CLIMATIZACIÓN DE UN EDIFICIO DE OFICINAS EN OVIEDO
Autor: Baiz Arranz, Juan
Director: Cepeda Fernández, Fernando Entidad Colaboradora: Atil Cobra S.A.
RESUMEN DEL PROYECTO
Este proyecto tiene por objeto la climatización de un edificio de oficinas situado en la ciudad de Oviedo estableciendo las condiciones técnicas y legales a las que deberán ajustase las instalaciones de climatización, según la normativa y legislación vigente.
Antes de realizar los cálculos hay que prestar atención a las características constructivas del edificio a climatizar, al lugar donde se ubica el edificio y a las orientaciones a las que dan sus diferentes fachadas. También resultará determinante la distribución de las estancias dentro del edificio, así como el tipo de cerramientos que se emplearon en la construcción y los materiales utilizados.
Este edificio de oficinas es de planta rectangular, con sus fachadas principales de orientación norte, donde se encuentra el acceso al mismo, y sur y consta de un cerramiento exterior en sus fachadas exclusivamente de cristal.
El edificio en cuestión dispone de siete plantas sobre rasante, situándose en la planta baja un auditorio, un vestíbulo de entrada y otro principal y una sala grande de reuniones; y en las demás, despachos, secretarías, salas de trabajo y salas de reuniones. Todos los equipos que contribuyen a la climatización del mismo se instalarán en la cubierta de la quinta y de la sexta planta.
Como se indicaba, este edificio se encuentra en Oviedo, cuyas condiciones climáticas exteriores se han obtenido de la Guía Técnica del IDAE, para poder determinar correctamente las condiciones de confort interiores, las cuales se han
establecido en 24ºC en verano y 22º en invierno, ambos con una humedad relativa del 50%, cumpliendo así con el Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios (RITE). Para ello, se debe realizar el cálculo de las cargas térmicas tanto de verano, como de invierno en las condiciones más desfavorables para cada estación y una vez se tengan las cargas a combatir en cada local, se pasará a la selección de los aparatos que llevarán esta función.
En verano los principales agentes calentadores serán ganancia solar, transmisión, infiltración, ocupación, iluminación y equipos. Se deben de tener en cuenta estas cargas, y dependiendo de la orientación del local, se buscará el momento más desfavorable para calcular esa carga. En invierno sin embargo, se tiene en cuenta dos factores, la transmisión y el factor de viento, y siempre se lleva a cabo el cálculo para las 8.00 horas del mes de Enero.
Conocidos los requerimientos de cada sala, la siguiente fase es la de selección de equipos de climatización. Teniendo en cuenta que hay que combatir una potencia calorífica de 415348 Kcal/h, lo que equivale a 483,05 KW, y una potencia frigorífica de 436473 Kcal/h, que equivale a 507,6 KW; se colocarán en paralelo dos equipos de calderas de 270 KW y dos equipos de refrigeración de 258 KW, ajustándonos a lo impuesto en el RITE. Para la climatización de las salas, se usarán fan-coils, que se utilizarán casi en la totalidad del edificio, y climatizadores, que se usarán para tratar el aire primario de los fan-coils y para climatizar directamente el auditorio, que es la sala más grande del edificio. Se han dispuesto 4 climatizadores, uno de ellos exclusivamente para el auditorio, y 126 fan-coils para el resto de salas. Éstos son de tipo cassette a cuatro tubos y se han distribuido de forma que puedan hacer frente al calor total efectivo (cargas latente y sensible) en verano, y a la carga por transmisión en invierno.
Para transportar el agua entre la caldera, el grupo frigorífico, los climatizadores y los fan-coils se utilizarán tuberías de acero, las cuales se dimensionarán calculando el caudal necesario en cada tramo que permita combatir las cargas del edificio en ambas estaciones y asegurándose que las
pérdidas de carga sean inferiores a 30 mm.c.a./ml y que la velocidad del fluido no supere los 2 m/s. Habrá cuatro tipos de tubería, dos de agua caliente y dos de agua fría, una de ida y otra de retorno para ambas.
Para impulsar y retornar el agua por las tuberías, se utilizarán 12 bombas. Para su dimensionamiento, se ha calculado la perdida de carga de las tuberías en el tramo más crítico de cada circuito y se han instalado por duplicado para permitir el correcto funcionamiento en caso de avería.
Para transportar el aire tratado desde el climatizador a las distintas estancias del edificio así como de retomarlo y extraer aire de las mismas, se han dimensionado una serie de conductos. En todos los locales climatizados con fan-coils, sólo habrá conductos de impulsión del aire exterior tratado. En el local climatizado directamente con el climatizador (el auditorio), el aire de impulsión es tratado en el climatizador ya con las condiciones requeridas y se expulsa a través de los difusores y la extracción y el retorno del aire, se realiza mediante rejillas que permiten la entrada en el conducto, el cual será el mismo para las dos funciones. Además, se realizará la extracción de aire de los aseos para poder evitar los malos olores, para lo cual se instalará otro circuito con sus respectivas rejillas.
Los conductos de aire serán seleccionados teniendo en cuenta que la velocidad del fluido sea inferior a 10 m/s en redes generales y a 5 m/s en ramales finales; el criterio de pérdida de carga constante, que indica que sea de 0,1 mmca/ml en conductos de impulsión y extracción y de 0,08 mmca/ml en conductos de retorno; la altura máxima para los conductos rectangulares situados en el falso techo ha de ser de 450mm.
