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[ANEXO DE CÁLCULOS] Proyecto climatización de un hotel en Zaragoza

PROYECTO DE CLIMATIZACIÓN DE UN HOTEL EN ZARAGOZA

ANEXO DE CÁLCULOS

Autor: David Borroy Tomás Convocatoria: Marzo 2014 Director: Belén Zalba Nonay Especialidad: Mecánica

ANEXO DE CÁLCULOS

Proyecto climatización de un hotel en Zaragoza

David Borroy Tomás Página 1 Mecánica – EINA - 2014

Índice: Anexo de cálculos.

1. CERRAMIENTOS……………………………………………………………...3 1.1.Cálculo de cerramientos opacos……………………………………………..3

1.1.1. Cubierta……………………………………………………………...4 1.1.2. Muro exterior (fachada)……………………………………………..5 1.1.3. Muros interiores……………………………………………………..5 1.1.4. Forjado entre plantas………………………………………………...6 1.1.5. Forjado con garaje…………………………………………………...6

1.2.Cálculo de huecos…………………………………………………………....7 1.3.Cálculo del factor solar modificado………………………………………....8

2. COMPROBACIÓN DE CONDENSACIONES………………………………12

2.1.Condensaciones superficiales………………………………………………12 2.2.Condensaciones intersticiales………………………………………………13 2.3.Relaciones psicométricas…………………………………………………...15

3. FICHAS JUSTIFICATIVAS. OPCIÓN SIMPLIFICADA……………………16

4. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS……………………………………….18 4.1.Cargas térmicas simultáneas………………………………………………..18 4.2.Cargas térmicas máximas por locales………………………………………76

5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS…………………………………………….79

5.1.Refrigeración……………………………………………………………….79 5.1.1. Comparativa general……………………………………………….79 5.1.2. Estudio máquina de absorción …………………………………….80

5.2.Calefacción…………………………………………………………………82 5.2.1. Comparativa general……………………………………………….82

6. CÁLCULO DE CONDICIONES DE IMPULSIÓN…………………………..84

6.1.Refrigeración……………………………………………………………….84 6.2.Calefacción…………………………………………………………………85

7. CÁLCULO POTENCIA DE BATERÍAS DE UTAS…………………………87

7.1.Calefacción…………………………………………………………………87 7.2.Refrigeración……………………………………………………………….92

8. CÁLCULO DE CONDUCTOS……………………………………………….98

8.1.Conductos de impulsión……………………………………………………98 8.1.1. Pérdidas en codos………………………………………………….98 8.1.2. Pérdidas en derivaciones…………………………………………..98 8.1.3. Pérdidas totales…………………………………………………….99

ANEXO DE CÁLCULOS



8.2.Conductos de retorno……………………………………………………...106 8.2.1. Pérdidas en codos………………………………………………....106 8.2.2. Perdidas en derivaciones………………………………………….106 8.2.3. Pérdidas totales……………………………………………………108

9. CÁLCULO DE TUBERÍAS…………………………………………………115 9.1.Circuito de climatizadores………………………………………………...115 9.2.Circuito de inductores……………………………………………………..118

ANEXO DE CÁLCULOS



1) CERRAMIENTOS.

a) CÁLCULO DE CERRAMIENTOS OPACOS. Este cálculo es aplicable a la parte opaca de todos los cerramientos en contacto con el aire exterior como muros de fachada, cubiertas y suelos en contacto con el aire exterior. La transmitancia térmica U (W/m²K) viene dada por la siguiente expresión:

𝑈 = 1𝑅𝑇

[1]

Donde 𝑅𝑇 es la resistencia térmica total del elemento constructivo (m²K/W). La resistencia térmica total de un elemento de construcción compuesto por varias capas se calcula mediante la siguiente expresión:

𝑅𝑇 = 𝑅𝑠𝑖 + 𝑅𝑠𝑒 + ∑𝑅𝑖 [2] Dónde:

• 𝑅𝑠𝑖 es la resistencia térmica superficial del aire interior (m²K/W). • 𝑅𝑠𝑒 es la resistencia térmica superficial del aire exterior (m²K/W). • 𝑅𝑠𝑖 y 𝑅𝑠𝑒 serán obtenidos del CTE en función de:

o Posición del cerramiento, ya sea horizontal o vertical. o Sentido del flujo de calor, ya sea en dirección horizontal,

ascendente o descendente. • ∑𝑅𝑖 es el sumatorio de la resistencia térmica de todos los componentes

del elemento constructivo (m²K/W). Además, la resistencia térmica de un componente del elemento constructivo se obtiene mediante la siguiente expresión:

𝑅 = 𝑒𝜆 [3]

Dónde:

• 𝑒 es el espesor de la capa de componente constructivo (m).

• 𝜆 es la conductividad del componente constructivo según la norma UNE EN ISO 10 456:2001, o tomada de Documentos Reconocidos.

