Читать книгу: «Certificación energética en edificios existentes»
Certificación energética en edificios existentes. Criterios para la identificación de la envolvente térmica
Primera edición, 2013
© 2013, Sergi Pérez Cobos, Greenstorm
Colaborador: Xavier Rigol Urgellés. Ingeniero técnico mecánico.
© 2013, MARCOMBO, S. A.
www.marcombo.com
Diseño y maquetación: Àngel Solé Cardona
Diseño de la cubierta: NDENU DISSENY GRÀFIC
«Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra solo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra».
ISBN: 978-84-267-2063-4
Prólogo
Mucho se está hablando en la actualidad, y no siempre correctamente, de la eficiencia energética como muestra de inteligencia en la gestión de los cada vez más escasos recursos. Hay crisis económica, pero también energética, y ambas concatenan en un imparable aumento del coste de la energía. Una subida espectacular que ya se nota casi de una día para otro. A nadie le pasa desapercibida la factura energética. Quizá, como dijo Einstein, debamos dar las gracias a la actual situación de crisis que un observador sin perspectiva podría encontrar desalentadora. La actual crisis económica ha sido el único revulsivo que ha abierto los ojos al devorador de recursos (y siempre falto de compasión o humanidad) que es el sistema capitalista. Ese ente que solo reacciona a lo económico ha notado las señales, su bolsillo tiene un agujero, un agujero energético que tiene forma de euros perdidos. Lejos quedaron esos tiempos en los que nuestra sociedad, tantas veces torpe durante esta pasada década, se permitía construir sin ni siquiera reflexionar en el coste de la futura explotación de lo construido. «Acaben rápido esa obra, que ya tengo vendidas la dos siguientes …»
Cuando llega el momento de pensar en rehabilitar nuestros edificios existentes, no debiéramos permitirnos otro período de ceguera semejante; sería un fracaso sobre otro existente, llovería sobre mojado. Por suerte esta vez, la economía está de nuestra parte, y eso es lo que impera en la sociedad del libre mercado. La crisis, la falta de recursos, ha avivado nuestro ingenio, así que bienvenida. Nos hemos visto obligados a hacer las cosas bien. Ahora pensaremos antes de actuar y lo haremos porque es rentable y lo rentable se puede vender y, por lo tanto, generar actividad económica y empleo. Se trata de economía real, de economía pura. La eficiencia es capitalizar lo que ya estás gastando. No vendes algo que tiene un coste sino que palías un gasto que ya está corriendo y con este ahorro cubres el coste de tus esfuerzos. ¿Puede haber algo más coherente? ¿Podemos permitirnos pensar de otra manera? Hoy es ya el tiempo de la eficiencia en su más amplio sentido; es el tiempo de la eficiencia energética, pues no olvidemos que todo es energía.
