Temperatura del aire solar

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. Representa una mejora con respecto a:

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

Dónde:

• ${\displaystyle q}$= tasa de transferencia de calor [W]
• ${\displaystyle A}$= superficie de transferencia de calor [ ^m² ]
• ${\displaystyle h_{o}}$= coeficiente de transferencia de calor por radiación (onda larga) y convección [W/ ^m²K ]
• ${\displaystyle T_{o}}$= temperatura del entorno exterior [°C]
• ${\displaystyle T_{s}}$= temperatura de la superficie exterior [°C]

La ecuación anterior solo considera las diferencias de temperatura e ignora dos parámetros importantes: 1) el flujo de radiación solar y 2) los intercambios infrarrojos del cielo. Por lo tanto, se introdujo el concepto de T _sol-aire para permitir la inclusión de estos parámetros en un cálculo mejorado. El resultado es la siguiente fórmula:

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

Dónde:

• ${\displaystyle a}$= absortividad de la radiación solar (absortancia solar superficial o el inverso 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${\displaystyle \Delta Q_{ir}=F_{r}*h_{r}*\Delta T_{o-sky}}$[W/ ^m² ]

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

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

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

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

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 de 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 sombrear
• ${\displaystyle h_{r}}$= coeficiente de transferencia de calor por radiación externa [W/ ^m²K ]

Al expandir la ecuación anterior mediante la sustitución${\displaystyle T_{\mathrm {sol-aire} }}$Se obtiene la siguiente ecuación de pérdida de calor:

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

La ecuación anterior se utiliza para fachadas opacas en ^{[ 1 ]} y permite el cálculo intermedio de${\displaystyle T_{\mathrm {sol-aire} }}$innecesario. La principal ventaja de este último enfoque es que evita la necesidad de un nodo de temperatura exterior diferente para cada fachada. De este modo, 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 internos como ganancias/pérdidas.

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

• Sistema de climatización (HVAC)
• ASHRAE
• Energía solar activa
• energía solar pasiva
• ISO 13790