Mediante estas expresiones se han calculado las transmitancias térmicas de los siguientes cerramientos opacos:

ANEXO DE CÁLCULOS



i) Cubierta. Invierno:

Grupo Nombre λ (W/mK) e (mm) R (m²K/W) U (W/m²K)

Aire interior

0,100 10,0

Bloque hormigón aligerado macizo de 250 mm 0,301 250 0,831 1,2

Mortero de áridos ligeros 0,41 80 0,195 5,1

Bituminoso láminas de betún polímero 0,17 10 0,059 17,0

Aislante Poliestireno expandido 0,029 50 1,724 0,6

Textil lámina geotextil 0,06 5 0,083 12,0

Petreos y suelos Cantos rodados 16/32 mm 2 50 0,025 40,0

Aire exterior

0,040 25,0

TOTAL = 3,06 0,33 Verano:


Aire interior

0,170 5,9

Bloque hormigón aligerado macizo de 250 mm 0,301 250 0,831 1,2

Mortero de áridos ligeros 0,41 80 0,195 5,1

Bituminoso láminas de betún polímero 0,17 10 0,059 17,0

Aislante Poliestireno expandido 0,029 50 1,724 0,6

Textil lámina geotextil 0,06 5 0,083 12,0

Pétreos y suelos Cantos rodados 16/32 mm 2 50 0,025 40,0

Aire exterior

0,040 25,0

TOTAL = 3,13 0,32

ANEXO DE CÁLCULOS



ii) Muro exterior (Fachada).


Aire exterior

0,040 25,00

Mortero de cemento 1600 < ρ < 1800 1,000 20 0,020 50,00

Ladrillo tabique LH doble 0,375 115 0,307 3,26


Aislante panel de vidrio celular 0,050 50 1,000 1,00

Cámara de aire sin ventilar 1,000 50 0,050 20,00

Ladrillo tabique LH sencillo 0,444 40 0,090 11,10


Yeso enlucido ρ < 1000 0,400 10 0,025 40,00

Aire interior

0,13 7,69

TOTAL = 1,68 0,59

iii) Muros interiores.


Aire interior

0,130 7,69

Yeso Enlucido ρ < 1000 0,400 10 0,025 40,00



Aislante Espuma rígida de poliuretano (PUR) 0,028 30 1,071 0,93



Yeso Enlucido ρ < 1000 0,400 10 0,025 40,00

Aire interior

0,130 7,69

TOTAL = 1,60 0,62

ANEXO DE CÁLCULOS



iv) Forjado entre plantas.


Aire interior

0,130 7,69

Pétreos y suelos Mármol 2600 < ρ < 2800 3,500 30 0,009 116,67

Forjados unidirecc.

FU entrevigado cerámico, canto 300 mm 0,938 300 0,320 3,13

Cámara de aire sin ventilar 1,000 300 0,300 3,33 Aislante lana mineral (MW) 0,041 30 0,732 1,37

Yeso Placa de yeso laminado (PYL) 0,250 15 0,060 16,67

Aire interior

0,130 7,69

TOTAL = 1,68 0,60

v) Forjado con garaje.


Aire interior

0,170 5,88

Pétreos y suelos Mármol 2600 < ρ < 2800 3,500 30 0,009 116,67

Forjados unidirecc.

FU entrevigado cerámico, canto 300 mm 0,938 300 0,320 3,13

Aislante Poliestireno expandido 0,029 50 1,724 0,6 Yeso Placa de yeso laminado (PYL) 0,250 15 0,060 16,67

Aire exterior (GARAJE)

0,170 5,88

TOTAL = 2,45 0,41

ANEXO DE CÁLCULOS



b) CÁLCULO DE HUECOS.

Para el cálculo de la transmitancia térmica de los huecos del edificio se utiliza la siguiente expresión:

𝑈𝐻 = (1 − 𝐹𝑀).𝑈𝑉 + 𝐹𝑀.𝑈𝑀

Dónde:

• 𝑈𝑉 es la transmitancia térmica de la parte semitransparente. • 𝑈𝑀 es la transmitancia térmica del marco. • FM es la fracción del hueco ocupada por el marco.

A continuación se muestran los resultados obtenidos, tanto para marcos de aluminio, como para marcos de madera.

TIPO ÁREA ACRISTALAMIENTO Mm Umarco Uvidrio FM Uhueco

V1 1,65 Acristalamiento doble

con cámara de aire (4-9-4)

Aluminio 5,7 2,8 0,2 3,38

V2 1 Acristalamiento doble


Aluminio 5,7 2,8 0,2 3,38

P1 4,2 Acristalamiento doble


Aluminio 5,7 2,8 0,2 3,38



Aluminio 5,7 2,8 0,5 4,25

P3 1,675 Madera Madera 2,2 2,2 1 2,2

TIPO ÁREA ACRISTALAMIENTO Mm Umarco Uvidrio FM Uhueco

V1 1,65 Acristalamiento doble


Madera 2,2 2,8 0,2 2,68

V2 1 Acristalamiento doble


Madera 2,2 2,8 0,2 2,68



Madera 2,2 2,8 0,2 2,68



Madera 2,2 2,8 0,5 2,5

ANEXO DE CÁLCULOS



c) CÁLCULO DEL FACTOR SOLAR MODIFICADO.