LORENZO MORALES
ÍNDICE
TEMA 1
Introducción
1. Introducción
2. Conceptos básicos
2.1. Envolvente térmica
2.2. Transmitancia térmica
2.3. Inercia térmica
2.4. Ventilación e infiltración
2.5. Transparencia
2.6. Factores de conversión
TEMA 2
Procedimiento para la obtención de datos
1. Auditoría energética. La envolvente térmica.
1.1. Concepto de auditoría energética
1.2. Estructura de la auditoría energética
2. Análisis del estado actual
2.1. Preparación de la visita y obtención de datos previos a esta
2.2. Visita al edificio
2.3. Formulario de toma de datos durante la inspección
TEMA 3
Importancia del año de construcción
1. Importancia del año de construcción
2. Aspectos relevantes de las diferentes normativas térmicas
2.1. NBE-CT-79
2.2. NRE-AT-87
2.3. CTE DB-HE 1
TEMA 4
Deducción del comportamiento térmico de la envolvente
1. Deducción de la composición de la envolvente térmica
1.1. Observación de restos de edificios demolidos o en proceso de rehabilitación
1.2. Observación de patologías constructivas
1.3. Observación de intervenciones realizadas posteriormente a la ejecución del edificio
1.4. En edificios de obra vista, observación de la fábrica de ladrillo
1.5. La observación de las medianeras
1.6. Deducción de ampliaciones y remontas con otros sistemas constructivos
1.7. Observación de la caja de persiana
1.8. Deducción del tipo de cubierta
1.9. Propiedades de los aislamientos
1.10. Introducción de datos en los programas de certificación energética
2. Los puentes térmicos
2.1. Tipos de puentes térmicos
2.2. Introducción de datos en los programas de certificación energética
3. Otros métodos para la deducción de la envolvente térmica.
3.1. Medición del flujo de calor a través del cerramiento
TEMA 5
Deducción del comportamiento de los huecos
1. Deducción de la transmitancia térmica y el factor solar de ventanas y lucernarios
1.1. La transmitancia térmica y factor solar (g) del vidrio
1.2. Porcentaje de marco respecto al total del hueco
2. Las protecciones solares.
3. Permeabilidad de las ventanas
TEMA 6
Ejemplo de distintas tipologías edificatorias en función del año de construcción
1. Características de la envolvente térmica del parque edificatorio en función del año de construcción
1.1. Edificio de preguerra (anterior a 1940)
1.2. Edificio de polígono habitacional de los años 50 a 60
1.3. Edificio prenormativo de los años 60 a 80
1.4. Edificio de posnormativa NBE-CT-79 (1980-1988)
1.5. Edificio de posnormativa NRE-AT-87 (1989-2007)
A mi familia, a Lorenzo Morales y Oriol Barber, a mis compañeros de Ambsol, a Antoni Paricio Casademunt, a Bohle y a Hispalyt.
TEMA 1
Introducción
1. Introducción
2. Conceptos básicos
2.1. Envolvente térmica
2.2. Transmitancia térmica
2.3. Inercia térmica
2.4. Ventilación y permeabilidad
2.5. Transparencia
2.6. Factores de conversión
1 Introducción
Este documento tiene como objetivo ayudar a deducir el comportamiento térmico de la piel del edificio a través de la identificación de los sistemas constructivos que la componen. De esta manera facilitaremos el desarrollo de tareas como la certificación energética en edificios existentes o auditorías energéticas de edificios, sin la utilización de instrumentación demasiado avanzada, ensayos costosos o métodos destructivos.
Con esto, este documento no pretende prescindir de estos instrumentos o métodos, pero sí ayudar en aquellos casos en que no sea viable o la magnitud del trabajo no requiera una elevada precisión.
Por otra parte, también puede ayudar a contrastar y/o complementar los datos obtenidos mediante estos otros procedimientos en algunos casos más precisos.
Seguramente, para un arquitecto o arquitecto técnico con cierta experiencia en obra y más concretamente en rehabilitación muchos, de estos criterios los tendrá ya interiorizados. Pero hay otros colectivos facultados para realizar auditorias energéticas o certificaciones energéticas que el reconocimiento de la envolvente térmica les es de gran dificultad y por eso creemos que este documento les puede ser de utilidad.
Por último, la mayoría de los criterios y fotografías aportados en este documento se han extraído de la experiencia personal de su autor en la realización de inspecciones técnicas, proyectos de rehabilitación o posterior dirección de ejecución, de edificios ubicados principalmente en Cataluña. Aun así, como lo que se pretende explicar son criterios, estos son aplicables a cualquier edificación del parque edificatorio español.
2 Conceptos básicos
Este apartado es un compendio de conceptos que son necesarios recordar para identificar la composición de la envolvente térmica y su comportamiento energético.
Para la explicación de la mayoría de estos conceptos se han utilizado las definiciones del CTE-HE1, por ser la normativa vigente en este campo en el Estado español.
2.1. Envolvente térmica
«La envolvente térmica de un edificio se compone de los cerramientos del edificio que separan los recintos habitables del ambiente exterior y las particiones interiores que separan los recintos habitables de los no habitables, que a su vez estén en contacto con el ambiente exterior». Definición CTE-HE1
La envolvente térmica tiene incidencia directa sobre la demanda energética de los edificios, que no es otra cosa que la energía necesaria para mantener el interior del edificio en condiciones de confort en función del uso del edificio y de la zona climática en la que se ubique.
