Cómo calcular el nivel de carga interna CFI de un edificio

Los espacios habitables se clasifican en función del nivel de carga interna. Un dato necesario por ejemplo, para determinar el porcentaje de ahorro mínimo de la demanda energética en el proceso de verificación de la sección 1 del documento de ahorro de energía para edificios terciarios ¿Cómo se calcula? ¿De qué depende? En este post te lo explicamos.

carga interna ocupacion iluminacion equipos

03-05-2019

El nivel de carga interna depende de las fuentes internas. Dichas fuentes internas aportan calor en los espacios habitables debido a:

  • Personas que ocupan dichos espacios.
  • Equipos eléctricos.
  • Iluminación.

En función dichas fuentes internas, la carga interna de los espacios habitables se clasifica en cuatro niveles de densidad de unidad de potencia por metro cuadrado. Cada uno de dichos niveles de carga interna tiene asociado una franja de densidad de fuentes internas CFI en W/m²:

  • Baja: CFI < 6 W/m²:
  • Media : 6 W/m² < CFI < 9 W/m².
  • Alta : 9 W/m² < CFI < 12 W/m².
  • Muy alta: CFI > 12 W/m²:

¿Para qué sirve la carga interna?

El nivel de carga interna se mide en función de la densidad de las fuentes internas. Es decir, de las solicitaciones de calor generadas en el interior del edificio debido a las fuentes internas arriba indicadas. Solicitaciones consideradas en el cálculo de la demanda de energía junto a las solicitaciones exteriores. Además, el nivel de carga interna sirve para clasificar los espacios habitables así como el conjunto del edificio.

Además el perfil de uso de un edificio define las cargas internas. Es habitual en el proceso de certificación de la eficiencia energética de edificios terciarios, que tengamos que clasificar el uso en función del nivel de carga interna. Esto ocurre tanto en pequeño y mediano terciario como en gran terciario. En la entrada de Datos Generales tenemos que identificar el Perfil de uso asociado como se muestra en la imagen inferior. También el horario de funcionamiento: 8, 12, 16 ó 24 horas.

cargas internas certificado perfil de uso edificio

Clasificación de los espacios habitables en función de la carga interna

Según el documento de ahorro de energía del CTE, los espacios habitables se clasifican en función de su carga interna. Por lo tanto tenemos que distinguir entre:

  • Espacio de carga interna baja. Espacios o edificios donde se genera poco calor. Lo habitual es asociar este nivel de carga interna a espacios de uso residencial o similar. Ya sea con carácter eventual o permanente. Se incluyen espacios y edificios de viviendas. También habitaciones de hoteles, de hospitales, salas de estar, zonas de circulación vinculadas a uso residencial. La densidad de las fuentes internas queda por debajo de los 6 W/m².
  • Espacio de carga interna media. Espacios o edificios con una densidad de fuentes internas por iluminación, ocupación y equipos intermedia. Para su clasificación es fundamental calcular su valor. En este caso superior a 6 W/m² e inferior a 9 W/m².
  • Espacio de carga interna alta. Espacios o edificios donde se genera una cantidad alta de calor por ocupación, iluminación o equipos existentes. Incluyen espacios con densidad de fuentes internas superior a 9 W/m² pero inferior a 12 W/m².
  • Espacio de carga interna muy alta. Espacios o edificios con una densidad elevada de fuentes internas. Este nivel de carga puede estar asociado a un espacio con una alta ocupación, por ejemplo la sala principal de un auditorio. También a espacios muy iluminados como oficinas  o superficies comerciales. Los centros de datos con elevadas cargas internas por equipos y aparatos también se incluyen en esta clasificación.

Las fuentes internas se consideran en espacios habitables acondicionados y no acondicionados. En cambio no se consideran en espacios no habitables.

¿Cómo se calcula el nivel de carga interna?

El nivel de carga interna se determina como ya se ha comentado, en función de la densidad de las fuentes internas. Por lo tanto lo que hay que calcular es la densidad de las fuentes internas. Para ello tenemos que considerar las cargas nominales por hora a lo largo de una semana tipo: la carga sensible debida a la ocupación, la carga debida a la iluminación y la carga debida a los equipos.

Ejemplo de cálculo de nivel de carga interna CFI

Fórmula. CFI = ΣCoc/(7×24) + ΣCil/(7×24) + ΣCeq/(7×24)

Donde cada una de las cargas se mide en W/m² y se representa por:

Coc= carga sensible por ocupación.

Cil= carga por iluminación.

Ceq = carga por equipos.

Ocupación

La carga sensible máxima por ocupación depende de la actividad y la aplicación típica del espacio en cuestión. En la siguiente tabla extraída del Manual de Referencia de Calener GT Grandes edificios terciarios.

carga interna carga sensible por ocupación

Para un espacio de 100 m² de uso oficina con una ocupación de 15 personas, la carga sensible por ocupación sería: 15 personas x 75 W/persona = 1.125 W.

El horario de ocupación en una semana es: 100% de lunes a viernes durante 8 horas y sábados durante 4 horas.

La densidad de fuentes internas por ocupación durante una semana es el siguiente: (5 días x 1,0 x 8h/día + 1 día x 1,0 x 4h/día ) x 1.125 W = 49.500 W / 100 m ² = 495 W/m²

Iluminación

La carga debida a iluminación consiste en la potencia total de iluminación. Por lo se debe de sumar la potencia instalada total. En este caso para el mismo espacio anterior de oficinas se ha contabilizado 40 luminarias de 12 W = 480 W.

Para la iluminación se considera el siguiente horario de funcionamiento: lunes a viernes 100% durante 8 horas y resto 10%. Sábados 100% durante 4 horas y resto 10%. Domingos 10% durante todo el día.

Repetimos el mismo cálculo de densidad pero para la iluminación: (5 días x (1,0 x 8h/día + 0,1 x 16h/día) + 1 día x (1,0 x 4h/día + 0,1 x 20h/día ) + 1 día x  0,1 x 24h/día)  x 480 W = 27.072 W / 100 m ² = 271 W/m²

Equipos

Para los equipos se suma la potencia de todos los equipos y aparatos: ordenadores, impresoras, proyector, pantallas, etc.. El total de la carga máxima de equipos es de 2.400 W.

El horario es el mismo que el de la ocupación, por lo tanto el sumatorio es el siguiente: (5 días x 1,0 x 8h/día + 1 día x 1,0 x 4h/día ) x 2.400 W = 105.600 W / 100 m² = 1.056 W/m²

Cálculo total de la carga interna

CFI = (495 W/m² + 271 W/m² + 1.056 W/m²) / (7X24)  = 11 W/m² 

Por lo tanto el nivel de carga interna según la Tabla A.1 del documento de ahorro de energía sería Alta.

Fuente: Documento de ahorro de energía, articulado Junio 2017.

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