El factor solar modificado en el hueco (𝐹𝐻) se calcula utilizando la siguiente fórmula:

𝐹𝐻 = 𝐹𝑆 ∙ [((1 − 𝐹𝑀) ∙ 𝑔 ⊥) + (𝐹𝑀 ∙ 0,04 ∙ 𝑈𝑀 ∙ 𝛼)]

Dónde:

• 𝑭𝑺 , es el factor de sombra, y se obtiene de la tabla E.12 del DB HE1-CTE, ya que nuestro obstáculo de fachada para las ventanas del edificio sólo es el retranqueo:

Para calcular el factor de sombra, primero calcularemos los valores de 𝑅

𝑊 y 𝑅

𝐻

para los tipos de cerramientos que tenemos en el proyecto, teniendo un retranqueo de 30cm:

R=0,3m

TIPO MEDIDAS (W x H) R/W R/H

V1 1,1 x 1,5 0,27 0,2

V2 0,8 x 1,25 0,38 0,24

P2 0,825 x 2,03 0,36 0,15

Con los valores de 𝑅𝑊

y 𝑅𝐻

obtenidos, seleccionando la fila y la columna adecuada en la tabla del CTE, obtenemos el factor de sombra para cada ventana según su orientación.

ANEXO DE CÁLCULOS



• 𝑭𝑴 , es la fracción del hueco ocupada por el marco, que es 0,2 en el proyecto. • 𝒈 ⊥ , es el factor solar de la parte semitransparente del hueco. En el proyecto

tiene el valor de 0,75 W/m²K

• 𝑼𝑴 , es la transmitancia térmica del marco del hueco o lucernario, con un valor de 2,2 W/m²K en el proyecto.

• 𝜶 , es la absortividad del marco, obtenida de la tabla E.10 del DB HE1-CTE, en función de su color, que en el proyecto es blanco con un tono medio, por lo que la absortividad tendrá un valor de 0,3.

Primero se ha calculado el factor solar de los distintos elementos sin tener en cuenta el factor de sombra (Fs). Posteriormente, en las fichas de cargas térmicas de cada local, se ha realizado este último cálculo. Se pueden consultar en el "Anexo 3. Cargas térmicas" Con los valores obtenidos anteriormente, se han obtenido los siguientes valores de factor solar:

Sin Fs

Tipo Mm Umarco FM Absortividad Uhueco g Fh

V1 Madera 2,2 0,2 0,3 2,68 0,75 0,605

V2 Madera 2,2 0,2 0,3 2,68 0,75 0,605

Sin Fs

Tipo Mm Umarco FM Absortividad Uhueco g Fh

P1 Madera 2,2 0,2 0,3 2,68 0,75 0,605

P2 Madera 2,2 0,5 0,3 2,68 0,75 0,338

ANEXO DE CÁLCULOS


David Borroy Tomás Página 10

Mecánica – EINA - 2014

A continuación, se indican los valores del factor solar para diferentes orientaciones y para diferentes elementos (V1, V2, P2), teniendo en cuenta el factor de sombra (Fs) calculado mediante la tabla E.12.

Ventana TIPO 1

(Con Fs)

V1 Fs Fh S 0,56 0,36

SE 0,66 0,42 E 0,76 0,49 O 0,76 0,49

SO 0,66 0,42 RESTO 1 0,64

Ventana TIPO 2

(Con Fs)

V2 Fs Fh S 0,39 0,25

SE 0,47 0,30 E 0,61 0,39 O 0,61 0,39

SO 0,47 0,30 RESTO 1 0,64

Puerta TIPO 2

(Con Fs)

P2 Fs Fh S 0,56 0,22

SE 0,66 0,26 E 0,76 0,30 O 0,76 0,30

SO 0,66 0,26 RESTO 1 0,39

ANEXO DE CÁLCULOS




En la puerta principal del hotel (P1), se ha colocado una marquesina de protección, como puede observarse en el anexo Planos, por lo que utilizaremos la tabla E.11 del DB HE1-CTE, para el caso de voladizos, como veremos a continuación.

