Cómo calcular la carga térmica necesaria de tu sistema de aire acondicionado
Al mudarse a una vivienda reformada o incluso de nueva construcción, los nervios de los propietarios suelen estar a flor de piel. Coordinar los plazos con los técnicos para los trabajos finales, subestimar el coste total de la financiación o vivir temporalmente en la obra… para muchas parejas y familias, estas situaciones suponen una verdadera prueba de estrés. En el sentido estricto de la palabra, es importante mantener la calma si la nueva vivienda también va a estar equipada en el futuro con un sistema de aire acondicionado correctamente dimensionado. Por eso, nuestra calculadora te proporciona una herramienta sencilla para dimensionar tu nuevo sistema de aire acondicionado.
En este artículo, también te aclaramos toda la información de fondo relevante:
- Qué factores influyen en la capacidad de refrigeración necesaria.
- Qué se esconde detrás del acrónimo "BTU".
- Cómo diseñar un sistema de aire acondicionado correctamente en teoría, incluyendo fórmulas y cálculos de ejemplo.
- Si debes dejar el cálculo en manos de un especialista y cuándo.
- Las posibles consecuencias de un dimensionamiento incorrecto del sistema de aire acondicionado.
¿Cuánta carga térmica requiere tu habitación?
Simplemente introduce los datos clave en la herramienta y calcula la capacidad de refrigeración recomendada para tu habitación.
¿Qué factores influyen en la carga térmica necesaria??
Influencias arquitectónicas
La calidad y el tipo de aislamiento de un edificio tienen una influencia directa en su comportamiento de calefacción y refrigeración; esto se tiene en cuenta al calcular la capacidad de refrigeración requerida.
Las ventanas de suelo a techo o las ventanas grandes iluminan y calientan las habitaciones en verano, especialmente si no tienen acristalamiento con aislamiento térmico. Por lo tanto, se debe tener en cuenta la orientación de las ventanas (por ejemplo, en la cara sur del edificio), así como si y cuándo están sombreadas por salientes de edificios vecinos o por persianas o estores durante el día. La construcción del edificio, por ejemplo, en forma del grosor de las paredes exteriores, también juega un papel. Las paredes de una casa de construcción sólida, por ejemplo, se calientan mucho más lentamente que las de una casa de construcción ligera.
Las habitaciones con techos altos (por ejemplo, en edificios antiguos) contienen un mayor volumen de aire que necesita ser enfriado. Grandes volúmenes de aire, a su vez, requieren una circulación suficiente. Estos aspectos también se tienen en cuenta al seleccionar un sistema de aire acondicionado profesional.
Finalmente, se debe analizar la distribución del edificio. Una planta abierta puede ser más fácil de enfriar, siempre que el aire de la habitación pueda moverse o distribuirse libremente. Una gran cantidad de habitaciones pequeñas o numerosas áreas angulares podrían requerir el uso de varias unidades de refrigeración pequeñas o incluso llevar a considerar una solución centralizada.
Influencias ambientales
Estas incluyen, sobre todo, las condiciones climáticas regionales. La temperatura exterior y la humedad juegan un papel decisivo en el diseño del sistema de aire acondicionado. Los climas cálidos y húmedos requieren una capacidad de refrigeración significativamente mayor.
Si el edificio está ubicado en una región con poco movimiento de aire, esto puede provocar una mayor acumulación de calor. En zonas urbanas densamente construidas, la impermeabilización del suelo con hormigón también puede conducir a una temperatura ambiente de 5 a 10 grados Celsius más alta que en las regiones rurales con condiciones climáticas similares.
¿Todo esto suena plausible? Sí. Pero, ¿cómo utilizamos estos aspectos más bien cualitativos para obtener un valor orientativo que pueda emplearse para preseleccionar sistemas de aire acondicionado adecuados? Para ello, primero necesitamos entender las cifras y variables clave relevantes.
El concepto de la Unidad Térmica Británica (BTU)
Antes de ilustrar varios enfoques de cálculo para ejemplos individuales de espacios habitables, hagamos un breve desvío para examinar la cifra clave más importante en este contexto.
¿Qué es una unidad térmica británica (BTU)?
La BTU es una unidad de medida tradicional comúnmente utilizada en EE. UU. y el Reino Unido. Una BTU indica la cantidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de una libra de agua exactamente un grado Fahrenheit (a presión constante). Esto suele requerir 1.055 julios. La cifra clave se remonta al siglo XIX y se introdujo como parte de la disciplina científica de la termodinámica.
