Temperatura sol-aire

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. Es representada por la siguiente expresión:

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

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle q}$	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 ambiente exterior	°C
${\displaystyle T_{s}}$	Temperatura de la cara exterior	°C

La ecuación anterior solo tiene en cuenta las diferencias de temperatura y hace caso omiso de dos parámetros importantes, que es 1) flujo de radiación solar, y 2) el intercambio de infrarrojos del cielo. El concepto de T_sol-airese introducen así para permitir que estos parámetros que deben incluirse dentro de un cálculo mejorado. Entonces la expresión sería:

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

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle a}$	índice absortividad de la radiación solar (la absortancia solar de la superficie es el inverso de la reflectancia del material)
${\displaystyle I}$	Irradiancia solar global (ej. radiación solar total diaria incidente en una superficie)	W/m2
${\displaystyle \Delta Q_{ir}}$	Radiación infrarroja adicional debido a la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura del cielo aparente	W/m2

${\displaystyle \Delta Q_{ir}=F_{r}*h_{r}*\Delta T_{o-cielo}}$

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

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

Una ecuación equivalente y más útil para la pérdida de calor neto a través de toda la construcción es:

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

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle U_{c}}$	Transmitancia térmica U, según ISO 6946	W/m2K
${\displaystyle T_{i}}$	Temperatura interior	°C
${\displaystyle \Delta T_{o-cielo}}$	Diferencia entre la temperatura exterior de bulbo seco y la temperatura radiante media del cielo	°C

Por expansión de la ecuación por sustitución ${\displaystyle T_{\mathrm {sol-aire} }}$ se deriva la siguiente ecuación de transferencia de calor:

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

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle F_{r}}$	Factor de forma del elemento respecto de la bóveda celeste, es decir, la porción de bóveda celeste visible desde el elemento ${\displaystyle F_{r}}$ = 1 para un tejado horizontal no sombreado (toda la bóveda celeste irradia sobre el elemento) ${\displaystyle F_{r}}$ = 0,5 para un muro vertical no sombreado (sólo media bóveda celeste irradia sobre el elemento)
${\displaystyle h_{r}}$	Coeficiente de transferencia de calor por radiación	W/m2K

La ecuación anterior se utiliza para las fachadas opacas en,^[1]​ y hace que el cálculo intermedio de ${\displaystyle T_{\mathrm {sol-aire} }}$ innecesario. La ventaja principal de este último enfoque es que evita la necesidad de un nodo de diferente temperatura al aire libre para cada fachada. De este modo, el esquema de solución se mantiene simple, y las condiciones de radiación solar y el cielo de todas las fachadas se pueden agregar y se distribuye a los nodos de la temperatura interna como plusvalías o minusvalías.

Véase también

• Sistema solar activo
• Diseño pasivo
• Energía solar

Referencias

Bibliografía

1. Fundamentals volume of the ASHRAE Handbook, ASHRAE, Inc., Atlanta, GA, USA, 2005
   
2. Heating and Cooling of Buildings, 2nd ed., Kreider, Curtiss, Rabl, McGraw-Hill, New York, USA, 2002