A partir de esta tabla se calcula el factor de sombra, con los siguientes parámetros:

L (m) D (m) H (m) L/H D/H Fs

4,8 0,25 2,1 2,29 0,19 0,22

A continuación se procederá al cálculo de factor solar modificado, mediante la ecuación detallada al comienzo del capítulo:

𝐹 = 0,22 . [(1 − 0,2) . 0,75 + (0,2 . 0,04 . 2,2 . 0,3)] = 0,133 𝑊/𝑚²𝐾

ANEXO DE CÁLCULOS




2. COMPROBACIÓN DE CONDENSACIONES. 2.1. CONDENSACIONES SUPERFICIALES.

2.1.1. Factor de temperatura de la superficie interior.

El factor de temperatura de la superficie interior 𝑓𝑅𝑠𝑖, para cada cerramiento, partición interior, o puentes térmicos integrados en los cerramientos, se calculará a partir de su transmitancia térmica (U) mediante la siguiente ecuación:

𝑓𝑅𝑠𝑖 = 1 − 𝑈 . 0,25 2.1.2. Factor de temperatura de la superficie interior mínimo

El factor de temperatura de la superficie interior mínimo aceptable 𝑓𝑅𝑠𝑖,𝑚𝑖𝑛 de un cerramiento, partición interior o puente térmico, se podrá calcular a partir de la siguiente expresión:

fRsi,min = θsi,min − θe

20 − θe

Siendo:

• θe :Temperatura exterior de la localidad en el mes de enero (ºC).

• θsi,min : Temperatura superficial interior mínima aceptable, obtenida de la siguiente expresión (ºC):

θsi,min =237,3 . 𝑙𝑜𝑔𝑒 �

𝑃𝑠𝑎𝑡610,5�

17,269 − 𝑙𝑜𝑔𝑒 �𝑃𝑠𝑎𝑡

610,5�

Siendo:

• 𝑃𝑠𝑎𝑡 : Presión de saturación máxima aceptable en la superficie, obtenida de la siguiente expresión (Pa):

𝑃𝑠𝑎𝑡 =𝑃𝑖

0,8

ANEXO DE CÁLCULOS




Siendo 𝑃𝑖 la presión de vapor interior (Pa), obtenida de la siguiente expresión, conociendo el valor de la humedad relativa interior (Ф𝑖) en tanto por uno:

𝑃𝑖 = Ф𝑖 . 2337

2.2. CONDENSACIONES INSTERSTICIALES.

2.2.1. Distribución de temperatura. La distribución de temperaturas a lo largo del espesor de un cerramiento depende de las temperaturas del aire a ambos lados del cerramiento, así como de la resistencia térmica superficial interior (𝑅𝑠𝑖) y exterior (𝑅𝑠𝑒), y de las resistencias térmicas de cada capa (𝑅1,𝑅2,𝑅3 , … ,𝑅𝑛). Se considera que la distribución de temperaturas en cada capa es lineal. El procedimiento para el cálculo de la distribución de temperaturas es el siguiente:

a) Cálculo de la resistencia térmica total del elemento constructivo.

b) Cálculo de la temperatura superficial exterior (𝜃𝑠𝑒), mediante la

siguiente ecuación:

𝜃𝑠𝑒 = 𝜃𝑒 +𝑅𝑠𝑒𝑅𝑇

. (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒)

Siendo:

• 𝜃𝑒 : Temperatura exterior de la localidad, según la tabla G1.

• 𝜃𝑖 : Temperatura interior (ºC). • 𝑅𝑇 : Resistencia térmica total del elemento constructivo

(m².K/W). • 𝑅𝑠𝑒 : Resistencia térmica superficial del aire exterior

(m².K/W).

c) Cálculo de la temperatura en cada una de las capas del elemento constructivo, según las siguientes expresiones:

ANEXO DE CÁLCULOS




𝜃1 = 𝜃𝑠𝑒 +𝑅1𝑅𝑇

. (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒)

𝜃2 = 𝜃1 +𝑅2𝑅𝑇

. (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒)

𝜃𝑛 = 𝜃𝑛−1 +𝑅𝑛𝑅𝑇

. (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒)

Siendo:

• 𝜃𝑠𝑒 : Temperatura superficial exterior (ºC). • 𝜃1, … 𝜃𝑛 : Temperatura en cada capa (ºC). • 𝑅1,𝑅2, … ,𝑅𝑛 : Resistencia térmica de cada capa

(m².K/W).

d) Cálculo de la temperatura superficial interior (𝜃𝑠𝑖) mediante la siguiente ecuación:

𝜃𝑠𝑖 = 𝜃𝑛 +𝑅𝑠𝑖𝑅𝑇

. (𝜃𝑖 − 𝜃𝑒)

Siendo:

• 𝑅𝑠𝑖 : Resistencia térmica superficial del aire interior (m².K/W).

2.2.2. Distribución de la presión de vapor de saturación.

Se determinará la distribución de la presión de vapor de saturación de un elemento constructivo, mediante las expresiones indicadas más adelante en el apartado 3.5.3.1.

