Carga de refrigeración

La carga de enfriamiento es la tasa a la que se debe eliminar el calor sensible y latente del espacio para mantener una temperatura de bulbo seco y una humedad constantes en el espacio . ^{[ 1 ] [ 2 ]} El calor sensible que ingresa al espacio provoca un aumento en la temperatura del aire, mientras que el calor latente está asociado con el aumento del contenido de humedad en el espacio. El diseño del edificio , el equipo interno, los ocupantes y las condiciones climáticas exteriores pueden afectar la carga de enfriamiento en un edificio utilizando diferentes mecanismos de transferencia de calor . ^{[ 1 ]} Las unidades del SI son vatios .

La carga de refrigeración ^{[ 3 ]} se calcula para seleccionar el equipo HVAC que tenga la capacidad de refrigeración adecuada para eliminar el calor de la zona. Una zona se define típicamente como un área con ganancias de calor similares, requisitos de control de temperatura y humedad similares, o un espacio cerrado dentro de un edificio con el propósito de monitorear y controlar la temperatura y humedad de la zona con un solo sensor, por ejemplo, un termostato. ^{[ 4 ]} Las metodologías de cálculo de la carga de refrigeración tienen en cuenta la transferencia de calor por conducción , convección y radiación . Las metodologías incluyen el balance de calor, ^{[ 1 ]} las series temporales radiantes, ^{[ 5 ]} la diferencia de temperatura de la carga de refrigeración , la función de transferencia, ^{[ 6 ]} y la temperatura sol-aire . Los métodos calculan la carga de refrigeración en condiciones de estado estacionario o dinámicas y algunos pueden ser más complejos que otros. Estas metodologías y otras se pueden encontrar en los manuales ASHRAE , la norma ISO 11855, la norma europea (EN) 15243 y la EN 15255. ^{[ 7 ]} ASHRAE recomienda el método de balance de calor y los métodos de series temporales radiantes. ^{[ 1 ]}

La carga de refrigeración de un edificio no debe confundirse con sus ganancias de calor. Las ganancias de calor se refieren a la tasa a la que el calor se transfiere o se genera dentro de un edificio. Al igual que las cargas de refrigeración, las ganancias de calor se pueden separar en ganancias de calor sensible y latente que pueden ocurrir a través de conducción, convección y radiación. Las propiedades termofísicas de las paredes, pisos, techos y ventanas, la densidad de potencia de iluminación (LPD), la densidad de carga de enchufes , la densidad de ocupación y la eficiencia de los equipos juegan un papel importante en la determinación de la magnitud de las ganancias de calor en un edificio. ^{[ 1 ]} El manual de fundamentos de ASHRAE se refiere a los siguientes seis modos de entrada para las ganancias de calor: ^{[ 1 ]}

1. Radiación solar a través de superficies transparentes
2. Conducción de calor a través de paredes exteriores y techos.
3. Conducción de calor a través de techos, suelos y tabiques interiores.
4. Calor generado en el espacio por los ocupantes, las luces y los electrodomésticos.
5. Transferencia de energía mediante ventilación directa con el espacio e infiltración de aire exterior.
6. Ganancias de calor diversas

Además, la tasa de extracción de calor es la tasa a la que el calor se elimina realmente del espacio mediante el equipo de refrigeración. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Los valores de ganancias de calor, tasa de extracción de calor y cargas de refrigeración a menudo no son iguales debido a los efectos de la inercia térmica . El calor se almacena en la masa del edificio y el mobiliario, lo que retrasa el momento en que puede convertirse en una ganancia de calor y ser extraído por el equipo de refrigeración para mantener las condiciones interiores deseadas. ^{[ 2 ]} Otra razón es la incapacidad del sistema de refrigeración para mantener constantes la temperatura de bulbo seco y la humedad.

En los sistemas de aire , se supone que las ganancias de calor por convección se convierten instantáneamente en una carga de refrigeración. Las ganancias de calor por radiación son absorbidas por las paredes, los pisos, los techos y el mobiliario, lo que provoca un aumento en su temperatura que luego transferirá calor al aire del espacio por convección. ^{[ 1 ]} Las ganancias de calor por conducción se convierten en ganancias de calor por convección y radiación. Si la temperatura y la humedad del aire del espacio se mantienen constantes, entonces la tasa de extracción de calor y la carga de refrigeración del espacio son iguales. ^{[ 1 ]} La carga de refrigeración resultante a través de diferentes tipos de sistemas de aire en el mismo entorno construido puede ser diferente. ^{[ 8 ]}

En los sistemas radiantes , no todas las ganancias de calor por convección se convierten instantáneamente en una carga de enfriamiento, ya que el sistema radiante tiene limitaciones en cuanto a la cantidad de calor que se puede eliminar de la zona mediante convección. ^{[ 9 ] [ 10 ]} Las ganancias de calor por radiación son absorbidas por superficies de enfriamiento activas y no activas. Si son absorbidas por superficies activas, las ganancias de calor se convierten instantáneamente en una carga de enfriamiento; de lo contrario, se producirá un aumento de temperatura en la superficie no activa que eventualmente causará transferencia de calor al espacio por convección y radiación. ^{[ 7 ]}