Ejercicio 3 · Física II UPC 2016

Ejercicio 3 (20 puntos). Aislamiento térmico y balance energético en cerramientos

El conjunto de cerramientos verticales exteriores de un edificio residencial presenta una superficie global de $80\text{ m}^2$, de los cuales los huecos acristalados ocupan $20\text{ m}^2$. Suponemos que las únicas pérdidas térmicas tienen lugar por estos cerramientos verticales exteriores, al estar las viviendas colindantes debidamente calefactadas. Los huecos disponen de doble acristalamiento con un coeficiente global de transmisión térmica (transmitancia) de $U_v = 2{,}5\text{ W}/(\text{m}^2\cdot\text{K})$.

La fachada opaca está compuesta, en sentido interior a exterior, por:

$90\text{ mm}$ de ladrillo perforado ($\lambda_1 = 0{,}45\text{ W}/(\text{m}\cdot\text{K})$).

Una capa intercalada de aislamiento de fibra de vidrio ($\lambda_2 = 0{,}03\text{ W}/(\text{m}\cdot\text{K})$).

$120\text{ mm}$ de ladrillo macizo ($\lambda_3 = 0{,}80\text{ W}/(\text{m}\cdot\text{K})$).

Los coeficientes convectivo-radiantes superficiales son $h_i = 10\text{ W}/(\text{m}^2\cdot\text{K})$ para la cara interior y $h_e = 20\text{ W}/(\text{m}^2\cdot\text{K})$ para la exterior. Durante el periodo invernal, la temperatura media en el exterior es de $5^\circ\text{C}$ y se desea mantener el ambiente interior a $20^\circ\text{C}$.

a)

Se establece la limitación de que la pérdida térmica a través del muro opaco no debe sobrepasar los $864\text{ kJ}$ diarios por cada metro cuadrado de paramento. ¿Cuál es el coeficiente máximo de transmitancia admisible para el muro opaco? ¿Qué espesor mínimo debe tener la capa de fibra de vidrio?

b)

Determine el flujo calorífico total a través de los cerramientos verticales exteriores (huecos y paramento opaco).

c)

Calcule la energía total consumida a lo largo de un día completo para compensar estas pérdidas térmicas. Exprese el valor final en kWh.