2.2.3. Distribución de la presión de vapor.

La distribución de presión de vapor a través de un cerramiento se calculará mediante las siguientes expresiones:

𝑃1 = 𝑃𝑒 +𝑆𝑑1∑𝑆𝑑𝑛

. (𝑃𝑖 − 𝑃𝑒)

𝑃2 = 𝑃1 +𝑆𝑑2∑𝑆𝑑𝑛

. (𝑃𝑖 − 𝑃𝑒)

𝑃𝑛 = 𝜃𝑛−1 +𝑆𝑑(𝑛−1)

∑𝑆𝑑𝑛 . (𝑃𝑖 − 𝑃𝑒)

Siendo:

• 𝑃𝑖 : Presión de vapor del aire interior (Pa).

ANEXO DE CÁLCULOS




• 𝑃𝑒 : Presión de vapor del aire exterior (Pa). • 𝑃1,… 𝑃𝑛 : Presión de vapor en cada capa del elemento

(Pa). • 𝑆𝑑1,… 𝑆𝑑𝑛 : Espesor de aire equivalente de cada capa

frente a la difusión del vapor de agua, calculado mediante la siguiente expresión:

𝑆𝑑𝑛 = 𝑒𝑛 . 𝜇𝑛

Siendo:

• 𝜇𝑛 : Factor de resistencia a la difusión del vapor de agua de cada capa, calculado a partir de los valores térmicos declarados según la norma UNE EN ISO 10456:2001 o tomado de Documentos Reconocidos.

• 𝑒𝑛 : Espesor de cada capa (m).

Para el cálculo analítico de 𝑃𝑖 y de 𝑃𝑒, en función de la temperatura y de la humedad relativa, se utilizarán las siguientes expresiones:

𝑃𝑖 = Ф𝑖 .𝑃𝑠𝑎𝑡(Ф𝑖) 𝑃𝑒 = Ф𝑒 .𝑃𝑠𝑎𝑡(Ф𝑒)

Siendo:

• Ф𝑖 : Humedad relativa del ambiente interior (en tanto por uno).

• Ф𝑒 : Humedad relativa del ambiente exterior (en tanto por uno).

2.3. RELACIONES PSICOMÉTRICAS.

La presión de vapor de saturación se calculará en función de la temperatura, a partir de las siguientes ecuaciones:

a) Si la temperatura (θ) es mayor o igual a 0ºC:

𝑃𝑠𝑎𝑡 = 610,5 . 𝑒17,269 .𝜃237,3+𝜃

b) Si la temperatura (θ) es menor que 0ºC:

𝑃𝑠𝑎𝑡 = 610,5 . 𝑒21,875 .𝜃265,5+𝜃

ANEXO DE CÁLCULOS




3. FICHAS JUSTIFICATIVAS. OPCIÓN SIMPLIFICADA.

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




4. CÁLCULO DE CARGAS TÉRMICAS”.

4.1. CARGAS TÉRMICAS SIMULTÁNEAS. A continuación se muestran las cargas térmicas simultáneas calculadas según la metodología descrita en el Documento “Memoria Descriptiva” para régimen de verano e invierno.

ANEXO DE CÁLCULOS




Las cargas térmicas latentes negativas en refrigeración se han incluido en la tabla pero se han despreciado en el sumatorio total.

ANEXO DE CÁLCULOS




A continuación se muestran las fichas de cargas térmicas de cada local en régimen de refrigeración:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




A continuación se muestran las fichas de cargas térmicas de cada local en régimen de calefacción:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




4.2. CARGAS TÉRMICAS MÁXIMAS POR LOCALES. A continuación se muestran las cargas térmicas por locales para una ocupación máxima estimada en régimen de refrigeración y calefacción.

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




5. ESTUDIO DE ALTERNATIVAS.

5.1. REFRIGERACIÓN.

5.1.1. Comparativa general. Necesidades de refrigeración 91 kWh PCI Gas natural 4000 kJ/Nm³ Rendimiento central térmica 37 % Emisiones CO₂ promedio España 0,65 Kg CO₂/ kWh

Máquina absorción

EER Weléct. (kWh) Nm³ gas Kg CO₂ Energía primaria consumida

(kWh)

Mínimo 0,7 0 53,49 115,44 572,64

Máximo 1,1 0 34,04 73,47 364,42

Bomba calor aire-agua


(kWh)

Mínimo 2 208 56,73 202,52 815,33

Máximo 3,5 118,86 32,42 115,73 465,94

bomba de calor con agua del subsuelo


(kWh)

Mínimo 3,5 118,86 32,42 115,73 465,94

Máximo 6 69,33 18,91 67,5 271,77

ANEXO DE CÁLCULOS




5.1.2. Estudio máquina de absorción. Los colectores solares de tubo vacío tienen los siguientes datos técnicos:

0

10

20

30

40

50

60

Máq. absorción BC aire-agua BC agua pozo

Consumo gas natural (Nm³ gas)

Consumo MÁXIMO

Consumo MÍNIMO

ANEXO DE CÁLCULOS




Se ha realizado el estudio de la máquina de absorción de doble efecto.

