Estimar si una ventana de vidrio doble evitaría el empañamiento, en comparación con una de vidrio simple. Tómese láminas de vidrio de 4 mm de espesor, 6 mm de aire seco atrapado en el caso doble, coeficientes convectivos de 20 W/(m2·K) para el aire exterior, a 0 ºC, y 10 W/(m2·K) para el aire interior, que está a 22 ºC, y 50% HR en ambos casos.
Datos:
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read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):assume(x>0): |
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su1:="Vidrio_crown":su2:="Aire":su3:="H2O":dat:=[Lv=0.004*m_,La=0.006*m_,he=20*W_/(m_^2*K_),hi=10*W_/(m_^2*K_),Te=(0+273.15)*K_,Ti=(22+273.15)*K_,phi5=0.5]; |
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dat:=op(dat),Const,SI2,SI1:Vdat:=get_sol_data(su1);Adat:=get_gas_data(su2);get_pv_data(su3):kv_:=subs(Vdat,k);ka_:=subs(Adat,k);pvT5_:=evalf(subs(dat,pv(Ti))); |
La condensación tendrá lugar cuando la temperatura en la cara interior, T4, esté por debajo de la temperatura del punto de rocío en la habitación, Tdew, que es una función de la temperatura interior, T5, y de la humedad relativa phi5. El punto de rocío se alcanza cuando se enfría el aire húmedo hasta la saturación, a presión y composición constantes, i.e. cuando la presión de vapor a Tdew, p*(Tdew), sea igual a la del agua pura p*(T5)=2,7 kPa.
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eq8_9;Tdew_:=evalf(subs(dat,solve(pv(T)=phi5*pvT5_,T)));'Tdew_'=TKC(%); |
Si solo hay un vidrio, el calor que pasa por unidad de área, q, será:
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q1:=(Ti-Te)/R; R:=1/he+Lv/kv+1/hi;R_:=subs(kv=kv_,dat,R);q1_:=subs(R=R_,dat,q1); |
y por tanto la T5:
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eqq1:=q1=hi*(Ti-T5);T5_:=subs(dat,Ti-q1_/hi);'T5_'=TKC(%); |
que al ser menor que la de rocío, sí que habrá condensación.
Con la ventana de vidrio doble (y cámara de aire intermedia), la transmisión de calor, suponiendo que la convección en el aire atrapado es despreciable, será
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q2:=(Ti-Te)/R; R:=1/he+Lv/kv+La/ka+Lv/kv+1/hi;R_:=subs(kv=kv_,ka=ka_,dat,R);q2_:=subs(dat,subs(dat,(Ti-Te)/R_)); |
y la nueva T5:
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eqq2:=q2=hi*(Ti-T5);T5_:=subs(dat,Ti-q2_/hi);'T5_'=TKC(%); |
que es superior a la de rocío y por tanto no habrá condensación.
La condensación debe evitarse no sólo para tener una visión clara, sino para evitar daños en los marcos de ventanas, alféizares, y alrededores (pintura, papel pintado...). Cuando la condensación no se puede evitar (como en baños y cocinas), hay que disponer ventilación suplementaria (e.g. ventiladores de extracción), y paredes impermeables (e.g. alicatadas, plastificadas...).