Cálculo de cargas térmicas de calefacción
Hoy os traigo un método simplificado para el cálculo de las cargas térmicas de calefacción. Se basa en el apartado 9 de la norma UNE 12831, y se complementa con el documento de apoyo DA DB-HE/1 para el cálculo de las transmitancias térmicas.
A día de hoy este método resulta interesante con fines didácticos, y para pequeños trabajos como sustitución de unidades terminales. Si lo que necesitamos es calcular cargas térmicas para un proyecto, lo indicado es que nos apoyemos en un software que permita la aplicación de un método horario. Si te interesa este tema, tienes a tu disposición el Curso de cálculo de cargas con Tekton3D.
Dimensiones base de la envolvente
El cálculo de la carga térmica de calefacción requiere que conozcamos las dimensiones de la envolvente del edificio. Como dimensiones base de cálculo consideraremos:
- Longitud de los muros exteriores medida por el exterior del edificio.
- Longitud de los muros interiores medida por el eje del muro. Si son muros con longitudes moderadas, podemos medirlos por una de sus caras, si no tenemos el eje dibujado.
- Altura de los muros, medida de cota del piso terminado a cota del piso terminado siguiente.
- Dimensiones de suelo y techo, medidas por el exterior del edificio.
Carga térmica de diseño
La carga térmica de diseño (QHL) de un espacio calentado en
el caso de que todos los recintos se calienten a la misma
temperatura se obtiene a como la suma de tres pérdidas o cargas:
- QT que es la pérdida térmica por transmisión a través de los cerramientos.
- QV que es la pérdida térmica por ventilación o infiltración de aire.
- QRH que representa la capacidad de calentamiento del local.
Quedando la expresión que sigue, con todos los valores expresados en W.
Perdida térmica por transmisión
La pérdida térmica por transmisión se calcula para cada cerramiento, vertical u horizontal, en función de los siguientes parámetros:
- fk llamado factor de corrección de la temperatura. Se obtiene de la Tabla D.11 de la UNE-EN 12831. Es un parámetro adimensional.
- A que es la superficie del cerramiento atravesado por el flujo de calor. Se expresa en m2.
- U representando la transmitancia térmica, que puede calcularse como indica el documento de apoyo DA DB-HE/1. Se expresa en W/(m2·K)
- Tint que es la temperatura interior del local, en ºC.
- Te que es la temperatura exterior de cálculo, tomada de una publicación de reconocido prestigio, expresada en ºC.
La ecuación de cálculo de la pérdida por transmisión tiene la siguiente forma:
Para obtener fk os dejo un resumen de la tabla D11 de la norma:
Pérdida térmica por ventilación o infiltración
En locales con ventilación mecánica controlada, esta pérdida se calcula a partir del caudal nominal de cada local. En el caso de que no existe ventilación mecánica, se puede estimar el caudal de infiltración multiplicando el volumen del local por el número de renovaciones por hora. Los parámetros que intervienen en el cálculo son:
- Vmin es el caudal mínimo de ventilación o infiltración de aire expresado en m3/h. Para viviendas nuevas según debe estimarse según el CTE DB HS 3. Para locales distintos de viviendas, se calcula según el RITE. Para viviendas existentes donde no exista ventilación puede calcularse a partir de los datos de renovaciones mínimas según UNE-EN 12831.
- Tint es la temperatura interior del local, en ºC.
- Te es la temperatura exterior de cálculo, enoC
La expresión de la pérdida por ventilación queda como sigue:
Para viviendas en las que no exista ventilación, podemos estimar la infiltración multiplicando el volumen interior del local por el número de renovaciones:
Podemos determina el volumen interior V, o multiplicar el volumen exterior por 0,8, tal y como indica la norma. Para estimar las renovaciones mínimas podemos usar la tabla D6 de la norma, resumida como sigue:
Capacidad de calentamiento
La capacidad de calentamiento representa la potencia necesaria para compensar las paradas de la instalación, por ejemplo por apagado nocturno. Los parámetros que intervienen en el cálculo son:
- A, que es la superficie del suelo del local en m2
- fRH, que es el factor de recalentamiento, obtenido de la Tabla D.10 de la norma UNE-EN 12831. El factor de recalentamiento se expresa en W/m2
El de cálculo de la capacidad de calentamiento queda de la siguiente forma:
A continuación se resume la tabla D10 de la norma UNE-EN 12831. Se presentan únicamente los supuestos en los que se supone una reducción de temperatura de 2ºC durante las paradas. Estos casos son adecuados para la mayor parte de las situaciones. Para otros escenarios, consultad la norma.
