Temperatura sol-aire

La temperatura sol-aire ( T _sol-aire ) es una variable que se utiliza para calcular la carga de refrigeración de un edificio y determinar la ganancia total de calor a través de las superficies exteriores. Es una mejora con respecto a:

${\displaystyle {\frac {q}{A}}=h_{o}(T_{o}-T_{s})}$

Dónde:

• ${\displaystyle q}$= tasa de transferencia de calor [W]
• ${\displaystyle A}$= área de superficie de transferencia de calor [m ² ]
• ${\displaystyle h_{o}}$= coeficiente de transferencia de calor por radiación (onda larga) y convección [W/m ² K]
• ${\displaystyle T_{o}}$= temperatura del entorno exterior [°C]
• ${\displaystyle T_{s}}$= temperatura de la superficie exterior [°C]

La ecuación anterior sólo tiene en cuenta las diferencias de temperatura e ignora dos parámetros importantes, a saber, 1) el flujo radiativo solar y 2) los intercambios infrarrojos del cielo. Por tanto, se introdujo el concepto de T _sol-aire para permitir que estos parámetros se incluyeran en un cálculo mejorado. La siguiente fórmula resulta:

${\displaystyle T_{\mathrm {sol-air} }=T_{o}+{\frac {(a\cdot I-\Delta Q_{ir})}{h_{o}}}}$

Dónde:

• ${\displaystyle a}$= absorbancia de la radiación solar (absorbencia solar superficial o la inversa de la reflectancia solar de un material) [-]
• ${\displaystyle I}$= irradiancia solar global (es decir, radiación solar total incidente sobre la superficie) [W/m ² ]
• ${\displaystyle \Delta Q_{ir}}$= radiación infrarroja adicional debido a la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura aparente del cielo. Esto se puede escribir como [W/m ² ] ${\displaystyle \Delta Q_{ir}=F_{r}*h_{r}*\Delta T_{o-sky}}$

El producto recién encontrado ahora se puede utilizar para calcular la cantidad de transferencia de calor por unidad de área, como se muestra a continuación: ${\displaystyle T_{\mathrm {sol-air} }}$

${\displaystyle {\frac {q}{A}}=h_{o}(T_{\mathrm {sol-air} }-T_{s})}$

Una ecuación equivalente y más útil para la pérdida neta de calor en toda la construcción es:

${\displaystyle {\frac {q}{A}}=U_{c}(T_{i}-T_{\mathrm {sol-air} })}$

Dónde:

• ${\displaystyle U_{c}}$= valor U de construcción, según ISO 6946 [W/m ² K].
• ${\displaystyle T_{i}}$= temperatura interior [°C]
• ${\displaystyle \Delta T_{o-sky}}$= diferencia entre la temperatura del aire exterior con bulbo seco y la temperatura radiante media del cielo [°C]
• ${\displaystyle F_{r}}$= Factor de forma entre el elemento y el cielo [-]
  • ${\displaystyle F_{r}}$= 1 para un techo horizontal sin sombra
  • ${\displaystyle F_{r}}$= 0,5 para una pared vertical sin sombra
• ${\displaystyle h_{r}}$= coeficiente de transferencia de calor radiativo externo [W/m ² K]

Al ampliar la ecuación anterior mediante la sustitución se obtiene la siguiente ecuación de pérdida de calor: ${\displaystyle T_{\mathrm {sol-air} }}$

${\displaystyle {\frac {q}{A}}=U_{c}(T_{i}-T_{o})-{\frac {U_{c}}{h_{o}}}{[a\cdot I-F_{r}\cdot h_{r}\cdot \Delta T_{o-sky}]}}$

La ecuación anterior se utiliza para fachadas opacas en ^[1] y hace innecesario el cálculo intermedio . La principal ventaja de este último enfoque es que evita la necesidad de un nodo de temperatura exterior diferente para cada fachada. Por lo tanto, el esquema de solución se mantiene simple y los términos de radiación solar y del cielo de todas las fachadas se pueden agregar y distribuir a los nodos de temperatura interna como ganancias/pérdidas. ${\displaystyle T_{\mathrm {sol-air} }}$

Referencias

1. ISO 13790, Rendimiento energético de los edificios: cálculo del consumo de energía para calefacción y refrigeración de espacios

1. Volumen de fundamentos del Manual ASHRAE , ASHRAE, Inc., Atlanta, GA, EE. UU., 2005
2. Calefacción y refrigeración de edificios , 2.ª ed., Kreider, Curtiss, Rabl, McGraw-Hill, Nueva York, EE. UU., 2002

Véase también

• Climatización
• ASHRAE
• Energía solar activa
• Energía solar pasiva
• ISO 13790