ANEXO DE CÁLCULOS




5.2. CALEFACCIÓN. 5.2.2. Comparativa general.

Necesidades de refrigeración 53 kW PCI Gas natural 4000 kJ/Nm³ Rendimiento central térmica 37 % Emisiones CO₂ promedio España 0,65 Kg CO₂/ kWh

Caldera de gas natural

Rdto (%) Weléct. (kWh) Nm³ gas Kg CO₂ Energía primaria consumida

(kWh)

Mínimo 90 0 21,4 46,19 229,10

Máximo 110 0 17,51 37,79 187,46

bomba calor aire-agua

COP Weléct. (kWh) Nm³ gas Kg CO₂ Energía primaria consumida

(kWh)

Mínimo 1,75 122,29 33,35 119,06 479,32

Máximo 2,5 85,60 23,35 83,36 335,58

bomba de calor con agua del subsuelo

COP Weléct. (kWh) Nm³ gas Kg CO₂ Energía primaria consumida

(kWh)

Mínimo 3 71,33 19,45 69,44 279,55

Máximo 5 42,80 11,67 41,67 167,73

ANEXO DE CÁLCULOS




0

5

10

15

20

25

30

35

40

Caldera gas BC aire-agua BC agua pozo

Consumo gas natural (Nm³ gas)

Consumo MÁXIMO

Consumo MÍNIMO

ANEXO DE CÁLCULOS




6. CÁLCULO CONDICIONES DE IMPULSIÓN. 6.1. REFRIGERACIÓN.

ANEXO DE CÁLCULOS




6.2. CALEFACCIÓN.

ANEXO DE CÁLCULOS




Los caudales de impulsión calculados para algunas zonas han sido incrementados con el objetivo de obtener unas condiciones interiores de humedad relativa dentro del rango establecido por el RITE, es decir, entre 30 y 70 %. Este es el caso de zonas como el mostrador de recepción-desayunos, la office y las zonas de lencería.

Los caudales definitivos de impulsión con los que se dimensionarán las unidades terminales son los de la columna coloreada en amarillo.

ANEXO DE CÁLCULOS




7. POTENCIA DE BATERÍAS DE UTAS. Conocidas las condiciones de impulsión del aire, las exteriores y las de la zona a climatizar podemos conocer las condiciones de mezcla del aire para calcular la potencia de las baterías. Los caudales de impulsión calculados para algunas zonas han sido incrementados con el objetivo de obtener unas condiciones interiores de humedad relativa dentro del rango establecido por el RITE, es decir, entre 30 y 70 %. Este es el caso de zonas como el mostrador de recepción-desayunos, la office y las zonas de lencería. Se ha supuesto un salto térmico de 5ºC en las baterías de frío y calor para el cálculo del caudal en cada régimen. La humedad específica de retorno del aire es igual a la humedad específica de la zona a climatizar, se puede calcular según la siguiente expresión:

𝑊𝑟𝑒𝑡 = 𝑊𝑧𝑜𝑛𝑎 = 𝑊𝑒𝑥𝑡 +𝑄𝑙𝑎𝑡

𝐶𝐿𝑣𝑚𝑎𝑠𝑒𝑥𝑡

Se pueden conocer las propiedades del aire de mezcla realizando un balance de masa entre las dos corrientes de aire que se mezclan, la de aire exterior y la de aire de retorno:

𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =𝑚𝑎𝑠𝑒𝑥𝑡𝑊𝑒𝑥𝑡 + 𝑚𝑎𝑠𝑟𝑒𝑡𝑊𝑟𝑒𝑡

𝑚𝑎𝑠𝑖𝑚𝑝

ℎ𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 =𝑚𝑎𝑠𝑒𝑥𝑡ℎ𝑒𝑥𝑡 + 𝑚𝑎𝑠𝑟𝑒𝑡ℎ𝑟𝑒𝑡

𝑚𝑎𝑠𝑖𝑚𝑝

Los procesos que tienen lugar en la batería son diferentes según sea régimen de refrigeración o calefacción.