A diferencia de los edificios de nueva construcción, los ámbitos o aspectos de la envolvente térmica sobre los que actuar para disminuir la demanda energética son menores. Básicamente los aspectos sobre los que podemos actuar son los siguientes:
Transmitancia térmica
Inercia térmica
Ventilación / permeabilidad
Transparencia
A continuación se desarrollan brevemente estos conceptos, ya que su conocimiento es imprescindible para determinar qué datos necesitamos saber de la envolvente térmica de un edificio para posteriormente analizar qué medidas implementar para reducir de esta manera su demanda energética.
2.2. Transmitancia térmica
Entendemos por transmitancia térmica (U) «el flujo de calor, en régimen estacionario, dividido por el área y por la diferencia de temperaturas de los medios situados a cada lado del elemento que se considera». Definición CTE-HE1
La transmitancia térmica U (W/m2K) viene dada por la siguiente expresión:
U = 1/ Rt
Siendo:
Rt la resistencia térmica total del elemento constructivo [m2 K/ W].
La resistencia térmica total Rt de un componente constituido por capas térmicamente homogéneas debe calcularse mediante la expresión:
Rt = Rsi + R1 + R2 + … + Rn + Rse
siendo:
R1, R2 … Rn las resistencias térmicas de cada capa definidas [m2 K/W];
Rsi y Rse las resistencias térmicas superficiales correspondientes al aire interior y exterior respectivamente, tomadas de la tabla E.1 (DB-HE1. Apéndice E) de acuerdo a la posición del cerramiento, dirección del flujo de calor y su situación en el edificio [m2 K/W].
La tabla utilizada para los cerramientos en contacto con el aire exterior, que es la mayoría de los casos, es la E.1.
Tabla E.1 Resistencias térmicas superficiales de cerramientos en contacto con el aire exterior en m2 K/W
Fuente: DB-HE1. Apéndice E: Cálculo de los parámetros característicos de la demanda.
La resistencia térmica (Rn) es la resistencia que opone un material al paso del calor por conducción. Este flujo energético se produce cuando hay diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. Esta viene definida por la expresión:
R = e/λ
siendo:
e: el espesor de la capa [m]. En caso de una capa de espesor variable se considerará el espesor medio.
λ: la conductividad térmica de diseño del material que compone la capa, calculada a partir de valores térmicos declarados según la norma UNE EN ISO 10 456:2001 o tomada de Documentos Reconocidos, [W/m K].
Para la obtención de los valores térmicos de los materiales y productos más comúnmente utilizados en la edificación de nuestro país, podemos consultar el apartado de Materiales y Productos del Catálogo de elementos constructivos del CTE. Este documento se puede descargar en el siguiente enlace:
http://www.codigotecnico.org/web/galerias/archivos/CAT-EC-v06.3_marzo_10.pdf
Cámaras de aire
Las cámaras de aire también son un componente frecuente en los sistemas constructivos de nuestro país. El CTE-HE1 las divide en dos grupos:
Cámaras de aire sin ventilar
Cámaras de aire ligeramente ventiladas
Cámaras de aire sin ventilar son aquellas en la que no existe ningún sistema específico para el flujo del aire a través de ella.
La resistencia térmica de las cámaras de aire sin ventilar viene definida en la tabla E.2 en función de su espesor del CTE HE1. Los valores intermedios se pueden obtener por interpolación lineal.
Tabla E.2 Resistencias térmicas de cámaras de aire en m2 K/W
| e (cm) | Sin ventilar | |
| horizontal | vertical | |
| 1 | 0,15 | 0,15 |
| 2 | 0,16 | 0,17 |
| 5 | 0,16 | 0,18 |
Fuente: DB-HE1. Apéndice E: Cálculo de los parámetros característicos de la demanda.
Cámara de aire ligeramente ventilada es aquella en la que no existe un dispositivo para el flujo de aire limitado a través de ella desde el ambiente exterior pero con aberturas dentro de los rangos especificados en el DB-HE1 (Apéndice E: Cálculo de los parámetros característicos de la demanda).
La resistencia térmica de una cámara de aire ligeramente ventilada es la mitad de los valores de la tabla E.2.
