Masa térmica del edificio

Los diseñadores ajustan las características térmicas de los edificios para que moderen las condiciones ambientales externas y mantengan las condiciones internas utilizando el mínimo de recursos de materiales y combustible. Generalmente, esto se logra mediante una combinación de masa térmica, aislamiento térmico y sistemas pasivos y activos de enfriamiento y calefacción.
La masa térmica describe la capacidad de un material para absorber, almacenar y liberar energía calórica. La masa térmica puede utilizarse para nivelar las variaciones en las condiciones internas y externas, la absorción de calor como las temperaturas suben y liberándolo a medida que caen. En el diseño del edificio, esto puede útil para la tarde y retrasan los extremos en las condiciones térmicas, la estabilización del entorno interno y por lo tanto la reducción de la demanda de sistemas de servicios.
La masa térmica se puede utilizar para almacenar altas cargas térmicas mediante la absorción de calor introducido por las condiciones externas, como la radiación solar o por fuentes internas tales como electrodomésticos, iluminación, etc., que se activarán cuando las condiciones son más frías. Esto puede ser beneficioso tanto durante el verano y el invierno.
La masa térmica se puede introducir para almacenar un aspecto específico de energía térmica. Por ejemplo una pared térmica ubicada delante de una ventana orientada al sur absorberá la radiación solar y luego poco a poco volver a liberarla en el espacio cerrado. También se puede utilizar en combinación con estrategias de ventilación, por ejemplo, losas de piso de hormigón se pueden utilizar para absorber las ganancias de calor durante el día, y este calor se puede entonces ser ventilado al exterior durante la noche, dejando la masa disponible para absorber más calor el día siguiente.

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1. la estructura permite el libre flujo de aire entre las superficies expuestas. 2. El calo se acumula en la estructura por el día y se libera por la noche por l flujo de aire frío entre las superficies expuestas.

Históricamente, se ha considerado que los edificios con más masa térmica son adecuados para la ocupación regular, donde las condiciones internas se estabilizan por la masa térmica, y están moderadas por servicios de construcción de bajo nivel.
Más ligeros, los edificios más altamente aislantes podrían ser adecuados para el uso ocasional, en donde los ocupantes vuelven después de alguna ausencia y en el simple accionamiento de un interruptor, puede activar los sistemas de confort crearán rápidamente las condiciones confortables.
El enfriamiento nocturno del espacio interior sin embargo, puede requerir que los edificios estén desocupados durante la noche, por lo que puede ser más adecuado para un edificio de oficinas, que para un hospital, y como los reglamentos de construcción son más estrictos, por lo que las diferencias de rendimiento entre los edificios ligeros y pesados son cada vez más difusas.
La posición se complica aún más, ya que las condiciones externas cambian a lo largo de las estaciones del año y la hora del día, lo que significa por ejemplo, que la envolvente del edificio a veces puede ser necesaria para contener el calor, a veces para capturarlo, y a veces para rechazarlo. Y la estructura del edificio puede tener que hacer esto al mismo tiempo que realiza múltiples y conflictivos roles, tales como; permitir el acceso, proporcionar seguridad y la creación de un ambiente acústico adecuado y así sucesivamente.
Los termodinámica de masa térmica es un tema complejo. La utilidad de los materiales para el almacenamiento de calor se basa en la relación entre sus propiedades térmicas y el ciclo térmico que se requeridos para moderar. La masa térmica requiere; alta capacidad de calor específico, alta densidad y una conductividad térmica que significa flujos de calor hacia y desde el material que se alinean con el ciclo térmico del espacio ocupado. Los materiales tales como hormigón y mampostería tienden a tener una masa térmica útil, mientras que la madera es demasiado lenta para absorber el calor, y el acero tiene una muy alta conductividad térmica.
La capacidad de un material para absorber y liberar calor a través de ciclos térmicos se describe como ‘admitancia‘ y se basa en su:

Capacidad térmica.
Conductividad térmica.
Densidad.
Resistencia de la superficie.
Espesor.

En general se considera que en el Reino Unido, con un ciclo térmico de 24 horas, la energía de calor sólo puede penetrar hasta 100 mm en masa térmica como el hormigón y mampostería. Este un espesor que puede ser encontrado en la mayoría de los edificios. El retraso en las temperaturas máximas (el tiempo de admitancia líder) puede ser de hasta 6 horas.
Sin embargo, la masa térmica debe ser expuesta para funcionar de manera eficiente. Esto significa que se asocia comúnmente con pisos de hormigón y paredes, en lugar de los espacios convencionales que podrían incluir revestimientos de paredes, falsos techos y suelos técnicos. Esto requiere que un acabado de alta calidad y que los servicios se encaminen con cuidado. La eficacia de la masa térmica sin embargo puede ser mejorada por la pintura, seleccionado la mejor propuesta para optimizar la absorción y la liberación de la radiación térmica.
La presencia de la masa expuesta dentro de los edificios puede causar problemas con alta reverberación acústica.
La masa térmica se utiliza a menudo en asociación con una estrategia de diseño ambiental más amplia que puede incluir sistemas de modo activo, pasivo o mixtos. Cuando se asocia con el enfriamiento nocturno, puede ser ideal para edificios, de planta abierta, estrecha o edificios de planta abierta con aurículas que permiten la ventilación natural. Se debe tener cuidado de producir un enfriamiento nocturno no deseado, llevando a un aumento de la demanda de calefacción. Esto se puede lograr a través de un buen aislamiento y buenos estándares de mano de obra para reducir la infiltración.
También hay estrategias de diseño más complejas que utilizan masa térmica, como laberintos termales y otras opciones energéticas desde suelo.
Las estrategias que utilizan masa térmica pueden ser obstaculizadas por la ubicación (por ejemplo, si la ventilación natural no es posible) la orientación, las consideraciones acústicas, o un requisito para espacios celulares o aire acondicionado.

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