HVAC Load Estimation: Glazing U-Values and Shading Coefficient (SC) Values

Las propiedades térmicas y solares de la fenestración sonparámetros críticosen los cálculos de carga de HVAC, lo que afecta significativamente las cargas de calefacción y refrigeración. Comprender los valores U del acristalamiento y los coeficientes de sombreado es esencial para dimensionar con precisión el sistema y diseñar edificios energéticamente eficientes.

Estimación de carga de HVAC: valores U de construcción para paredes, techos y tabiques

Estándares esenciales de acristalamiento

Los ingenieros profesionales de HVAC confían en bases de datos completas de propiedades térmicas y solares del acristalamiento para garantizar cálculos de carga precisos y una selección óptima de ventanas.

Referencias de propiedades de acristalamiento central

Estándar	Sección	Paginas	Enfoque de cobertura
Fundamentos ASHRAE 2017	Sección 15.3, Tablas 4, 10	355, 356, 368-375	Propiedades térmicas y solares integrales del acristalamiento.
Fundamentos ASHRAE 2017	Sección 18.4	485	Métodos de análisis de transferencia de calor por fenestración.
Guía de cibse 2006 Un diseño ambiental	Sección 3.6, Tablas 3.23-3.31	112-116	Normas europeas de acristalamiento y datos de rendimiento.
Carrier la parte 1 Estimación de carga	Capítulo 04, Tablas 16, 17	52-55	Aplicaciones prácticas de acristalamiento para cálculos de carga.

Propiedades fundamentales del acristalamiento

Conceptos de valor U para acristalamiento

Valores U de acristalamientorepresentan coeficientes generales de transferencia de calor a través de sistemas de fenestración:

Componentes clave:

• centro de vidrio: Rendimiento térmico del material de acristalamiento solo
• Borde de vidrio: Efectos de espaciador y sellado de bordes
• Marco: Puente térmico a través de marcos de ventanas
• ventana general: Combinación ponderada por área de todos los componentes

Rangos típicos de valores U:

• Acristalamiento simple: 0,85 – 1,10 Btu/h·pie²·°F
• Doble acristalamiento: 0,35 – 0,65 Btu/h·pie²·°F
• triple acristalamiento: 0,15 – 0,35 Btu/h·pie²·°F
• Recubrimientos de baja emisividad: 20-40% de mejora sobre el vidrio transparente

Fundamentos del coeficiente de sombreado

Shading Coefficient (SC)compara la ganancia de calor solar a través del acristalamiento con la del vidrio transparente de un solo panel:

Cálculo SC: SC = SHGC of sample glass / SHGC of reference glass (0.87)

Rangos de rendimiento:

• Vidrio simple transparente: SC = 1,00
• Doble cristal transparente: SC = 0,81 – 0,88
• vidrio tintado: SC = 0,45 – 0,70
• Vidrio reflectante: SC = 0,15 – 0,40
• Vidrio de baja emisividad: SC = 0,60 – 0,80

Datos de rendimiento de acristalamiento ASHRAE

Aplicaciones de la Tabla 4 y la Tabla 10

ASHRAE Tablas 4 y 10Proporcionar datos completos sobre el rendimiento del acristalamiento:

Tipos de vidrio cubiertos:

• Vidrio flotado transparente: Various thicknesses (3mm to 12mm)
• vidrio tintado: Tonos bronce, gris, verde, azul.
• Vidrio reflectante: Recubrimientos metálicos en diversas superficies.
• Vidrio de baja emisividad: Aplicaciones de capas duras y blandas
• Vidrio laminado: Construcciones de múltiples capas

Sistemas de acristalamiento avanzados

Tecnologías de acristalamiento de alto rendimientoOfrecen un control térmico y solar mejorado:

Tipo de acristalamiento	Rango de valor U	Gama SC	Aplicaciones
Unidades de vidrio aislante	0.25 – 0.50	0.40 – 0.80	Comercial y residencial
Triple acristalamiento	0.15 – 0.30	0.35 – 0.70	Climas fríos, alto rendimiento
Vidrio dinámico	0.20 – 0.40	0.10 – 0.60	Aplicaciones de construcción inteligente
Acristalamiento al vacío	0.10 – 0.20	0.50 – 0.75	Edificios de ultra alto rendimiento

Impacto del material del marco

Materiales del marco de la ventana.afectan significativamente los valores U generales:

Valores U del marco:

• Aluminum (no thermal break): 1.2 – 2.0
• Aluminum (with thermal break): 0.4 – 0.8
• Madera: 0.3 – 0.5
• Vinilo: 0.2 – 0.4
• Fibra de vidrio: 0.2 – 0.4

