Post on 30-Sep-2018
_________________________________________________________________________________________
Informe: 30.1552.0-2
Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la
prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en
viviendas con tres orientaciones expuestas
DEPARTAMENTO DE ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA
Ciudad de la Innovación, 7 31621 Sarriguren –Navarra Tel. + 34 948 252800 Fax. + 34 948 270774 web : www.cener.com e-mail: info@cener.com
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2.011
ÍNDICE PÁGINA
1.- RESUMEN EJECUTIVO ................................................................. 5
1.1.- INTRODUCCIÓN .................................................................. 5
1.2.- OBJETO ............................................................................... 5
1.3.- ALCANCE ............................................................................ 6
1.4.- METODOLOGÍA ................................................................... 6
1.5.- CONCLUSIONES .................................................................. 6
2.- INFORME TÉCNICO ..................................................................... 8
2.1.- INTRODUCCIÓN .................................................................. 8
2.2.- METODOLOGÍA ................................................................. 10
2.2.1.- Software de simulación ................................................. 10
2.2.2.- Modelo de cálculo ......................................................... 11
2.2.3.- Clima .......................................................................... 14
2.2.4.- Descripción general del edificio ...................................... 14
2.2.5.- Opciones de ocupación .................................................. 15
2.2.6.- Parámetros de cálculo ................................................... 17
2.3.- ANALISIS ENERGÉTICO. RESULTADOS ............................. 24
2.3.1.- Resultados energéticos ................................................. 24
2.4.- CONCLUSIONES ................................................................ 26
3.- ANEXOS .................................................................................... 27
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2.011
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.- “Star-network” empleado en el programa TRNSYS ................ 12
Figura 2.- Esquema para los flujos de calor y temperaturas superficiales en
el programa TRNSYS .......................................................................... 13
Figura 3.- Pantalla del Simulation Studio TRNSYS ................................. 14
Figura 4.- Plano de distribución de la vivienda analizada ....................... 15
Figura 5.- Situación espacial de las viviendas analizada, colindantes,
superior e inferior .............................................................................. 16
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.- Composición cerramiento exterior ......................................... 17
Tabla 2.- Composición cerramiento interior .......................................... 17
Tabla 3.- Composición huecos ............................................................ 18
Tabla 4.- Valores de los puentes térmicos utilizados. ............................. 18
Tabla 5.- Composición forjado tipo LECA® ............................................ 19
Tabla 6.- Composición forjado tipo vigueta y bovedilla .......................... 19
Tabla 7.- Composición forjado tipo losa de hormigón ........................... 19
Tabla 8.- Composición forjado tipo reticular con pieza de entrevigado de
hormigón .......................................................................................... 19
Tabla 9.- Valores de las resistencias superficiales ................................. 20
Tabla 10.- Comparación de la transmitancia de los diferentes forjados .... 20
Tabla 11.- Valores de ventilación mecánica e infiltraciones .................... 21
Tabla 12.- Valores de las cargas internas debido a su ocupación ............ 22
Tabla 13.- Valores de las cargas internas debido a su iluminación .......... 22
Tabla 14.- Valores de las cargas internas debido a sus equipos .............. 23
Tabla 15.- Temperaturas de consigna del sistema de calefacción por
franjas horarias, según usos y ocupaciones ........................................... 23
Tabla 16.- Definición de los diferentes casos según usos y ocupación ...... 24
Tabla 17.- Nomenclatura de anexos según contenido ............................ 24
Tabla 18.- Resumen resultados de ahorros de los diferentes anexos. ...... 25
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 5 de 28 -
1.- RESUMEN EJECUTIVO
1.1.- INTRODUCCIÓN
Unos de los documentos incluidos en este nuevo Código Técnico de la
Edificación (CTE), es el denominado DB-HE. Este Documento Básico “DB HE
Ahorro de energía” especifica parámetros objetivos y procedimientos cuyo
cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la
superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de
ahorro de energía.
