se lee a 10°F y un TR = 0.3

IP=4 CFM La infiltración total es:

CI =IE +IP= (0.1058 + 4 ) CFM CI =4.1058 CFM Cálculo por ventilación Se considera la actividad que se desarrolla en el sitio a acondicionar, anexo A.27 y se tomará como un dormitorio.

CFM=

CFM ∗N ° PERSONAS OCUPANTES

CFM=

15 ∗3=9 5

A partir de los CFM de infiltración y ventilación se debe tomar el cálculo de CFM que corresponda al mayor valor

CFM v >CFM I 9> 4.1058 Entonces para el cálculo de la ganancia calórica se hace uso de los CFM de ventilación. Ganancia calorífica sensible

Q s=1,10∗SCFM I ∗∆ T La diferencia de temperatura es la misma de todo el proyecto (7,4 °F).

q s=1,10∗9∗7,4 q s=73.26

Btu h

Ganancia calorífica latente

Q L =4840∗SCFM V ∗∆ W Para conocer el diferencial de humedad especifica psicrométrica.

(∆ W )

se hace uso de la carta

Temperatura (°C)

Humedad relativa (%)

Humedad especifica (g/Kg aire seco)

23

50

9

28

78

18

Los valores de humedad especifican hallados deben dividirse en 1000, entonces:

∆ W =( 0,018 − 0,009 )=0,009 q L =4840∗9∗0,009

q L =392.04

Btu h

Sumatoria de ganancias calóricas para el proyecto

Techos

Q 13 =1109.04

Q 14 =1592.53

Q 15 =1833.82

Pared N

Q 13=179.92

Q 14=279.88

Q 15=379.84

Pared S

Q 13 =−332.88

Q 14 =45.39

Q 15 =423.67

Puerta A

Q 13=258.59

Q 14=280.14

Q 15=301.69

Radiación A

Q 13 =1463.76

Q 14 =1500.35

Q 15 =1500.35

Puerta B

Q 13=1023.19

Q 14=1108.46

Q 15=1193.72

Radiación B

Q 13 =5791.68

Q 14 =5936.47

Q 15 =5936.47

Ventana

Q 13=615.90

Q 14=667.22

Q 15=718.55

radiación

Q 13 =1227.44

Q 14 =1227.44

Q 15 =1114.14

Luces

Q 13=33.19

Q 14=31.35

Q 15=29.50

Personas

Q 13 =205.8

Q 14 =169.05

Q 15 =147

Electrodomésticos 10 H

Q 13=165.49

Q 14=137.49

Q 15=117.22

Electrodomésticos 18 H

Q 13=1193.49

Q 14=1193.49

Q 15=1205.92

TOTAL

Q 13 =12934.61

Btu h

∑q=q s + q l= ( 245 + 465+ 73.26 + 392.04 )

Q 14 =14169.68

Btu Btu =1117.3 h h

Btu h

Q 15 =14907.19

Btu h

En este sumatoria de carga total se considera el valor de lar particiones para este caso (1696.96*2)

Q t =14907.19+1175.3+( 1696.96∗2 )=19476.41

Btu h

Carga de diseño

Q D =19476.41∗1.1=21424.05

Btu h

Dimensionamiento de los ductos para un sistema de aire acondicionado

Método igual fricción

Btu h =1.785TR ≈ 2 TR QD = Btu 12.000 h 21424.05

Capacidad equipos 3

m m3 m3 min ∗2=28 =0.466 min TR s

14

Determinación difusores o rejillas en función de ancho y longitud

Ancho=

6.5 =1.625 ≈ 2 4

Longitud=

15 =3.75 ≈ 4 4

Dimensionamiento de los ductos para un sistema de aire acondicionado en función de la altura Para nuestro proyecto tenemos por altura 2.90

Índice de ruido en difusores según altura de instalación

A partir de la gráfica anterior tomamos como valor de velocidad

velocidad =6

m s

en la siguiente gráfica se calcula los datos para los tramos ingresando

Gráfica método igual fricción

Tramo

Caudal (

m3 s

Velocidad (

m ) s

)

Diámetro ( mm )

Perdida de presión (

Pa ) m

A

0.466

6

319

1.37

B

0.35

5.6

285

1.37

C

0.234

5.2

245

1.37

D

0.118

4.4

190

1.37

E

0.06

3.6

145

1.37

Para calcular las dimensiones rectangulares se utiliza la tabla equivalencia de conducto circular con rectangular y para los valores que no se encuentran se hace el siguiente sistema.

Datos obtenidos de la tabla Tramo

Diámetro ( 2 cm )

Dimensiones rectangulares

A

31.9 ≈ 32

28x30 26x34 24x36 22x40 20x44

B

28.5 ≈ 29

24x36 22x32 20x36

C

24.5 ≈ 25

22x24 20x26

Sistema para obtener dimensiones rectangulares Se define el área del círculo

A=

π 2 D 4

Se despeja del aérea del rectángulo el lado faltante de la dimensión

A=B∗H

Tramo

Diámetro (cm)

Área circulo ( cm 2 )

Área rectangular” lado” ( cm 2 )

Dimensiones rectangulares(cm)

D

19

283.52

12

24x12

E

14.5 ≈ 15

179.71

7.48 ≈ 8

24x8

Las dimensiones rectangulares seleccionadas para nu...