Temperatura Sol
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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 de las superficies exteriores. Es presentada por la siguiente expresión: q A =h o ( T o − T s ) Dónde: q= tasa de transferencia de calor (W) A= superficie de transferencia de calor (m 2 ) h o = coeficiente de transferencia de calor por radiación (onda larga) y convección (W/m 2 K) T o = temperatura ambiente exterior (°C) 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 flujo de radiación solar y el intercambio de infrarrojos del cielo. El concepto de T sol-aire se introduce así para permitir que estos parámetros que deben incluirse dentro de un cálculo mejorado. Entonces la expresión seria: T sol−aire =T o + ( a∙I− ∆Q ir ) h o Dónde: = índice absortividad de la radiación solar (la absortancia solar de la superficie es el inverso de la reflectancia del material) (-) = irradiancia solar global (ej. radiación solar total diaria incidente en una superficie) (W/m²)
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Temperatura sol-aire (Tsol-aire)
Es una variable que se utiliza para calcular la carga de refrigeración de un edificio y determinar la ganancia total de calor de las superficies exteriores. Es presentada por la siguiente expresión:
qA
=ho(To−T s)
Dónde:
q= tasa de transferencia de calor (W)
A= superficie de transferencia de calor (m2)
ho= coeficiente de transferencia de calor por radiación (onda larga) y convección (W/m2K)
To= temperatura ambiente exterior (°C)
Ts= 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 flujo de radiación solar y el intercambio de infrarrojos del cielo. El concepto de Tsol-aire se introduce así para permitir que estos parámetros que deben incluirse dentro de un cálculo mejorado. Entonces la expresión seria:
T sol−aire=T o+(a∙ I−∆Qir)
ho
Dónde:
= índice absortividad de la radiación solar (la absortancia solar de la superficie es el inverso de la reflectancia del material) (-)
= irradiancia solar global (ej. radiación solar total diaria incidente en una superficie) (W/m²)
= radiación infrarroja adicional debido a la diferencia entre la temperatura del aire exterior y la temperatura del cielo aparente. Esto se puede escribir como Qir=F r∗hr∗∆T o−cielo (W/m²)
El producto encontrado se puede utilizar para calcular la cantidad de transferencia de calor por unidad de área, como a continuación:
Fig. Calor que penetra a una pared expuesta al sol.
Si queremos calcular el calor ingresado empleando el coeficiente de convección convencional, deberemos calcularlo utilizando una temperatura ficticia de aire, temperatura sol-aire, tal que,
hcon (T a−T p )+ε I=hcon(T s−a−T p)
Con lo cual la temperatura sol-aire vendrá por la expresión siguiente:
T s−a=T a+(ε I )/hcon
La cual es muy fácil de calcular a partir de dos datos normalmente conocidos como son la emitancia de la pared y la radiación solar.
PROBLEMA DE APLICACIÓN
Supongamos una pared ladrillo común a la vista con orientación noroeste en la provincia de Buenos Aires, esta pared tendrá las siguientes características:
Coeficiente de coloración superficial a=0,65 Resistencia superficial exterior verano Rse= 0,05 m2 °C/WTemperatura ambiente en verano Text= 28°CRadiación solar incidente en verano I= 480W/m2
Si la temperatura sol-aire (Tsol-aire)= Text+I*a*Rse en verano, a las 10 Hs, sobre la pared que estamos analizando tendremos Ts-a=28°C+480°CW/m2*0.65*0.05m2°C/W=43.6°C
Si sobre este muro se aplica una pintura de color claro su coeficiente de absorción ‘a’ disminuirá a un valor de 0,20, y es fácil suponer que el valor de la Ts-a también disminuirá. En efecto:Ts-a=28°C+480W/m2*0,20*0,05m2°C/W=32.8°C, una disminución de más de 10°C solo por cambiar el color superficial.