Uno de los aspectos de los que adolece este documento es el de no limitar
los valores de transmitancia térmica en los cerramientos interiores,
cuando están entre espacios calefactados, en el convencimiento de que
se supone una misma temperatura en los espacios colindantes, y por lo
tanto una nula trasferencia de calor. La realidad, es que existen muchos
casos en que esta premisa no se cumple, ocasionando perjuicios ineludibles
a ciertos usuarios. En los casos en los que dos viviendas colindantes no
presenten el mismo régimen de temperaturas, por las razones que fueran,
existirá una trasferencia de calor de la vivienda mas caliente a la más fría,
con las consiguientes pérdidas energéticas y económicas.
Del convencimiento de los posibles ahorros que pueden producirse por la
utilización de forjados con aislamiento reforzado, la empresa VIGUETAS
NAVARRAS, solicita a CENER la redacción de una asesoría que evalúe el
comportamiento energético de la prelosa LECA, en comparación con
sistemas tradicionales de forjados entre viviendas.
1.2.- OBJETO
El objeto de la presente oferta es evaluar comparativamente el
comportamiento energético de la prelosa LECA®, frente a sistemas
tradicionales de forjados entre viviendas.
Para ello se realizaría un cálculo del ahorro energético de los consumos de
calefacción en viviendas, obtenido mediante la utilización de la prelosa
LECA®, comparativamente frente a otras soluciones convencionales.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 6 de 28 -
1.3.- ALCANCE
El alcance de este informe un análisis comparativo en viviendas de tres
orientaciones expuestas, entre forjados constituidos por prelosa LECA® y
otros tres tipos de forjados convencionales:
Forjado viguetas y bovedillas
Forjado de losa de hormigón
Forjado reticular con pieza de entrevigado de hormigón
Estas comparaciones se repetirán para cuatro casos diferentes de ocupación
y usos.
1.4.- METODOLOGÍA
El estudio consiste en un análisis comparativo de los consumos de dos
viviendas similares, solo diferenciadas por la constitución de su forjado
superior e inferior, donde una de las viviendas presenta la solución de
prelosa LECA® y la otra con una solución de forjado convencional. A estas
dos viviendas se las someterán a un proceso de simulaciones energéticas,
mediante el programa de simulación transitoria del comportamiento de
sistemas térmicos (TRNSYS), en las que irá variándose el uso que se hace
de las viviendas colindantes, obteniéndose los consumos energéticos en
calefacción de ambas viviendas en cada uno de los casos estudiados.
1.5.- CONCLUSIONES
De los resultados obtenidos se puede extraer que los ahorros producidos
con la incorporación del forjado Tipo LECA®, son realmente significativos,
llegando a superar el 13% en algún caso. Obviamente estos ahorros están
correlacionados con los valores de transmitancias de los diferentes forjados,
siendo los ahorros superiores en los casos en los que los forjados presentan
valores más altos de transmitancia.
No obstante el aspecto más determinante en los ahorros obtenidos, es el de
la ocupación y uso de las viviendas siendo estos ahorros más importantes
en los casos en los que las viviendas superior e inferior están desocupadas.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 7 de 28 -
Por último, la conclusión fundamental de este estudio, se refiere a que una
falta de regulación normativa en cuanto a exigencias mínimas (en valores
de transmitancia térmica) en cerramientos interiores que dividan espacios
acondicionados de distintas viviendas, ocasionan (en el caso habitual de una
vivienda colindante con viviendas desocupadas o parcialmente ocupadas)
perjuicios económicos significativos por el hecho de tener, que “calefactar”
las viviendas adyacentes, asumiendo el coste de dicho efecto
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 8 de 28 -
2.- INFORME TÉCNICO
2.1.- INTRODUCCIÓN
El Código Técnico de la Edificación da cumplimiento a los requisitos básicos
de la edificación establecidos en la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de
Ordenación de la Edificación, con el fin de garantizar la seguridad de las
personas, el bienestar de la sociedad, la sostenibilidad de la edificación y la
protección del medio ambiente.
La aprobación del Código Técnico de la Edificación supone la superación y
modernización del vigente marco normativo de la edificación en España,
regulado por el Real Decreto 1650/1977, de 10 de junio, sobre normativa
de la edificación, que estableció las Normas Básicas de la Edificación (NBE-
CT 79), como disposiciones de obligado cumplimiento en el proyecto y la
ejecución de los edificios.