La unidad BTU por hora (BTU/h) se utiliza a menudo para indicar la capacidad de refrigeración (por ejemplo, en sistemas de aire acondicionado). En Europa, sin embargo, existe una creciente tendencia a convertir esta unidad a kilovatios (kW), que es más familiar para los consumidores:
1 BTU/h ≈ 0.000293 kW
Distinción del EER
Otro parámetro que seguramente encontrarás al seleccionar la capacidad de refrigeración de un aire acondicionado es el EER. La abreviatura significa "Energy Efficiency Ratio" (Relación de Eficiencia Energética) e indica la eficiencia de los aires acondicionados y dispositivos de refrigeración bajo condiciones estandarizadas. Refleja la relación entre la capacidad de refrigeración (medida, por ejemplo, en BTU/h) y el consumo de energía (en vatios (W) o kilovatios (kW)). Así, si comparas dos aires acondicionados con un consumo de energía similar, el que tenga un valor EER más alto utilizará la energía eléctrica consumida de manera más eficiente para enfriar tu espacio vital. En otras palabras, funciona de manera más eficiente.
Fórmula de cálculo para estimar la carga térmica requerida
El dimensionamiento de un aire acondicionado, también conocido como "sizing" en círculos profesionales, puede ilustrarse rápidamente utilizando el concepto de BTU en forma de una fórmula de cálculo simple. El propósito de la fórmula es estimar la "carga térmica de refrigeración" de tu espacio habitable. Funciona de la siguiente manera:
Superficie x factor de carga térmica de refrigeración = valor de kW requerido por hora
Las variables explicadas al principio (valores de aislamiento, áreas de ventanas, etc.) se tienen en cuenta como el factor de carga térmica de refrigeración en el modelo. Generalmente se asume un valor de 0,063-0,094 kW por metro cuadrado para condiciones de vida típicas. Sin embargo, este valor debe ajustarse según las condiciones reales del lugar.
La diferencia entre "carga térmica de calefacción" y "carga térmica de refrigeración"
Los términos "carga térmica de calefacción" y "carga térmica de refrigeración" se utilizan a menudo indistintamente, aunque, estrictamente hablando, no es correcto.
La carga térmica de calefacción representa la cantidad total de calor generada en una habitación por:
- fuentes de calor internas (por ejemplo, ocupantes o electrodomésticos)
- fuentes de calor externas (por ejemplo, luz solar o transferencia de calor)
- calor por infiltración (como el aire cálido exterior que entra al interior del edificio).
Por lo tanto, indica cuánto calor está presente en una habitación o fluye continuamente hacia ella.
La carga térmica de refrigeración, por otro lado, se refiere a la cantidad de calor que debe ser eliminada por un sistema de aire acondicionado para mantener la temperatura ambiente deseada.
Estrictamente hablando, esto marca una diferencia porque la carga térmica de refrigeración puede ser inferior a la carga térmica de calefacción. Este es el caso, por ejemplo, cuando algunas fuentes de calor no afectan la temperatura de la habitación de inmediato, sino con un retraso. Esto ocurre, por ejemplo, con el almacenamiento de calor en las paredes.
El cálculo de la carga térmica de refrigeración a menudo tiene en cuenta factores adicionales, como la circulación del aire o la eficiencia de un sistema de aire acondicionado.
Cálculo paso a paso con un ejemplo específico
Paso 1: Determinación de la superficie
Para ello, multiplicamos la longitud y el ancho de la habitación a enfriar y obtenemos la superficie de la habitación a determinar, medida en metros cuadrados (m²).
Ejemplo: La habitación tiene 8 m de largo y 5 m de ancho, por lo que tiene una superficie de:
8m*5m = 40m2.
Paso 2: Ajuste del factor de carga térmica de refrigeración
Como se mencionó anteriormente, para espacios habitables "normales", se utiliza 0,063-0,094 kW por metro cuadrado para el cálculo. Otras habitaciones se ajustan de la siguiente manera:
- Cocinas: 0.126-0.157 kW por m²
- Oficinas y espacios comerciales: 0.094-0.126 kW por m²
Ejemplo: La superficie calculada en el paso 1 es un espacio habitable regular. Por lo tanto, utilizamos un factor de carga térmica de refrigeración de 0,063 por metro cuadrado por hora. Nuestro espacio habitable de 40 m² produce, por lo tanto, una carga térmica de refrigeración de aproximadamente 2,52 kW por hora.