7.1. CALEFACCIÓN. En la batería de calor se produce un calentamiento sensible por lo que la humedad específica no varía en su paso por la batería:

𝑊𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝐵𝐶 = 𝑊𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝐵𝐶 = 𝑊𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎

ANEXO DE CÁLCULOS




La temperatura requerida a la salida de la batería de calor es conocida, suponiendo un incremento de temperatura en el ventilador de 1,5ºC, de -1ºC en los conductos de impulsión y de -0,5ºC en los conductos de retorno del aire. Finalmente, la potencia de las baterías de calor se calculan a partir del salto de entalpía del aire mediante un balance de energía en la batería, según:

𝑄𝑏𝑐 = 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑚𝑝(ℎ𝑏𝑐 − ℎ𝑚𝑒𝑧) Este proceso se ha seguido para las UTAS que suministran aire a los sistemas todo aire, cuyas baterías tienen que vencer todas las cargas térmicas de los locales. Para las baterías de las UTAS que tratan el aire de los inductores, en las cuales solo se vencen las cargas de ventilación, se realizará un balance de energía entre el aire exterior y el interior, según:

𝑄𝑏𝑐 = 𝑚𝑣𝑒𝑛𝑡(ℎ𝑒𝑥𝑡 − ℎ𝑖𝑛𝑡) Los cálculos realizados en Excel para cada unidad climatizadora son los siguientes:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




A continuación se representa el ciclo del aire de calefacción para la UTA de servicio en el diagrama psicométrico:

Teniendo los siguientes puntos en el diagrama: • EXT: Condiciones del aire exterior. • RET: Condiciones del aire de retorno del local. • MEZ: Condiciones de la mezcla del aire exterior y el de retorno. • IMP: Condiciones del aire de impulsión al local. • Z: Condiciones del aire del local. • BC: Condiciones del aire a la salida de la batería.

7.2. REFRIGERACIÓN. El ciclo de refrigeración en la batería es distinto al de calefacción, ya que se produce un enfriamiento sensible con deshumidificación.

ANEXO DE CÁLCULOS




Se pueden calcular las condiciones de la mezcla, conocidas las condiciones exteriores y también las del aire de retorno ya que la humedad específica no cambia al paso por los conductos:

𝑊𝑟𝑒𝑡 = 𝑊𝑧𝑜𝑛𝑎 Las condiciones de impulsión han sido fijadas anteriormente, por lo que se conocen las propiedades del aire requerido a la salida de la batería, suponiendo que la humedad específica no cambia en los conductos de impulsión y estableciendo un incremento de temperatura de 1,5ºC en el ventilador, de 1,2ºC en los conductos de impulsión y de 1ºC en los conductos de retorno. Las potencias sensible y latente en la batería se calculan según las siguientes expresiones:

𝑄𝐵𝐹 𝑠𝑒𝑛𝑠 = 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑚𝑝𝐶𝑝(𝑇𝑠𝑏𝑐 − 𝑇𝑠𝑚𝑒𝑧)

𝑄𝐵𝐹 𝑙𝑎𝑡 = 𝑚𝑎𝑠𝑖𝑚𝑝𝐶𝐿𝑣(𝑊𝐵𝐹 −𝑊𝑚𝑒𝑧) Este proceso se ha seguido para las UTAS que suministran aire a los sistemas todo aire, cuyas baterías tienen que vencer todas las cargas térmicas de los locales. Para las baterías de las UTAS que tratan el aire de los inductores, en las cuales solo se vencen las cargas de ventilación, se realizará un balance de energía entre el aire exterior y el interior, según:

𝑄𝑏𝑐 = 𝑚𝑣𝑒𝑛𝑡(ℎ𝑒𝑥𝑡 − ℎ𝑖𝑛𝑡) Los cálculos realizados en Excel para cada unidad climatizadora son los siguientes:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




A continuación se representa el ciclo del aire de refrigeración para la UTA de servicio en el diagrama psicométrico:

Teniendo los siguientes puntos en el diagrama: • EXT: Condiciones del aire exterior. • RET: Condiciones del aire de retorno del local. • MEZ: Condiciones de la mezcla del aire exterior y el de retorno. • IMP: Condiciones del aire de impulsión al local. • Z: Condiciones del aire del local. • BF: Condiciones del aire a la salida de la batería.

Como se puede observar en el diagrama la evolución real del aire en el ciclo de refrigeración sigue una curva desde el punto de mezcla hasta la salida de la batería. En esta curva se distinguen dos tramos, un enfriamiento únicamente sensible seguido por un enfriamiento con deshumidificación, como se ha comentado anteriormente.

ANEXO DE CÁLCULOS




8. CÁLCULO DE CONDUCTOS. 8.1. CONDUCTOS DE IMPULSIÓN.

8.1.1. Pérdidas en codos. Todos los codos en la instalación se realizarán con radio uniforme igual al diámetro del conducto. El coeficiente de pérdida dinámica se obtendrá mediante la siguiente expresión:

𝐶 = 𝐶0.𝐾𝜃

8.1.2. Pérdidas en derivaciones. En la instalación se han utilizado los siguientes tipos de accesorios, con sus correspondientes tablas proporcionadas por la DTIE 5.01 para obtener el coeficiente de pérdida dinámica:

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3. Pérdidas totales. Las pérdidas totales en el circuito de impulsión de cada climatizadora se han calculado con la ayuda de una Hoja de Excel, obteniendo los siguientes resultados:

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.1. Pérdidas totales UTA habitaciones Oeste.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.2. Pérdidas totales UTA habitaciones centro.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.3. Pérdidas totales UTA habitaciones Este.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.4. Pérdidas totales UTA Lencerías.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.5. Pérdidas totales UTA Zonas de paso.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.1.3.6. Pérdidas totales UTA Servicio.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2. CONDUCTOS DE RETORNO.

