Enfriamiento sensible: definición y carga

Carga de enfriamiento sensible

La carga de enfriamiento sensible se refiere a uno de los dos tipos de cargas de enfriamiento que constituyen la totalidad de la carga de enfriamiento de diseño. La carga de enfriamiento de diseño es la cantidad de energía térmica que debe eliminarse de un edificio para mantener la temperatura de diseño interior, incluso durante las condiciones exteriores más extremas. Digamos que vive en Florida y hace 98 grados F (~ 37 grados C) afuera con un 100 por ciento de humedad. Esas son condiciones bastante insoportables y pueden ejercer presión sobre los sistemas HVAC, tratando de mantener una temperatura fresca de 77 grados F (25 grados C) con una humedad mucho más baja. Esto implica mover la energía térmica alrededor del sistema en lugar de enfriar literalmente la habitación. Hay varios factores que influyen en la carga de refrigeración sensible. Entre ellos se encuentran los tipos de aberturas, como ventanas y puertas de vidrio, intrusión de luz solar, paredes exteriores, tabiques, pisos sobre espacios abiertos, infiltración de aire entre grietas, techos debajo de un ático, personas en el edificio, equipos y electrodomésticos operados, luces, tipos de techos, conductos y aislamiento en toda la casa. De estos factores, los siguientes son los que no puede controlar: la temperatura y la humedad externas, el tamaño de la casa y la dirección en la que se encuentra la casa. Si su casa está orientada al sur o al oeste, su casa tendrá más infiltración de calor de la luz solar. Los siguientes factores son los que se pueden controlar: fugas de aire, niveles de aislamiento, infiltración de calor a través de ventanas, electrodomésticos que producen calor en su hogar. Puede sellar fugas y grietas, proporcionar más aislamiento y limitar el funcionamiento de los electrodomésticos que producen calor a las horas de la noche.

Ecuación de enfriamiento sensible

Puede calcular la carga sensible de calefacción o refrigeración en unidades SI con la siguiente ecuación: hs = cp * rho * q * dt Aquí es donde:

• hs = calor sensible (kW)
• cp = calor específico del aire (1.006 kJ / kg grados C)
• rho = densidad del aire (1.202 kg / m3)
• q = flujo de aire (cms)
• dt = diferencia de temperatura (grados C)

Como se indicó anteriormente, la carga de enfriamiento sensible es uno de los dos tipos de cargas de enfriamiento que definen la carga de enfriamiento de diseño. La otra carga de enfriamiento es la carga de enfriamiento latente. La carga de enfriamiento sensible se refiere a la temperatura de bulbo seco del edificio y la carga de enfriamiento latente se refiere a la temperatura de bulbo húmedo del edificio. ¿Qué son las temperaturas de bulbo seco y de bulbo húmedo y en qué se diferencian?

Bulbo seco vs bulbo húmedo

La temperatura de bulbo seco es la temperatura normal del aire y se puede medir con un termómetro normal protegido de la luz solar y la humedad. Se llama temperatura de bulbo seco porque no se ve afectada por la humedad del aire. La temperatura de bulbo húmedo indica la cantidad de humedad en el aire y la tasa de evaporación del termómetro de bulbo húmedo depende de la humedad del aire. La evaporación disminuye cuando el aire es más húmedo. Cuanto más húmedo es el aire, más exigencias se imponen al sistema HVAC para proporcionar un nivel de enfriamiento cómodo. Obtener la temperatura del bulbo húmedo es un poco más complicado, pero se puede medir colocando un trozo limpio de muselina húmeda sobre el bulbo de un termómetro. Si bien la mayoría de nosotros no estamos tan familiarizados con las temperaturas de bulbo húmedo y bulbo seco, todos tenemos un conocimiento general del punto de rocío. Como referencia, la temperatura de bulbo húmedo siempre se encuentra entre la temperatura de bulbo seco y el punto de rocío. Si recuerda, el punto de rocío es la temperatura a la que el vapor de agua se condensa fuera del aire o el aire se satura. Probablemente haya tenido la experiencia de sentir cuando el rocío o la humedad se precipitan o se condensan en el aire entre la puesta del sol y el amanecer. Cuando se despierta por la mañana temprano, hay rocío por todo el suelo. A medida que sale el sol, la temperatura también aumenta y esta agua se evapora nuevamente en el aire, aumentando la humedad a lo largo del día. Si tiene una botella fría que saca del refrigerador, verá que se forma condensación a una temperatura ambiente de 77 grados F (25 grados C), y verá condensación aún más rápidamente si lleva la botella afuera si la temperatura exterior es más alto que el interior a 86 grados F (30 grados C, por ejemplo). Si la temperatura exterior es la misma que la del frigorífico, no se formará condensación. Esto se debe a que la humedad relativa es baja en ambos lugares.