Recursos relacionados
A continuación puedes encontrar un resumen en PDF de lo expuesto en la norma, desarrollado en la entrada del Blog:
Actualización de la norma
La información contenida en esta página hace referencia a la norma UNE-EN 12831:2003, que ha sido derogada y sustituida por la norma UNE-EN 12831-1:2019.
Toda la información recogida sigue siendo técnicamente válida, pero dado que la nueva versión de la norma restringe el uso del método simplificado, ahora en el capítulo 7, para sustituciones de radiadores y equilibrado hidráulico, en proyectos de obra nueva aconsejo utilizar algún software de simulación.
En las pérdidas por ventilación, el 0,34 es un coeficiente adimensional, o de dónde sale?? gracias!
Hola Alvaro!
La respuesta corta es que es el Calor específico del aire, expresado en Wh/m3·ºC que son unas unidades que funcionan bien en climatización. En algunos textos encuentras 0,33 porque depende de la densidad del aire que consideres. A continuación la explicación larga:
Cuando tenemos que calentar o enfriar una masa de fluido, la expresión es:
E = me * Ce * (tf – ti)
Donde:
E = energía (kcal)
m = masa (kg)
Ce = Calor específico (kcal / kg · ºC)
tf = temperatura final (ºC)
ti = temperatura inicial (ºC)
Si dividimos ambas partes de la igualdad por el tiempo la energía se convierte en potencia (Q) y la masa en gasto másico o caudal másico (G). Quedando:
Q = G * Ce * (tf-ti)
Resulta que el caudal másico es igual al caudal volumétrico por la densidad G = d * V
Ahora tenemos:
Q = d * V * Ce * (tf-ti)
Como resulta que el calor específico usado tradicionalmente para el aire es 0,24 kcal/kg·ºC y como 1 Wh = 0,86 kcal, el calor específico del aire es 0,28 Wh/kg·ºC, y puesto que la densidad del aire está comprendida entre 1,1 y 1,3 kg/m3, considerando el valor promedio o estándar de 1,2 kg/m3 nos queda que d * Ce = 0,34 Wh/m3·ºC
Espero haberte sacado de dudas, gracias por el comentario!
Un cordial saludo.
La norma UNE-12831 ha sido actualizado en el mes de abril. Sabe usted si se ha modificado alguna fórmula o dato que nos das en este método para realizar los cálculos de cargas térmicas de calefacción?
Hola Boris!
Muchas gracias por el aviso. Le echo un ojo y os cuento algo.
Un cordial saludo.
Hola de nuevo!
He echado un ojo a la nueva norma y el cambio es significativo. Las fórmulas siguen vigentes, pero la nueva norma restringe la metodología simplificada a determinados usos. Fíjate en el recuadro rosa que he añadido encima de los comentarios.
Un saludo.
Aún se puede usar la forma simplificada de la norma para calcular el calor necesario para aumentar la temperatura de un solo cuarto?
Hola Boris!
Claro que puedes usar la forma simplificada sin ningún problema.
Un cordial saludo.
Hola
Puedo usar la forma simplificada para edificios existentes?
También mi pregunta es si puedo hacer las cargas térmicas en calefacción en un edificio de de tres plantas sin tomar en cuenta los forjados de las plantas y los tabiques internos, sino calcular sólo la envolvente exterior?
No soy experta en esto, y es primera vez que cálculo esto! 🙁
Hola,
No hay problema en usar la fórmula simplificada en edificios existentes.
A la hora de calcular viviendas, lo normal es hacer una hoja de cargas por cada estancia, para poder dimensionar la unidad terminal (radiador, fancoil, suelo radiante) que debe atender el local.
Hay que tener en cuenta la envolvente exterior y los cerramientos que limitan con zonas no climatizadas, como zonas comunes, locales técnicos y trasteros. Esto aplica también a los forjados, si son forjados entre viviendas no hay que calcularlos, pero si por ejemplo entre vivienda y local.
Un saludo.
¡Buenas!
(Estoy revisando el cálculo de cargas térmicas de una vivienda, puesto que me parecen elevados para sus características. Yo no soy técnico, pero me gusta conocer los detalles y motivos de cada valor).
En el cálculo de las pérdidas por ventilación, ¿cómo se añade el factor de tener un sistema de ventilación de doble flujo con recuperador de calor?
Pongamos que fuese de un 80% de eficiencia, por lo que el valor de la pérdida bajaría drásticamente. No tengo claro en qué fórmula iría este factor o en qué momento se debe tener en cuenta (dividir la Delta Ti-Te por la eficiencia por ejemplo?¿).
Gracias
Hola Juan,
Lo normal es que apliques a la carga sensible por ventilación, multiplicando la carga por la eficiencia del recuperador, que suele estar expresada en calor sensible.
Un saludo.