8.2.1. Pérdidas en codos. Todos los codos en la instalación se realizarán con radio uniforme igual al diámetro del conducto. El coeficiente de pérdida dinámica se obtendrá mediante la siguiente expresión:

𝐶 = 𝐶0.𝐾𝜃

8.2.2. Pérdidas en derivaciones.

En la instalación se han utilizado los siguientes tipos de accesorios, con sus correspondientes tablas proporcionadas por la DTIE 5.01 para obtener el coeficiente de pérdida dinámica:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3. Pérdidas totales. Las pérdidas totales en el circuito de impulsión de cada climatizadora se han calculado con la ayuda de una Hoja de Excel, obteniendo los siguientes resultados:

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.1. Pérdidas totales UTA habitaciones Oeste.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.2. Pérdidas totales UTA habitaciones centro.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.3. Pérdidas totales UTA habitaciones Este.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.4. Pérdidas totales UTA Lencerías.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.5. Pérdidas totales UTA Zonas de paso.

ANEXO DE CÁLCULOS




8.2.3.6. Pérdidas totales UTA Servicio.

ANEXO DE CÁLCULOS




9. CÁLCULO DE TUBERÍAS. La siguiente tabla nos proporciona los diámetros nominales comerciales de tuberías de cobre, con la cual seleccionaremos las tuberías de los diferentes tramos en los dos circuitos.

Tabla. Dimensiones de los tubos de cobre UNE EN 1057.

La referencia de la tabla donde se marca el valor numérico del diámetro interior del tubo indica el tubo recomendado en la Norma europea.

9.1. TUBERÍAS CIRCUITO DE CLIMATIZADORES.

Los caudales necesarios en cada climatizador utilizados para el cálculo de las tuberías pueden consultarse en el Anexo “Potencia de baterías de UTAS”.

Con estos caudales se dimensionarán las tuberías de los diferentes circuitos, no superando en ningún momento la pérdida de carga lineal máxima fijada de 250 Pa/m ni la velocidad máxima de 1,5 m/s. Se han considerado los siguientes coeficientes de pérdidas singulares, obtenidos de la DTIE 4.01.

ANEXO DE CÁLCULOS




ACCESORIO k CODO 90º (R/d = 1) 0,48

VÁLVULA DE RETENCIÓN

DN 15 a DN 20 7,7 DN 25 a DN 40 4,3 DN 50 3,8 DN 65 a DN 100 2,5

VÁLVULA DE EQUILIBRADO

DN 10 a DN 15 1,0 DN 20 a 25 0,5 DN 32 a DN 150 0,3

T DIVERGENTE 1,3 CONCURRENTE 0,9 DERIVACIÓN 0,3

Las pérdidas lineales (𝛥𝑃𝑙) obtenidas en cada ramal y los diámetros seleccionados son los siguientes:

Los diferentes tramos de tubería y su ubicación pueden consultarse en los planos 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23 del documento Planos. Las pérdidas totales en cada ramal, sumando las pérdidas de carga lineales, las pérdidas de carga en singularidades (𝛥𝑃𝑓) y una mayoración de cargas del 5% son:

ANEXO DE CÁLCULOS




ANEXO DE CÁLCULOS




9.2. TUBERÍAS CIRCUITO DE INDUCTORES. Los caudales necesarios en cada climatizador utilizados para el cálculo de las tuberías pueden consultarse en el Anexo………. Con estos caudales se dimensionarán las tuberías de los diferentes circuitos, no superando en ningún momento la pérdida de carga lineal máxima fijada de 250 Pa/m ni la velocidad máxima de 1,5 m/s. Se han considerado los mismos coeficientes de pérdidas singulares utilizados en para el circuito de los climatizadores. A continuación se indican las pérdidas de carga lineales y los diámetros seleccionados para el recorrido más largo, que se considera el más desfavorable ya que la pérdida de carga será mayor. De esta forma se asegura el suministro a todos los inductores.

Los diferentes tramos de tubería y su ubicación pueden consultarse en los planos 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23 del documento Planos.

ANEXO DE CÁLCULOS




Las pérdidas totales sumando las pérdidas de carga lineales del circuito más desfavorable, las pérdidas de carga en singularidades (𝛥𝑃𝑓) y una mayoración de cargas del 5% son:

Las pérdidas lineales del resto de tuberías necesarias se han calculado con el mismo método y su diámetro nominal puedo consultarse en los planos 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23 del documento Planos.

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