Estos son los criterios para el cálculo de la transmitancia térmica de los cerramientos en contacto con el aire, que representan la gran mayoría de la envolvente térmica del edificio. Para el cálculo de la transmitancia de los cerramientos en contacto con el terreno o los espacios no habitables se realizará según los criterios del Apéndice E: Cálculo de los parámetros característicos de la demanda del DB-HE1.
Aislamientos térmicos
Son aquellos materiales que oponen mayor resistencia al paso del calor a través de ellos. Es decir, que tienen una resistencia térmica elevada.
Algunas fuentes consideran como material aislante térmico aquellos que presenten simultáneamente una conductividad térmica inferior λ < 0,06W//m2 K y una resistencia térmica superior a 0,25 m2 K/W.
El material que más influye en la mejora del comportamiento térmico y, por tanto, en la reducción de la transmitancia (U o K) es el aislamiento térmico.
Aunque la presencia de aislamiento térmico en los cerramientos de los edificios es algo normal en la actualidad, la presencia de estos en el parque edificatorio de nuestro país no se produjo de forma más regular hasta los años ochenta en determinadas zonas climáticas debido a la aparición de la Norma Básica NBE-CT-79, sobre condiciones térmicas en los edificios.
Puente térmico
Según el CTE, «son aquellas zonas de la envolvente del edificio en las que se evidencia una variación de la uniformidad de la construcción, ya sea por un cambio del espesor del cerramiento, de los materiales empleados, por penetración de elementos constructivos con diferente conductividad, etc., lo que conlleva necesariamente una minoración de la resistencia térmica respecto al resto de los cerramientos».
Dicho de otro modo, los puentes térmicos son puntos débiles de la envolvente térmica, que por la ausencia o disminución del grueso de aislamiento térmico respecto al resto de cerramiento pueden ocasionar condensaciones superficiales en períodos fríos.
Los puentes térmicos se caracterizan mediante su transmitancia térmica lineal ψ (W/mK).
La transmitancia térmica de los edificios globalmente o de sus cerramientos (U o K) ha venido limitada por las sucesivas normativas térmicas que han regido en nuestro país.
Un edificio se comporta mejor térmicamente cuanto menor sea la transmitancia térmica (U), o dicho de otra manera cuanto mayor sea la resistencia térmica de sus cerramientos.
La disminución de la transmitancia térmica de la envolvente térmica de un edificio se consigue principalmente mediante la incorporación o incremento de aislamiento térmico.
Un edificio bien aislado tiene poco intercambio de calor entre interior y exterior, y eso significa que no pierde calor en invierno o gana calor en verano.
Ejemplo 1
Cálculo de la trasmitancia térmica de un muro de dos hojas, con la hoja exterior de fábrica de ladrillo macizo de 14 cm, un aislamiento de lana mineral de 5 cm de espesor (l = 0,037 W/m·K), hoja interior de fábrica de ladrillo hueco doble (tochana) de 10 cm de espesor y acabado interior de enlucido de yeso de 1 cm.
2.3. Inercia térmica
La inercia térmica es la capacidad de un material para acumular o ceder calor.
Esta propiedad se utiliza en construcción para conservar la temperatura del interior de los locales habitables más estable a lo largo del día, mediante muros de gran masa. Esta es la estrategia que adopta la construcción tradicional en climas continentales y se basa:
En invierno, durante el día los muros se calientan y por la noche, más fría, ceden el calor al ambiente del local.
En verano, los muros con inercia durante el día absorben el calor del interior y por la noche se enfrían mediante una ventilación adecuada, preparándolos para el día siguiente.
Para la consideración de la inercia térmica en la rehabilitación de edificios existentes se deberá tener en cuenta los siguientes factores:
Clima
Uso del edificio o del espacio
Orientación del cerramiento
Dicho de otra manera, un cerramiento con elevada inercia térmica tiene sentido:
En climas que haya cambios importantes de temperatura a lo largo del día (climas continentales).
En edificios con usos continuos.
No tiene sentido tener un cerramiento con elevada inercia térmica:
En climas donde la temperatura no tiene importantes variaciones a lo largo del día.
En edificios o espacios donde se desarrollen actividades esporádicas o discontinuas.
La inercia térmica es un concepto que los diferentes programas de certificación energética como CE3 o CE3X no utilizan propiamente, pero sí lo tienen en cuenta en sus cálculos de la demanda energética.
Por ejemplo, cuando estamos definiendo la composición de un determinado cerramiento, los programas ya consideran el peso de este y la disposición del aislamiento térmico en el conjunto de capas que lo integran. En el caso de que quieras introducir directamente la transmitancia térmica de una solución constructiva también te pide el peso y la posición del aislamiento para tener en cuenta la incidencia de la inercia térmica en el comportamiento del edificio.
La inercia térmica es un concepto que se ha de tener muy en cuenta en el momento de escoger la solución de rehabilitación energética de un cerramiento y tiene que ver con la posición en la que irá situado el aislamiento térmico en el conjunto del cerramiento. La incorporación del mismo aislamiento en el exterior o en el interior de un cerramiento opaco influye de diferente manera en la demanda energética en función del uso, clima, composición del muro.
En una solución de aislamiento por el exterior, el cerramiento dispondrá de una elevada inercia térmica; mientras que en una solución de aislamiento por el interior mediante un trasdosado de cartón-yeso estará constituyendo un cerramiento con poca inercia térmica.
2.4. Ventilación e infiltración
Se incluye en este apartado dos aspectos importantísimos que intervienen considerablemente en la demanda energética de un edificio:
Ventilación «es el proceso de renovación del aire de los locales para limitar el deterioro de la calidad de este, y que se realiza mediante entrada de aire exterior (aire primario) y evacuación de aire viciado». Definición CTE-HE1
La ventilación de los locales viene definida en el DB-HS3 (Calidad del aire interior).
En el parque edificatorio existente de nuestro país es difícil encontrar edificios de viviendas que dispongan de sistemas de ventilación que garanticen las renovaciones de aire exigidas para garantizar la salubridad del aire interior, y este factor en la mayoría de las ocasiones depende de la voluntad de cada usuario de abrir y cerrar ventanas.
En los programas de certificación energética CE3 y CE3X solo se puede modificar la ventilación para edificios terciarios.
Permeabilidad al aire «es la propiedad de una ventana o puerta de dejar pasar el aire cuando se encuentra sometida a una presión diferencial. La permeabilidad al aire se caracteriza por la capacidad de paso del aire, expresada en m3/h·m2, en función de la diferencia de presiones». Definición CTE-HE1
La permeabilidad al aire de los cerramientos practicables viene limitada en el DB-HE1.
Según el DB-HE1, se considerarán válidos los huecos y lucernarios clasificados según la norma UNE EN 12 207:2000 y ensayados según la norma UNE EN 1 026:2000 para las distintas zonas climáticas:
a) Para las zonas climáticas A y B: huecos y lucernarios de clase 1, clase 2, clase 3, clase 4.
b) Para las zonas climáticas C, D y E: huecos y lucernarios de clase 2, clase 3, clase 4.
Tanto en una ventana de madera como de hierro, la estanqueidad de esta puede variar mucho en función del mantenimiento que se le haya dado.
En el caso de ventanas de madera en función de la orientación, y por tanto de la incidencia de la radiación solar, las ventanas acostumbran a presentar diferentes estados de conservación que se traducen en diferentes grados de estanqueidad.
Los excesos de infiltraciones en un edificio se pueden dar por diferentes motivos y no siempre están vinculados con los huecos, algunos de ellos son:
Errores de ejecución y/o diseño
Falta de sellado entre el marco de aluminio y la fábrica de ladrillo vista.
Excesiva holgura entre hoja de puerta abatible de vidrio y muro de hormigón armado.
Junta vertical en la fábrica de ladrillo excesivamente abierta.
Las persianas también son puntos de infiltraciones.
Problemas de funcionamiento y mal mantenimiento
Puertas que no cierran correctamente.
Ventanas que no cierran correctamente.
Pasos de instalaciones hechos posteriormente a la finalización de la obra que no se han sellado correctamente.
Falta de mantenimiento cuando se deteriora un elemento como en este caso una lama de aluminio
Problemas de mal uso
Vestíbulos de edificios que siempre tienen la puerta abierta.
Dobles puertas que siempre están abiertas.
Las estrategias de eficiencia energética en edificios de nueva construcción pasan por la máxima estanqueidad de los cerramientos y la utilización de recuperadores de calor para la ventilación.
La permeabilidad y la ventilación son aspectos que tienen una elevada repercusión en el consumo final de energía de un edificio.
Un exceso de infiltraciones en invierno ocasiona que parte del aire calefactado del interior salga hacia el exterior ocasionando un exceso de consumo de energía de calefacción.
2.5. Transparencia
Este concepto se identifica con la capacidad de un edificio de dejar pasar la radiación solar en su interior y por tanto está básicamente relacionado con las aperturas y sus protecciones solares.
Los aspectos más importantes que hemos de tener en cuenta en este sentido son:
Factor de sombra «es la fracción de la radiación incidente en un hueco que no es bloqueada por la presencia de obstáculos de fachada tales como retranqueos, voladizos, toldos, salientes laterales, vegetación y en general cualquier protección solar». Definición CTE
Estos obstáculos que ejercen sombra sobre los huecos son muy importantes tenerlos en cuenta ya que disminuyen la incidencia de la radiación solar sobre nuestro edificio y por tanto la aportación energética de esta, que dependiendo del período del año y del clima pueden suponer un ahorro de energía.
Dichos obstáculos a los que se refiere la definición pueden ser edificios o vegetación próximos que hacen sombra sobre nuestro edificio, pero también pueden formar parte del propio edificio y son a los que llamamos protecciones solares. Estas protecciones pueden ser fijas o practicables.
El gran inconveniente que tienen las protecciones solares fijas es que la disminución de radiación solar que nos genera en verano nos supone un ahorro de energía, pero en invierno un incremento de esta.
En el caso de las protecciones solares móviles tienen la ventaja que nos permiten aprovechar o protegernos de la radiación solar cuando sea necesario a lo largo del día o del año, pero esto depende de la correcta utilización por parte del usuario. Se podría dar el caso de que una incorrecta utilización podría ocasionar incluso un incremento del consumo de energía respecto a la no disposición de protección solar en el hueco.
Voladizos orientados a sur.
Lamas horizontales orientadas a sur y verticales orientables.
Cortinas y porticones por el exterior.
Lamas verticales orientables.
Factor solar «es el cociente entre la radiación solar a incidencia normal que se introduce en el edificio a través del acristalamiento y la que se introduciría si el acristalamiento se sustituyese por un hueco perfectamente transparente». Definición CTE-HE1.
Por tanto, este es un concepto ligado a las propiedades del acristalamiento.
En ventanas o acristalamientos nuevos este factor se puede verificar a través de la documentación suministrada por el fabricante. En el caso de edificios existentes este valor es más difícil de obtener y se ha de consultar en tablas que explicaremos más adelante.
La utilización de protecciones solares es la herramienta más efectiva para disminuir la demanda energética de refrigeración.
La elección de protección solar y su buen uso, si es practicable, no es tarea fácil ya que el funcionamiento óptimo de las protecciones solares es que permitan la entrada de radiación solar cuando más la necesitamos (invierno) y evite la entrada de estas en períodos que no necesitamos esta aportación (verano). Este funcionamiento provoca una disminución en el consumo de energía que tendrá más o menos importancia en función del tamaño de las aperturas, orientación, tipo de protección solar, etc.
Por el contrario, un mal uso o diseño erróneo de las protecciones solares puede ocasionar un incremento del consumo de energía.
2.6. Factores de conversión
Las diferentes normativas utilizan diferentes unidades para los valores de transmitancia térmica, resistencia, conductividad, etc. Por esta razón es conveniente tener estas equivalencias a mano.
Las unidades más utilizadas en las diferentes normativas españolas y su equivalencia son las siguientes:
| Energía | 1 kcal = 4,186 J | 1 J = 0,2389×10-3 kcal |
| Flujo de calor | 1 kcal/h = 1,163 W | 1 W = 0,868 kcal/h |
Бесплатный фрагмент закончился.