Otros factores se tienen en cuenta en función de la siguiente información:
- La exposición de las ventanas al sur o la fuerte luz solar aumenta el valor BTU en un 10-20% adicional.
- Cada persona permanentemente presente en la habitación emite entre 0,080-0,120 kW de energía.
- Los dispositivos que generan calor (ordenadores, impresoras) aumentan aún más la carga térmica de refrigeración.
Ejemplo: Dos personas suelen estar presentes en la zona de estar. Por lo tanto, añadimos 2 * 0,100 kW a la carga térmica de refrigeración ya calculada de 2,52 kW por hora, lo que nos da: 2,72 kW/h. Este valor representa, por lo tanto, la carga térmica de refrigeración total que debe ser gestionada continuamente por el sistema de aire acondicionado en la habitación del paso 1, teniendo en cuenta la presencia de dos personas en la zona. Alternativamente, se podría decir que las condiciones requieren una capacidad de refrigeración nominal de 2,72 kW/h.
Paso 3: Determinación del consumo de energía necesario para la refrigeración
En Europa, la mayoría de los fabricantes de aire acondicionado especifican el consumo de energía eléctrica de sus unidades en kW. Este valor se puede determinar a partir de la carga térmica de refrigeración ya calculada y el valor EER mencionado anteriormente de la siguiente manera:
Consumo de energía eléctrica (en kW/h) = carga térmica de refrigeración (en kW/h) / EER
Sin embargo, el valor EER se determina en condiciones de laboratorio. Por esta razón, los fabricantes de aire acondicionado también especifican el valor SEER (relación de eficiencia energética estacional de un aire acondicionado) además o en lugar del valor EER. Esto proporciona a los usuarios finales una evaluación más realista de la eficiencia del aire acondicionado respectivo para las condiciones climáticas locales.
Ejemplo: Suponiendo que su nuevo aire acondicionado tiene un valor SEER de 7,4, necesitamos el siguiente consumo de energía eléctrica por parte del aire acondicionado para la carga térmica de refrigeración de 2,72 kW/h determinada anteriormente: 2,72 kW/h (carga térmica de refrigeración) / 7,4 (SEER) = 0,367 kW/h. Así que, si utiliza este aire acondicionado durante 5 horas bajo las condiciones especificadas, consumirá aproximadamente 5 * 0,367 kW/h = 1,835 kWh de electricidad para gestionar la carga térmica de refrigeración de 2,72 kW/h * 5 = 13,6 kWh.
¿Deberías dejar el cálculo de la potencia requerida a un especialista?
Como se demostró en la sección anterior, puedes realizar fácilmente un cálculo aproximado de la potencia de refrigeración necesaria por ti mismo. Esto también es una buena preparación para las conversaciones con un especialista en aire acondicionado. Sin embargo, recomendamos que tu cálculo sea validado por especialistas capacitados. Las siguientes razones abogan a favor de este enfoque:
- Complejidad de los cálculos: Los especialistas pueden utilizar programas de software que realmente incluyen todas las variables en el modelo de cálculo.
- Conocimiento especializado: Los expertos en climatización interior están familiarizados con muchas de las últimas tecnologías y productos y poseen conocimientos y experiencia especializados en técnicas de instalación comunes. Esto puede beneficiar el rendimiento y la vida útil de tu nuevo sistema de aire acondicionado.
- Cumplimiento normativo: Al inspeccionar tu propiedad, el personal de instalación profesional identificará qué regulaciones aplican (por ejemplo, en cuanto a la posible contaminación acústica para tus vecinos) y lo tendrá en cuenta al seleccionar un sistema.
En resumen, contratar a un profesional es una inversión siempre recomendable en términos de comodidad, eficiencia, costes a largo plazo y posibles consecuencias legales.
¿Vale la pena conocer la capacidad de refrigeración y la eficiencia de un equipo?
Cálculos, consulta con especialistas... ciertamente, todo suena a mucho esfuerzo. Sin embargo, para asegurarte de no comprar un aire acondicionado que consuma demasiada electricidad o un sistema que no proporcione suficiente capacidad de refrigeración o calefacción, un aire acondicionado eficiente siempre debe ser planificado por una empresa especialista.
Entonces, ¿por qué no utilizar nuestra calculadora Bosch y las fórmulas proporcionadas anteriormente para calcular los requisitos de aire acondicionado para tu propia propiedad? Luego, compara los valores que has calculado con nuestros productos Bosch.
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