Para impulsar el aire por los conductos, se utilizan 6 ventiladores. Para su dimensionamiento, se ha calculado la pérdida de carga de los conductos en el tramo más crítico de cada circuito. Estos ventiladores serán de tipo centrífugo y formarán parte de los climatizadores, distribuidos según se función.
Para distribuir el aire de impulsión en el auditorio, se han seleccionado 16 difusores rotacionales para asegurar una correcta distribución del aire, teniendo en cuenta la sección calculada del conducto en el ramal final, una velocidad de salida del aire entre 2 m/s y 5 m/s y una potencia sonora inferior a 45 dB de acuerdo al RITE.
Para la extracción y retorno hacia los respectivos conductos, se ubicarán en los aseos del edificio y en el auditorio las rejillas, las cuales también cumplen con la normativa teniendo en cuenta la sección calculada del conducto en el ramal final, una velocidad de entrada del aire entre 2 m/s y 5 m/s y una potencia sonora inferior a 45 dB.
Además, se añaden todos los cálculos que han permitido todas estas selecciones, las distintas tablas auxiliares utilizadas en estos cálculos y los catálogos de los distintos proveedores de los cuales se han podido escoger los equipos.
La distribución de las tuberías y los conductos que recorren el edificio, se han detallado también en los planos que se incluyen; con sus respectivos esquemas de principio.
Una vez conocidas todas las especificaciones de la instalación que se han presentado, y usando catálogos de los fabricantes, se ha calculado el valor total de la ejecución del proyecto, ascendiendo éste a 794.043,96 € (Setecientos Noventa y Cuatro Mil Cuarenta y Tres Euros con Noventa y Seis Céntimos) antes de impuestos.
AIR CONDITIONING OF AN OFFICE BUILDING IN OVIEDO
Author: Baiz Arranz, Juan
Director: Cepeda Fernández, Fernando Supporting Entity: Atil Cobra S.A.
PROJECT SUMMARY
The aim of this project is to design the air conditioning of an office building in Oviedo that meets with the technical and legal requirements established assuring an appropriate conditioning of each room.
First of all we proceed to comprehend construction features, geometry, orientation and placement of the building: Its outer surface is fully made of glass, it has a rectangular floor plan and its main facades are placed north, where the entrance hall is located, and south.
It is a seven-storey building, which comprises offices, working open-spaces, meeting rooms and an auditorium, placed on the ground floor. The air-conditioning system will be placed on fifth and sixth floor roofs.
This system has been designed to provide the comfort climate values, which have been fixed at 24ºC in summer and 22ºC in winter and a relative humidity of 50% in both, even in the most unfavorable climate conditions.
For this reason, when calculating summer and winter loads, all factors need to be taken into account. In summer, transmission, sun radiation, outside ventilation air loads, building occupation levels, lighting, and heat-generating devices will be considered depending on room orientation. However, in winter, only transmission outside leaks and those linked to outside ventilation air that cool the building, have been evaluated always in January at 8am, as it is the coldest situation we may have throughout the year.
Once each room requirements are known, the air conditioning equipment will be selected. Two 270 kW-low-temperature boilers will take care of the production of hot water, whereas cold water will be obtained from two 258kW-chiller units. All rooms and spaces will be equipped with four-tube cassette fan coil units, with the exception of the auditorium where air will be fully processed using an air handler. The project envisages a total of 126 fan coils and 4 air handling units.
Steel pipes will be used for water transportation between the boiler, the chiller unit, the air-conditioning systems, and the fan coils. They will be dimensioned to assure that load leakage stays below 30 mm.Wg./m and that fluid speed does not exceed 2 m/s.
To overcome load leakage in water circuits 12 pumps will be installed. Each circuit will have in parallel two pumps of the same calculated power to assure the proper functioning of the facility in case of failure.
For transporting primary air from the air handling units to the rooms, air extraction and return, a pipe network has been designed. In rooms where fan-coils are installed, there will only be impulsion ducts, whereas, impulsion, extraction and return ducts will be installed in the auditorium, as air will be fully processed by an air handling unit. Additional extraction ducts will also be installed in bathrooms for evacuating unpleasant odors.
Air ducts have been selected considering an expected fluid speed lower than 10 m/s in the general network and lower than 5 m/s in the final branch lines and diffusion elements. It has also been taken into account the criteria of constant load loss, which amounts to 0.1 mm.Wg./m for the supply and extraction ducts and to 0.08 mm.Wg./m for return ducts and maximum height for ducts placed in the false ceiling will be 450mm.
Inside the air handling units, 6 centrifugal fans will be installed in order to drive the air through the different ducts. They have been dimensioned so that every load loss is overcome.
For air distribution in the auditorium, 16 rotating diffusers have been selected and for extracting and returning the air, several grills have been disposed in the auditorium and bathrooms. The section computed in the final branch lines, an exit air speed between 2 m/s and 5 m/s, and a sound power below 45 dB, are the factors that have been taken into account when designing these elements.
All spreadsheets, auxiliary tables and manufacturer brochures that have been used for selecting the equipment have been included, as well as the plans where steel pipes and ducts distribution is detailed.
Once all installation features are known, its cost has been calculated using manufacturer brochures. The total amount of the budget needed for this project is 794.043,96 € (Seven Hundred Ninety-Four Thousand Forty - Three Euros and Ninety - Six Cents) before taxes.