Control de ganancia de calor solar

Aplicaciones del coeficiente de sombreado

Valores SCimpactan directamente los cálculos de carga de enfriamiento:

Ecuación de carga solar: Q_solar = A × SC × SHGF × CLF

Dónde:

• A = Window area (ft²)
• SC = Coeficiente de sombreado
• SHGF = Solar heat gain factor (Btu/hr·ft²)
• CLF = Factor de carga de refrigeración

Consideraciones específicas de orientación

Orientación de la ventanaafecta la selección óptima de SC:

Estrategias de diseño:

• Orientación sur: Lower SC values (0.2-0.4) for cooling climates
• Orientación este/oeste: Lowest SC values (0.15-0.3) due to low sun angles
• Orientación norte: Higher SC values acceptable (0.4-0.8)
• Consideraciones estacionales: Propiedades variables para climas dominados por la calefacción

Estándares europeos de cibse

Rendimiento del acristalamiento europeo

Tablas CIBSE 3.23-3.31abordar las normas europeas sobre acristalamiento y las consideraciones climáticas:

Factores regionales:

• valor G: Equivalente europeo al coeficiente de sombreado
• Transmision de luz: Requisitos de integración de iluminación natural
• Rendimiento térmico: Estándares de aislamiento mejorados
• Control solar: Optimización climática específica

Diseño específico para el clima

Consideraciones de diseño europeoinfluyen en la selección del acristalamiento:

Norte de Europa:

• Rendimiento de alto valor U: Énfasis en el aislamiento térmico
• Transmision de luz: Aprovechamiento máximo de la luz natural
• Ganancia solar: Beneficioso en climas dominados por la calefacción

Sur de Europa:

• Prioridad de control solar: Coeficientes de sombreado bajos esenciales
• control de deslumbramiento: Requisitos de confort visual
• Integración de masa térmica: Consideraciones sobre la capacidad calorífica del edificio

Aplicaciones de cálculo de carga del portador

Implementación práctica

Tablas 16 y 17proporcionar datos sobre acristalamiento orientados a la aplicación:

Metodología de cálculo de carga:

1. Determinación del área de acristalamiento: Dimensiones reales de fenestración
2. Análisis de orientación: Evaluación de la exposición solar
3. Selección de propiedad: Valores apropiados para el clima y el código
4. Cálculo de carga: Impactos separados de las cargas de calefacción y refrigeración

Métodos de control de calidad

Verificación de diseñogarantiza un modelado de fenestración preciso:

Procedimientos de validación:

• Verificación de datos del fabricante: Especificaciones reales del producto
• Calificaciones de la NFRC: Valores de rendimiento certificados
• Prueba de campo: Verificación del rendimiento posterior a la instalación
• Modelado de energía: Análisis del impacto energético de todo el edificio

Tecnologías modernas de acristalamiento

Sistemas de vidrio inteligentes

Acristalamiento dinámicopermite propiedades térmicas y ópticas variables:

Tipos de tecnología:

• electrocrómico: Tintado controlado eléctricamente
• Fotocromático: Propiedades sensibles a la luz
• Termocrómico: Cambios activados por la temperatura
• Dispositivos de partículas en suspensión: Control de opacidad instantáneo

Integración del rendimiento energético

Sistemas de acristalamiento avanzadosintegrar con la gestión energética del edificio:

Beneficios de rendimiento:

• Control solar adaptativo: Optimización en tiempo real
• Cosecha de luz diurna: Integración del sistema de iluminación
• Comodidad térmica: Transferencia de calor radiante reducida
• Ahorro de energía: Reducción del 20 al 40 % en cargas de HVAC

Precisión del cálculo de carga

Consideraciones de diseño

Práctica profesionalrequiere comprender las limitaciones de rendimiento del acristalamiento:

Factores de precisión:

• Calidad de instalación: Sellado y alineación del marco
• Efectos envejecidos: Degradación del revestimiento con el tiempo
• Impactos del mantenimiento: Necesidades de limpieza y reposición
• Cumplimiento del código: Cumplir con los estándares mínimos de desempeño

Integración con sistemas constructivos

Selección de acristalamientodebe considerar la interacción con otros sistemas constructivos:

Integración del sistema:

• Controles de iluminación natural: Atenuación de iluminación automatizada
• Zonificación de climatización: Acondicionamiento de zona perimetral
• masa termal: Efectos de la capacidad calorífica del edificio
• Ventilación natural: Estrategias de ventanas operables

Especificaciones de acristalamiento adecuadasimpacta significativamente el rendimiento del sistema HVAC, el consumo de energía y la comodidad de los ocupantes, lo que hace que la selección precisa del valor U y del coeficiente de sombra sea esencial para un diseño exitoso del edificio.