Enfriamiento sensible y latente

Como se indicó al comienzo de la lección, hay dos tipos de enfriamiento que ocurren: 1) enfriamiento sensible y 2) enfriamiento latente. El enfriamiento sensible elimina el calor de la temperatura o el calor que sentimos en el aire. El enfriamiento latente implica la deshumidificación del aire. Todos estos cálculos y conceptos están vinculados a los sistemas HVAC y los niveles de confort. A veces, el enfriamiento implica controlar la humedad (enfriamiento latente) sobre la temperatura (enfriamiento sensible). Por ejemplo, la mayoría de las personas prefieren que sus termostatos estén configurados de 72 a 78 grados Fahrenheit (~ 22 a 26 grados Celsius) durante los meses de clima cálido y de 67 a 72 grados Fahrenheit (~ 19 a 22 grados Celsius) durante los meses de clima frío. La relación de calor sensible se puede expresar de la siguiente manera: SHR = hs / ht Aquí es donde:

• hs = calor sensible
• ht = calor total (sensible + latente)

El SHR se utiliza para calcular la carga de enfriamiento sensible para varios entornos, y aquellos que requieren condiciones más sensibles dan como resultado una relación más alta. Ahora echemos un vistazo más de cerca a algo llamado índice de malestar. El índice de malestar se expresa como DI con una de dos ecuaciones:

1. DI = 0.4 ( td + tw ) + 15, donde td = temperatura de bulbo seco y tw = temperatura de bulbo húmedo
2. DI = 0.55 td + 0.2 tdp + 17.5, donde td = temperatura de bulbo seco y tdp = temperatura del punto de rocío

Si alguna vez ha estado en una casa muy húmeda, con una humedad superior al 60 por ciento, se siente incómodo independientemente de la temperatura. Aunque esta lección trata principalmente sobre la carga de enfriamiento sensible, no se puede considerar sin abordar la carga de enfriamiento latente. La Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE) recomienda mantener la humedad entre un 45 y un 55 por ciento durante todo el año, usando deshumidificadores durante los meses de clima cálido y humidificadores para mantener la humedad relativa en un nivel saludable. Una casa con muy poca humedad en el invierno puede provocar problemas respiratorios y un aumento de las infecciones, piel seca y con picazón y daños en los muebles y el piso. Por el contrario, una casa con demasiada humedad puede provocar el crecimiento de moho, condiciones bochornosas e incomodidad para dormir.

Resumen de la lección

¡Uf! ¡Esta ha sido una lección larga y complicada! La conclusión es que la carga de enfriamiento sensible es el tipo de enfriamiento que reduce la temperatura sensible del aire entrante. Recuerde que la carga de enfriamiento de diseño es la cantidad de energía térmica que debe eliminarse de un edificio para mantener la temperatura de diseño interior, incluso durante las condiciones exteriores más extremas. También aprendimos que es difícil discutir la carga de enfriamiento sensible sin discutir la carga de enfriamiento total, y eso también involucra la carga de enfriamiento latente. La carga de enfriamiento latente tiene que ver con la temperatura de bulbo húmedo , que indica la cantidad de humedad en el aire, y la tasa de evaporación del termómetro de bulbo húmedo depende de la humedad del aire y la temperatura del punto de rocío. Recuerde que esto se opone a la temperatura de bulbo seco., que es la temperatura normal del aire y se puede medir con un termómetro normal protegido de la luz solar y la humedad. También es importante considerar factores incontrolables que afectan la carga de enfriamiento sensible, como la temperatura y la humedad externas, el tamaño de la casa y la direccionalidad de la casa, así como problemas controlables como fugas de aire, niveles de aislamiento, infiltración de calor a través de ventanas y electrodomésticos que producen calor. . También aprendimos que la carga de enfriamiento sensible ( hs ) se calcula multiplicando el calor específico del aire ( cp ) por la densidad del aire ( rho ) por el flujo de aire ( q ) y el diferencial de temperatura. SHR se calcula dividiendo la carga de enfriamiento sensible por la carga de enfriamiento total. La carga de enfriamiento total se calcula sumando la carga de enfriamiento sensible y latente. Por lo tanto, la relación de calor sensible ( SHR ) y el índice de incomodidad ( DI ) se ven afectados tanto por la carga de enfriamiento sensible como por la carga de enfriamiento latente. Si desea controlar la carga de enfriamiento sensible, también debe tener en cuenta los factores de humedad que explican la carga de enfriamiento latente. Prestar atención a la humedad es de gran importancia no solo para controlar la temperatura sino también para la salud humana y ambiental. Si no mantiene la humedad adecuada, correrá el riesgo de problemas respiratorios y aumento de infecciones, piel seca y con picazón y daño a los muebles y pisos en los meses más fríos y crecimiento de moho, condiciones bochornosas y molestias durante el sueño durante los meses más fríos. meses más cálidos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador