Construcción Del Edificio Y Su Comportamiento Higrotérmico: índice

Construcción del edificio y su comportamiento higrotérmico

índ ice

Para abarcar el análisis energético de un edificio y sus posibles mejoras lo primero que debemos tener son conocimientos básicos de la construcción del mismo, siempre desde el punto de vista higrotérmico.

4 .1 P ropiedades de las construcciones A lo largo de la historia el hombre ha construido casas para conseguir un objetivo principal: protegerse, por un lado de los depredadores, y por otro de las inclemencias climáticas extremas (viento, lluvia, nieve, etc.). Ello, lo conseguía estableciendo una barrera que le separara del exterior, para lo cual hacía uso de los materiales que tenía a su alcance: adobe, piedra, madera, etc.

i En la época actual, la construcción de los edificios ha ido evolucionando según han ido apareciendo nuevas técnicas constructivas, nuevos materiales más eficientes y normativas más exigentes en cuanto al ahorro y limitación de la demanda energética.

A toda construcción se le exige que cumpla unos requisitos mínimos: ■ Que tenga una larga vida útil, estando construida con materiales que garanticen su durabilidad, estabilidad y resistencia ante fenómenos naturales como huracanes, terremotos, etc., y fenómenos accidentales como el fuego.

■ Que ofrezca protección del exterior, estando construida con materiales que nos aíslen del frío y del calor, y que nos proporcionen o nos limiten ganancia solar y ventilación. ■ Que sea eficiente, limitando la demanda energética a valores mínimos a la vez que nos garantice condiciones de habitabilidad y confort térmico. ■

Que nos proporcionen luz natural.

4 .2 E lementos constructivos Las partes constructivas básicas de un edificio son: ■ Cimientos : parte constructiva que suele ser de hormigón armado, y cuya misión es soportar la carga del edificio y trasmitirla al terreno. ■ Solera: cerramiento horizontal Inferior en contacto con el terreno. Está constituida por una capa de grava situada sobre el suelo compactado, que sirve para impedir el paso de humedad del terreno al hormigón por capilaridad, y una capa de hormigón armado.

(ventana)

• C ubierta: soporte estructural de metal o madera, resistente mecánicamente, aislado térmica y acústicamente e impermeabilizado, cubierto con teja o baldosa si es transitable, y que actúa de barrera horizontal con el exterior. Será resistente al fuego y tendrá un mantenimiento fácil y económico.

• F orjado : elemento estructural que conforma cerramientos horizontales entre plantas (suelo/techo), y que recibe directamente las cargas propias y las que actúan sobre él, transmitiéndolas a través de la estructura horizontal y la vertical del edificio hasta el cimiento, y finalmente al terreno. Está formado por vigas, bovedillas y una capa de hormigón. Dispondrá de un aislante (como poliestireno expandido o extruido), y una cámara de aire de grueso inferior a 5 cm, ambas para aislar térmicamente.

Forjado F achada: incluye cerramiento vertical opaco y huecos. ° Cerramiento vertical opaco: parte constructiva, que puede estar formada por varias capas, por ejemplo, un doble muro de ladrillo con cámara de aire y material aislante, y que actúa de barrera vertical con el exterior. ° Hueco: incluye ventanas y puertas, a través de las cuales se consigue regular la ganancia solar y la renovación de aire.

M edianera : envolvente vertical que sirve para separar dos edificios colindantes. ■ T abique: partición vertical interior que divide locales independientes o viviendas de un edificio.

4 .3 F u n c i o n e s

h i g r o t é r m i c a s de l o s c e r r a m ie n t o s

La función principal que deben desempeñar los elementos constructivos que conforman la envolvente de un edificio, desde el punto de vista de la eficiencia energética, es que actúen como reguladores térmicos, minimizando la necesidad de apoyos (sistemas de calefacción y aire acondicionado) para alcanzar el confort térmico, y, por tanto, minimizando la demanda energética y las emisiones de C 0 2. Para ello, la envolvente deberá controlar estratégicamente las siguientes variables: ■ P aso de calor: se diseñarán cerramientos que regulen el tránsito de calor a través de los mismos, impidiendo las pérdidas de calor en invierno y las ganancias en verano. ■ Ganancia solar : se diseñarán huecos y protecciones que regulen la ganancia solar, incrementando la temperatura interioren invierno y evitando el sobrecalentamiento en verano. ■ V entilación: se diseñarán y ubicarán estratégicamente los huecos para propiciar corrientes de aire en verano que disipen el calor del interior del edificio, y se limitarán en invierno las renovaciones de aire sólo para cumplir con el DB HS3 y el RITE. ■

O rientación: influirá directamente sobre las anteriores.

4 . 3 . 1 T r a n s m is ió n d e l c a l o r y RADIACIÓN SOLAR Cuando diseñamos un cerramiento tendremos presente el concepto calor y su manera de transferirse.

i _______________ El calor es una energía que se transfiere desde el foco más caliente al foco más frío hasta equilibrar las temperaturas, y lo hace detresmaneras, porconducción, convección o radiación.

1. Conducción : A través de cuerpos sólidos o entre cuerpos sólidos en contacto. Existirá una transferencia de calor por conducción entre las distintas capas que conforman el cerramiento de un edificio, y dependerá de la conductividad térmica X del material de cada capa y del espesor e de las mismas: Q = U •S •(Tj - T2)

2. Convección: A través de un fluido. Cuando el aire se calienta disminuye su peso específico y se eleva, desplazando las capas de aire frío hacia abajo. Existirá una transferencia de calor por convección entre el aire que envuelve el cerramiento (tanto por su cara interior como por su cara exterior) y éste, y dependerá de los coeficientes de convección y h2 de la pared interior y de la exterior, respectivamente. Así mismo, se transferirá el calor por convección entre las capas del cerramiento y la cámara de aire del mismo, si existe ésta. 3. Radiación : El calor se transfiere mediante ondas sin necesidad de contacto entre los cuerpos, incluso sin necesidad de medio alguno (a través del vacío). Existirá una transferencia de calor por radiación a los edificios como consecuencia de la radiación solar que incide sobre la envolvente de los mismos. En un edificio la transmisión de calor se transfiere de los tres modos: Se capta el calor por convección y por radiación, se transmite a través de las capas por conducción y convección (cámara de aire), y llega al medio ambiente del espacio interior por convección. Por otra parte, esta transferencia de calor a través de las capas de la envolvente dependerá de las propiedades intrínsecas de los materiales que las constituyen, como son calor específico, densidad, conductividad térmica y permeabilidad, y de cómo responda la envolvente ante la energía incidente sobre ella, reflejándola, absorbiéndola o transmitiéndola, parámetros todos que se deberán tener en cuenta a la hora de elegir los materiales de las capas del cerramiento y de los huecos del edificio. T ransmisió n de calor en cerramientos opacos verticales Como ya se ha dicho, su función es regular la entrada de flujo de calor, según las necesidades del edificio y la zona climática donde se encuentre, de manera que acumule calor en invierno y lo disipe en verano. Por tanto, las capas que lo componen deberán desempeñar funciones concretas para conseguir este objetivo: ■

Capa exterior del cerramiento. Será la responsable de: ° Impedir la entrada de agua de lluvia. Si el cerramiento está pintado empleará pinturas no permeables, y si tiene un acabado en ladrillo visto dejará que deslice el agua impidiendo que entre por capilaridad. Los materiales deben garantizar la impermeabilidad a la lluvia, conservando la permeabilidad al vapor de agua o transpiración. ° Reflejar o absorber el calor, según el efecto que deseemos conseguir en el edificio. Para ello, se jugará con el color de la pintura o del ladrillo visto, poniéndolo oscuro para absorber calor si queremos aumentar la temperatura interior del edificio, o claro para reflejarlo si deseamos el efecto contrario, y esto a coste cero. En zonas cálidas o de mayor demanda de energía en verano se recomienda el empleo de materiales de alta reflexión en fachadas con orientaciones sur, oeste

y este para evitar el sobrecalentamiento. No así cuando estemos en zonas frías o con mayor demanda de energía en invierno. ■ Capas intermedias del cerramiento. Variarán en función de las prestaciones que demandemos y, por tanto, de la estrategia energética que vayamos a aplicar. ° Aislante térmico: se emplea para aislar el cerramiento, impidiendo la entrada ¡ndeseada de calor desde el exterior o la pérdida del mismo desde el interior. Para ello, se usarán materiales de baja densidad y de baja conductividad térmica, como los que se describen en el Tema 5. La capa de aislante será continua y exterior a los elementos estructurales (pilares y frentes de forjados) para evitar puentes térmicos. ° Materiales pesados: se emplean estos materiales cuando se desea que el cerramiento acumule y mantenga el calor a lo largo de un tiempo, es decir, cuando queremos aplicar como estrategia energética la propiedad física llamada inercia térmica. Ésta consiste en aprovechar la capacidad que tienen algunos materiales (con alta densidad y calor específico) para acumular el calor y cederlo pasado un tiempo (desfase o retardo). Este desfase, o tiempo que tarda la onda de calor en atravesar el cerramiento, variará en función del espesor y la densidad del material, a mayor espesor y mayor densidad del material mayor tiempo en llegar el calor a la otra cara del cerramiento. Con la inercia térmica conseguimos que la temperatura fluctúe lentamente, es decir, que haya más estabilidad térmica, por tanto, ahorro energético, ya que el calor acumulado durante el día se cederá al interior cuando las temperaturas caigan por la noche, y se demandará menos energía para calefacción. Así pues, en las zonas con climas fríos se recomienda: v Empleo de materiales pesados y con elevada inercia térmica en las orientaciones soleadas, diseñados correctamente para que el calor acumulado (almacenamiento gratuito de calor) llegue al interior sobre todo cuando las temperaturas empiecen a ser más baja, o sea, al anochecer.

* Empleo de materiales ligeros en las caras menos soleadas para que el calor se transmita más rápido al interior y se caliente la estancia pronto. En las zonas cálidas se recomienda: ^Empleo de materiales pesados para evitar el sobrecalentamiento o transmisión de calor rápido y constante en las horas de calor más intenso, siempre que dotemos al edificio de mecanismos de ventilación (ventanas u otros) con los que poder evacuar el calor acumulado durante el día, y protecciones para evitar la captación solar. ° Cámara de aire: se emplea para aislar térmica y acústicamente. Nunca será mayor a 5 cm, ya que por encima de este valor no actúa como aislante sino que aparecerán corrientes por convección. Se ubicará por la parte más cercana

al exterior para intentar evitar que las posibles condensaciones que pudieran aparecer en el cerramiento lleguen al aislante y éste pierda su función de aislar al mojarse. • Capa interior . Según la actividad que se desarrolle en el interior, actuará de barrera de vapor (cuartos de baño y cocina) para evitar que las humedades producidas en estas dependencias traspasen al resto de capas del cerramiento, o simplemente actuarán proporcionando sensación de confort. Se recomienda que sea de material que favorezca la reflexión de la luz natural hacia el interior para aumentar el nivel de iluminación, disminuyendo la necesidad de apoyo lumínico artificial, y que absorba las ondas para disminuir el tiempo de reverberación y mejorar la calidad acústica de la sala.

T ransmisió n de calor en cerramientos opacos horizontales o cubiertas Las funciones que deben desempeñar las capas son: ■

Capa exterior de la cubierta: ° Reflejar o absorber el calor. Se colocarán tejas (por ejemplo de pizarra) si se trata de una cubierta inclinada, o baldosa si se trata de un cubierta plana transitable, de color oscuro si queremos aumentar la temperatura interior del edificio, o claro para conseguir el efecto contrario.

•

Capas intermedias de la cubierta : ° Impermeabilizante: se instalará una capa impermeabilizante para evitar filtraciones exteriores debidas ai agua de lluvia. ° Cámara de aire: cuando tengamos cubiertas inclinadas aprovecharemos el espacio que crean (espacio no habitable), para la amortiguación térmica entre el exterior y espacio habitado, y para eliminar posibles condensaciones. Para ello, practicaremos aberturas con las que provocar corrientes, convirtiendo el espacio en ligeramente ventilado o muy ventilado según necesidades. Para cubiertas planas se podrá poner una cámara de aire ligeramente ventilada entre 10 y 15 cm de espesor, con el mismo objetivo.

0 Aislante térmico: en verano la mayor radiación solar la recibe la cubierta ya que el sol está alto y proyecta directamente sobre la misma todo el día. Por tanto, se instalarán materiales aislantes muy eficientes o de espesores adecuados para minimizar la ganancia solar estival. En invierno, el aire caliente del interior del edificio tiende a subir por convección, por lo que también será imprescindible disponer de una capa de aislamiento que evite las fugas de calor. Este aislamiento (por ejemplo, espuma de poliestireno) deberá evitar el contacto con el agua para que no mermen sus propiedades al mojarse. Para ello, se colocará una barrera de vapor por debajo de la térmica que evite que le lleguen humedades interiores.

Barrera devapor barrera resistente al paso de vapor de agua. Debe ser mayorque 10 MN •s/g(2,7 mJ -h •Pa/mg), DB-HS.

Capa impermeable :ámara de aire

Una propuesta que actualmente se emplea mucho en algunas zonas climáticas con alta radiación solar en verano es la colocación de vegetación sobre la cubierta, que ayude a crear un microclima, aportando humedad ambiental y minimizando las transferencias de calor a través de la misma. Se deberá tener máxima precaución para evitar filtraciones desde la cubierta vegetal hacia el interior de la misma, instalando sistemas de recogida y canalización de aguas.

La transmisión del calor a través de un cerramiento opaco (vertical y horizontal) dependerá de la transmitancia U (inversa de la resistencia térmica R) del cerramiento y se calculará en el Tema 6, debiendo ser inferior a los valores límites que fija el DB HE1 del CTE para cada zona climática. T ransmisió n de calor en huecos Las funciones que deben desempeñar son: ■ Regulador térmico. Controlar la entrada de calor según las necesidades del edificio y la zona climática donde se ubique. Esto se hará mediante el empleo de marcos y vidrios de materiales adecuados, como los que se describen en el Tema 5. La transmisión del calor dependerá de la transmitancia U de dichos materiales, debiendo ser inferior a los valores límites que fija el DB HE1 del CTE para cada zona climática, como se verá en el Tema 6.

■ Controlar la radiación solar. Hay zonas climáticas donde necesitamos que la ganancia solar a través del vidrio sea alta por ser zonas frías, mientras que otras demandan todo lo contrario por ser cálidas. Aquí influirá, no sólo el tipo de vidrio que instalemos, sino también el tamaño del hueco que diseñemos. A la hora de elegir el vidrio para que nos dé las prestaciones que demanda cada caso, trabajaremos el concepto factor o ganancia solar g, que influirá directamente en el valor del factor solar modificado, el cual deberá ser inferior al valor límite que fija el DB HE1 del CTE para cada zona climática, como se verá en el Tema 6. El comportamiento del vidrio ante la radiación solar es el que se recoge en el siguiente esquema:

absorbido

Flujo transmitido Flujo reemitido

Una parte de la radiación solar incidente es reflejada, por lo que no atraviesa el vidrio ni lo calienta. Otra parte penetra al vidrio pero es absorbida internamente, propiciando su calentamiento y reenviando parte al interior y parte de vuelta al exterior. La parte de la radiación que no es reflejada ni absorbida atraviesa el vidrio y es transmitida directamente al espacio interior. La radiación solar transmitida no se devolverá de nuevo al exterior porque la longitud de onda de la radiación cambia (aumentando su valor) cuando atraviesa el cristal, y no puede volver a atravesar el mismo en sentido contrario. Una vez dentro será absorbida por cortinas y muebles de la sala convirtiéndose en carga interna, y será reflejada por paredes y suelo distribuyendo el calor por la estancia, que es el objetivo que se pretende en invierno (calor gratis). Se llama factor solar g a la suma del porcentaje transmitido y absorbido y enviado hacia el interior. Se calcula en materiales transparentes e indica la relación existente entre la energía solar que consigue atravesar el acristalamlento y la que incide sobre el mismo. Cuanto más bajo es su valor mayor es la protección solar que aporta el vidrio. Por ejemplo, un vidrio de factor solar 0,30 sólo permite la entrada del 30% de la energía solar, es decir, rechaza un 70%. El CTE obliga a limitar la ganancia solar a través de huecos con orientaciones desfavorables, estableciendo valores máximos del factor solar modificado en ventanas y claraboyas.

El factor solar modificado F es la relación entre la radiación solar que pasa por un hueco y la radiación que pasaría si el hueco estuviera libre. Su valor se calculará en el Tema 6. Por tanto, diseñaremos vidrios que controlen las proporciones de radiación que se refleja, que se absorbe y que se transmite, según convenga para cubrir las necesidades de cada caso. Las prestaciones ideales de un vidrio son que: ° En invierno nos de máxima ganancia solar con mínimas pérdidas desde el interior y máxima luz natural. °

En verano nos de mínima ganancia solar y máxima luz natural.

■ R egulador lumínico. Siempre se desea entrada de luz natural, pero no siempre se desea entrada de radiación solar. Por tanto, se instalará un tipo de vidrio que sea capaz de transmitir siempre luz (salvo casos excepcionales) y calor en unas ocasiones sí y en otras no. Para conseguir los objetivos energéticos que deseamos para cada proyecto concreto seleccionaremos un vidrio u otro en función de sus prestaciones: ° Reflectantes. Son vidrios en los que se ha depositado una capa de metal (silicio) que hace que gran parte de la radiación solar incidente en el mismo se refleje (factor solar bajo). El inconveniente que presentan es que también reflejan la radiación visible. Su aspecto es como un espejo, por lo que se deberá tener la precaución de que no provoquen deslumbramientos. 0 Emisivos. Se emplean cuando queremos aumentar la transmisión del calor. Un vidrio común tiene una emisividad de 0,84, absorbe el 84% de la radiación y refleja el 16%. Los vidrios bajo emisivos se emplearán cuando queramos disminuir la transmisión de calor (bajar la U) pero no la transmisión de luz. Se trata la cara del vidrio que queremos que adquiera la propiedad de reflexión pulverizándola con partículas de óxidos y metales nobles como la plata.

i ____________ Para potenciar la capacidad aislante de este vidrio se empleará doble cristal con cámara de aire, o ésta se rellenará con gas argón.

Este tipo de vidrio proporciona un importanteahorroen climatización yen iluminación.

° Absorbente. Son vidrios que consiguen absorber (dentro de él) gran parte del calor procedente del exterior, rechazando una cantidad y transmitiendo otra hacia el interior, a la cámara de aire y finalmente al interior de la sala, una vez han sido tratados químicamente modificando su color y sus propiedades físicas (vidrios tintados).

Los vidrios tintados permiten la reducción del factor solar, pero tienen el inconveniente que también reducen el coeficiente de transmisión luminosa. Para el verano es peor solución que el vidrio reflectante, ya que transmiten valores mayores de calor al interior del edificio. El tintado especial (verde o azul claro) tienen un coeficiente de transmisión luminosa mucho mayor que el tintado tradicional (bronce o gris). Se usan en viviendas con gran exposición al sol. Al margen de la composición química y de las prestaciones de cada vidrio, se debe hablar de la conformación física de cada hueco: Un hueco lo constituye la parte semitransparente correspondiente al vidrio o acristalamiento y la parte opaca correspondiente al marco. El acristalamiento puede ser de varios tipos: ■ S imple : constituido por una sola capa y supone la superficie de menor aislamiento térmico de la envolvente del edificio, con un coeficiente de transmitancia térmica, U = 5,7 w / m 2 K. ■ Doble: constituido por tres capas, dos de vidrio y una de intermedia de aire. Esta composición consigue mejorar la transmitancia térmica a casi la mitad, U = 2,9 W / m 2 K, con una cámara de 12 mm. Esta configuración supone un coste adicional que es amortizado con la reducción de consumo energético en calefacción y refrigeración. Si los vidrios se sustituyen por vidrios bajo emisivos en el interior de la cámara de aire, la transmitancia se sigue mejorando, U = 1,7 W / m 2 K. Si además se rellena la cámara de aire con gas inerte (argón), la transmitancia alcanza valores muy óptimos, U = 1,4 W / m 2 K. ■ D oble ventana: otra solución constructiva equivalente a la anterior. Consiste en dos acristalamiento simples separados con cámara de aire mayor a 5 cm. La transmitancia alcanza valores equivalentes al doble acristalamiento, U = 2,8 W / m 2 K, y consigue eliminar puentes térmicos y mejorar la acústica. ■ T riple : consta de tres vidrios y dos cámaras de aire. Esta solución se emplea sólo en casos especiales debido a su alto coste económico.

Analizaremos los tipos de vidrios que nos ofrecen los fabricantes y seleccionaremos para nuestro proyecto aquel que cubra nuestras necesidades.

El marco supone entre un 25 y un 35% de la superficie del hueco, dependiendo del tipo de marco que sea.

Su transmitancia se estudiará independientemente del acristalamiento, debiendo ser menor o igual que la de éste:

■

Carpintería metálica para vidrio simple, U =5,8 W / m 2 K

■

Carpintería madera para vidrio simple, U = 5 W / m2 K

■

Carpintería metálica para doble vidrio, U = 3 W / m 2 K

■

Carpintería madera para doble vidrio, U = 2,2 W / m 2 K

■ Carpintería PVC para doble vidrio, U = 1,8 W / m 2 K. Ocupa más superficie en el hueco que las dos anteriores.

Hueco En el Tema 5 se ampliará detalladamente la información sobre vidrios y carpintería desde el punto de vista de la eficiencia energética. Otro elemento importante a tener en cuenta en los huecos, para que éstos actúen como reguladores térmicos, serán las protecciones. Normalmente no tenemos climas frío o climas cálidos, sino épocas de invierno y épocas de verano. Estudiando el balance energético entre invierno y verano estableceremos si tenemos más demanda energética de calefacción o de refrigeración y, a raíz de este dato, aplicaremos la estrategia que más convenga. Si predomina la demanda de calefacción emplearemos vidrios y orientaciones que propicien la ganancia solar en invierno, y la controlaremos en verano empleando elementos de protección. Éstos vienen contemplados en el CTE en el DA DB HE1, e intervienen directamente (factor de sombra en el hueco) en el resultado del valor del cálculo del factor solar modificado de los huecos y lucernarios, el cual deberá ser inferior al valor límite que fija el DB HE1 del CTE para cada zona climática, como se verá en el Tema 6. Se contemplan como elementos de protección lamas, voladizos, retranqueos y toldos: • Lamas orientables : se disponen sobre las claraboyas de la cubierta o en las ventanas para conseguir ganancia solar en invierno y protección en verano. En invierno el sol está bajo por lo que las lamas se orientarán de modo que los rayos solares entren entre los huecos de las mismas. En verano el sol está alto, por lo que se les hará incidir directamente sobre las lamas evitando que entren al interior del edificio.

Lamas verticales Las lamas verticales son adecuadas para orientación poniente ya que protegen lateralmente. ■ V oladizos: siguiendo el mismo razonamiento que antes, se instalarán salientes que bloqueen la entrada de los rayos solares en verano y la propicien en invierno.

f --------- l ----------- *

Sol de verano Interceptado

■ T oldos: serán regulables permitiendo la entrada de sol durante el invierno y bloqueándola durante el verano a cualquier hora del día, y ello se podrá hacer de modo manual o automático mediante sistemas domóticos. Deberán propiciar la evacuación del calor acumulado entre el toldo y la ventana, por lo que no se recomiendan los toldos de campana, aunque sólo éstos proporcionan protección lateral en orientaciones este y oeste y, por tanto, total. Se recomiendan de color claro y de material con baja inercia térmica. Según la orientación serán más eficientes o menos. En orientación norte no se necesitan ya que la incidencia solar es mínima. En orientación sur se emplearán durante todo el día ya que la incidencia solar es

continua. En orientación este se emplearán por la mañana y en la oeste a partir del mediodía y durante toda la tarde, aunque la protección no será total por los laterales del hueco. ■ R entranqueos: otra solución constructiva, aunque da prestaciones más limitadas. Se recomienda el uso de protecciones móviles externas, como contraventanas, para disminuir las pérdidas energéticas nocturnas en Invierno.

4 . 3 . 2 V e n t ila c ió n En el DB HS3 del CTE y en el RITE se especifica expresamente la obligatoriedad de asegurar las renovaciones de aire para garantizar la salubridad del mismo. Para ello, los edificios dispondrán de conductos de ventilación y rejillas que aseguren la introducción de unos caudales mínimos de aire fresco desde el exterior un número de veces por unidad de tiempo. Los caudales están establecidos en el RITE en función de la calidad del aire que necesitemos conseguir, y son:

Caudales de aire exterior, en dm’/s por persona Donde: IDA 1: Aire de óptima calidad: hospitales, clínicas, laboratorios y guarderías. IDA 2: Aire de buena calidad: oficinas, residencias (locales comunes de hoteles y similares, residencias de ancianos y de estudiantes), salas de lectura, museos, salas de tribunales, aulas de enseñanza y asimilables y piscinas. IDA 3: Aire de calidad media: edificios comerciales, cines, teatros, salones de actos, habitaciones de hoteles y similares, restaurantes, cafeterías, bares, salas de fiestas, gimnasios, locales para el deporte (salvo piscinas) y salas de ordenadores. IDA 4: Aire de calidad baja: no se debe aplicar. El número de renovaciones/h se determinará como se recoge en el siguiente caso práctico de una vivienda, y será imprescindible calcularlo cuando trabajemos con el programa de cálculo denominado Herramienta unificada LIDER-CALENER.

Caso práctico Tenemos una vivienda con cocina, salón, baño y dos habitaciones dobles. El caudal de ventilación mínimo exigido en l/s se saca de la siguiente tabla del DB HS3, y el número de ocupantes se estima según datos de la casa (dos habitaciones dobles, 4 personas).

Dormitorios

5

Salas de estar y comedores

3

Aseos y cuartos de baño 8

Cocinas

15 por local 2

Trasteros y sus zonas comunes

0,7

Aparcamientos y garaje Almacenes de residuos

50 por local1,1

120 por plaza 10

111Este es el caudal correspondiente a la ventilación adicional específica de lacocina (véase el párrafo 3 del apartado 3.1.1 del OB HS3) Zonas DE ADMISIÓN 0 LIMPIAS: 2 Dormitorios •2 ocupantes •5 l/s = 20 l/s 1 Salón-4 ocupantes-3 l/s = 12 l/s Total admisión = 32 l/s Z onas de extracción: 1 Aseo 15 l/s = 15 l/s 1 Cocina ■ 50 l/s = 50 l/s Total extracción = 65 l/s Se coge el valor más desfavorable y se pasa a m3/h: 65 l/s •10‘3 •3.600 = 234 m3/h. Si la vivienda tiene 70 m2y 3 m de altura, tendrá 210 m3 234 Por tanto: n° de renovaciones = —— = 1,11 renovaciones/hora 210

La ventilación la podemos realizar de modo: ■ ■

Natural : a través de ventanas o rejillas. Forzada: ° Por sobrepresión: introduciendo aire del exterior al edificio y extrayendo el aire interior por huecos o rejillas. ° Por depresión: extrayendo aire del Interior mediante un extractor e introduciendo aire del exterior a través de rejillas.

En invierno aportar ventilación o aire desde el exterior al edificio es contrario como estrategia de eficiencia energética pues provocará pérdidas de calor y, por tanto, un aumento de la demanda de calefacción. No obstante, no da lugar a discusión pues reglamentariamente es obligatoria garantizar la calidad del aire interior. En verano pasará todo lo contrario, y se aplicará como estrategia de eficiencia energética provocar ventilación cruzada o corrientes de aire que evacúen el calor acumulado durante el día en el edificio. Para ello: a) Se dispondrá de huecos estratégicamente ubicados que provoquen dichas corrientes, por ejemplo construyendo viviendas que den a dos fachadas opuestas (norte-sur, este-oeste) o a patios abiertos. b) También, se podrán instalar chimeneas solares, cuyo funcionamiento se basa en el principio de transmisión de calor por convección ya explicado, donde el aire caliente disminuye su peso específico y se eleva, creando corrientes convectivas. Estas chimeneas se pintan de oscuro para que absorban la radiación solar y calienten el aire que hay en su interior. Entonces éste ascenderá, succionando el aire del interior de la vivienda y renovándolo. El aire se puede tomar directamente del exterior a temperatura ambiente, o hacerlo pasar previamente por un intercambiador que lo enfríe, por ejemplo a través de un conducto enterrado (geotermia), para optimizar el resultado.

Otro sistema sería hacer pasar el aire por un medio húmedo (refrigeración evaporativa) que absorba el calor del mismo. Las fuentes de agua contribuyen a esta estrategia y ya han sido utilizadas con tal fin desde nuestros ancestros.

4 .3 .3 O

r ie n t a c ió n

Una estrategia de optimización de la eficiencia energética será, siempre que sea posible, disponer la orientación del edificio de modo que le beneficie según la zona climática donde se ubique: ■

S ur : fachada con más horas de radiación solar (fachada caliente).

■

Norte: fachada con menos horas de radiación solar (fachada fría).

■

E ste : fachada con radiación solar por la mañana.

•

O este: fachada con radiación solar por la tarde, especialmente en verano.

Analizando la zona climática en la que estemos aplicaremos la estrategia que más nos convenga. Por ejemplo, en Murcia capital la demanda energética de calefacción es mayor que la demanda energética de refrigeración, por lo que se favorecerán las estrategias de invierno, minimizando en lo posible las ganancias de calor y soleamiento en verano. Para ello, se propondrá poner fachadas a sur, sur-este, sur-oeste, jugando con la inercia térmica de los materiales (ya analizada anteriormente) de estas fachadas y con la colocación de huecos que propicien ganancia solar e iluminación natural. Para compensar el efecto negativo que esta solución supone para los meses estivales, estas fachadas dispondrán de elementos de protección (toldos, voladizos, etc.) y se propiciará la ventilación cruzada que compense el sobrecalentamiento. La fachada a oeste no recibe sol en invierno, pero, en cambio, es la que más calor transmite en verano debido a que recibe sol toda la tarde. Por tanto, se evitarán las fachadas a esta orientación, y en caso de no poder ser, se aislarán especialmente, y se le reducirá al mínimo el número y la superficie de huecos, dotándolos con vidrios con baja capacidad de transmisión de la radiación solar y con elementos de protección verticales para conseguir una protección total (lateral).

La fachada este sólo recibe el soleamiento por la mañana, pocas horas y, principalmente, en los meses estivales, por lo que se considera una orientación que no perjudica ni beneficia especialmente ni en épocas frías ni en épocas cálidas. La fachada norte es fría, por lo que se evitarán en la medida de lo posible los huecos y las estancias de estar (salones, dormitorios), reservándola para estancias de paso (cocina, baños). Como se ha visto, a veces surgen soluciones que satisfacen unas necesidades pero que son opuestas a otras: ■ Las soluciones óptimas para épocas Invernales pueden ser negativas para épocas estivales, y viceversa. ■ Garantizar las renovaciones de aire para cumplir con el DB HS3 y el RITE va en detrimento del cumplimento del DB HE1 porque aumentan la demanda energética por calefacción. ■ La protección solar en huecos para disminuir la demanda energética de aire acondicionado en verano se opone a la Iluminación natural y, por tanto, se aumenta la demanda energética por iluminación artificial. ! Por tanto, se hace necesario analizar rigurosamente cada situación y optar por la solución más adecuada que dé respuesta y cumplimiento a todas las necesidadesy normativas existentes.

4 .4 T r an sm itan c ia té rm ic a ,

Sea cual sea la solución adoptada, siempre cumplirá que la transmitancia térmica U de la envolvente del edificio (muro fachada, cerramiento en contacto con el terreno, suelo, cubierta, huecos, lucernarios y medianeras) sea menor a la U límite que establece el DB HE1 para cada zona climática. Este concepto se desarrolla a continuación.

^vo lverj

El calor que se transmite a través de los elementos constructivos depende de: ■

Las aportaciones de calor por la radiación solar.

■

La diferencia de temperaturas entre el interior y el exterior.

■ La conductividad de los materiales que componen las distintas capas de los cerramientos. Esta conductividad, junto con el espesor, determina el valor de la transmitancia térmica U, concepto al que se ha hecho referencia a lo largo del tema. La transmitancia térmica U es la cantidad de calor que se transmite a través de un cerramiento por una unidad de superficie y cuando la temperatura en cada cara es distinta. Es inversa a la resistencia térmica. Su expresión matemática es: U=

Q S -(T2—Ti)

U; transmitancia en vatios por metro cuadrado y kelvin, W/m2 K Q; potencia en vatios, W (J/s) S; superficie en metros cuadrados, m2 (T2- T,); diferencia de temperaturas en kelvin, K En el Tema 6 se recoge el método de cálculo de la U (transmitancia térmica de materiales) manualmente y con el uso de una hoja de cálculo. En la web existen automáticamente.

programas

informáticos

gratuitos

que

calculan

la

U

El programa de cálculo denominado Herramienta unificada LIDER-CALENER calcula automáticamente la U de cada parte que conforma la envolvente de un edificio, seleccionando, en su base de datos, el tipo de material de cada capa e indicando su espesor y posición dentro de la composición del cerramiento. La calcula en la pantalla denominada base de datos. Como se ha dicho anteriormente, sea cual sea la solución constructiva adoptada, siempre cumplirá que la transmitancia térmica U de la envolvente sea menor a la que establezca el DB HE1 para cada zona climática.

Zona climática. Fuente: Kommerling Así pues para Murcia capital, que pertenece a la zona climática B3 (ver tabla de las páginas 117-118), emplearemos las siguientes tablas de valores de transmitancia límite, HE1 del CTE. Esta zona climática varía con la altitud, por lo que no será la misma para toda la región.

Para envolvente :

Para

huecos:

de calor, control de la ganancia solar, ventilación y/u orientación eficientes. 2. Recopila información sobre el proyecto de rehabilitación del edificio de la Imprenta Regional de Murcia, o cualquier otro edificio de la comunidad donde estés que sepas que se ha rehabilitado aplicando estrategias de eficiencia energética. Haz un resumen de cuáles son estas estrategias, y analiza cuantitativa y cualitativamente lo que suponen desde el punto de vista del ahorro energético. 3. Mide y calcula: ■

El tanto por ciento de hueco ocupado por el marco para cada ventana de tu casa.

■ El tanto por ciento de fachada ocupado por los huecos ubicados en la misma, para cada fachada de tu casa. 4. Realiza unas fotos de los elementos constructivos principales (forjados, cimientos,

cubierta, fachadas, etc.) de un edificio que se esté construyendo (previa autorización del jefe de obra) e infórmate de los materiales que componen las distintas capas que conforman su envolvente.

C u e s t io n e s s o b r e e l t e m a 1. Una cimentación es la sujeción del edificio con el terreno, y un forjado es el suelo/techo existente entre plantas del edificio que recibe las cargas propias y las que actúan sobre él y las transmite hasta la cimentación: V Q F □ 2. Los cerramientos verticales opacos están constituidos normalmente por varias capas entre las que se encuentra un aislante para construcciones nuevas y una cámara de aire para las antiguas: V □ F □ 3. Un hueco es un tipo especial de cerramiento que permite regular la ganancia solar y la ventilación del interior del ediñ'cio: V □ F □ 4. En zonas climáticas frías se recomienda el empleo de materiales pesados y con elevada inercia térmica en las orientaciones menos soleada, y de materiales ligeros en las orientaciones soleadas: V □ F □ 5. Como estrategia de eficiencia energética instalaremos acristalamientos con valores de transmitancia de 5,7 W/m2 K o mayores para zonas frías pues impiden las pérdidas de calor interior, y de 1,7 W/m2 K o menores para zonas cálidas pues impiden las ganancias de calor desde el exterior: V Q F Q 6. Un marco ocupa una superficie pequeña (entre un 25 y 35%) en el hueco respecto al vidrio, por lo que no influye en el conjunto del mismo su valor de transmitancia: V Q FQ 7. Las protecciones son un elemento importante a tener en cuenta en los huecos para que éstos actúen como reguladores térmicos, imprescindibles para las orientaciones norte y opcionales para la sur, y que se clasifican en toldos, lamas, retranqueos y voladizos: V Q F Q 8. Introducir aire exterior al interior de una estancia es contrario a las estrategias de eficiencia energética a aplicar en un edificio, y sólo se hará cuando haya que garantizar la calidad medioambiental del aire interior para dar cumplimiento al DB HS3: V Q f Q 9. Una cubierta debe ser: (elige la respuesta correcta) a/ Aislante térmico y acústico a b/ Impermeable a c/ Ignífugo □ d/ Todas las respuestas anteriores son verdaderas a 10. Señala la respuesta falsa: a/ Un cerramiento constituido con materiales de elevada densidad tiene mayor inercia térmica a b/ Una alta inercia térmica es perjudicial para obtener una ganancia de calor inmediata a c/ En climas con noches frías interesa construir cerramientos de con baja inercia térmica a