Unos de los documentos incluidos en este nuevo Código Técnico de la
Edificación (CTE), es el denominado DB-HE. Este Documento Básico “DB HE
Ahorro de energía” especifica parámetros objetivos y procedimientos cuyo
cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias básicas y la
superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de
ahorro de energía. A su vez dentro de este apartado, se encuentra el
documento HE-1: Limitación de demanda energética, donde describe
que ”los edificios dispondrán de una envolvente de características tales que
limite adecuadamente la demanda energética necesaria para alcanzar el
bienestar térmico en función del clima de la localidad, del uso del edificio y
del régimen de verano y de invierno, así como por sus características de
aislamiento e inercia, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar,
reduciendo el riesgo de aparición de humedades de condensación
superficiales e intersticiales que puedan perjudicar sus características y
tratando adecuadamente los puentes térmicos para limitar las pérdidas o
ganancias de calor y evitar problemas higrotérmicos en los mismos”.
En este documento, se fijan los valores mínimos de diferentes parámetros,
que debe cumplir un edificio, en materia de cerramientos exteriores en
función de su ubicación, carpinterías, vidrios...en cada una de las zonas
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 9 de 28 -
climáticas existentes.
Uno de los aspectos de los que adolece este documento es el de no limitar
los valores de transmitancia térmica en los cerramientos interiores,
cuando están entre espacios calefactados, en el convencimiento de que
se supone una misma temperatura en los espacios colindantes, y por lo
tanto una nula trasferencia de calor.
La realidad, es que existen muchos casos en que esta premisa no se
cumple, ocasionando perjuicios ineludibles a ciertos usuarios. En los casos
en los que dos viviendas colindantes no presenten el mismo régimen de
temperaturas, por las razones que fueran, existirá una trasferencia de calor
de la vivienda mas caliente a la más fría, con el consiguiente perjuicio de la
primera1
Los casos en los que puede suceder esta circunstancia, son variados y a
continuación se muestran algunas posibilidades, por ejemplo cuando la o las
viviendas colindantes:
vivienda.
o Están desocupadas
o Son segundas residencias y solo se ocupan en periodos determinados
(vacaciones, fines de semana)
o Son utilizadas por personas que trabajan todo el día fuera de casa, y
solo encienden la calefacción cuando llegan a ellas (circunstancia muy
habitual hoy en día)
o Simplemente, ya sea por razones económicas o por razones de
confort, utilizan temperaturas de consigna inferiores.
De estas circunstancias nace la imperiosa necesidad, de evaluar la
incidencia en el consumo energético de las viviendas, de las bondades,
desde un punto de vista térmico, de los cerramientos interiores entre
1 Precisamente la obligatoriedad de CTE de instalar contadores de calorías individualizados en edificios
con calefacción centralizada, provoca que un usuario pague por la energía consumida por calefactar su
vivienda y por contribuir a calefactar las viviendas en contacto con ella, en el caso que nos ocupa.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 10 de 28 -
espacios calefactados, y mas concretamente en los forjados entre
viviendas.
En este documento se evaluará el efecto beneficioso de los forjados
construidos con las prelosas LECA® en comparación con forjados
construidos con sistemas convencionales.
2.2.- METODOLOGÍA
El objeto de este estudio es analizar el comportamiento térmico de las
prelosas LECA® utilizadas en los forjados entre plantas de viviendas frente a
los sistemas convencionales en diferentes circunstancias de uso de las
viviendas. Para ello se va a definir una metodología, que garantice que los
resultados obtenidos reflejen lo más objetivamente posible la realidad
energética, de las viviendas según su uso.
El estudio consiste en un análisis comparativo de los consumos de dos
viviendas similares, solo diferenciadas por la constitución de su forjado
superior e inferior, donde una de las viviendas presenta la solución de
prelosa LECA® y la otra con una solución de forjado convencional. A estas
dos viviendas se las someterán a un proceso de simulaciones energéticas,
en las que irá variándose el uso que se hace de las viviendas colindantes,
obteniéndose los consumos energéticos en calefacción de ambas viviendas
en cada uno de los casos estudiados.
A continuación se describen, todos los elementos, variables y circunstancias
que se han utilizado en la realización de este estudio, representado por este
documento.
2.2.1.- Software de simulación
Para la realización de este estudio se ha decidido utilizar la herramienta de
simulación TRNSYS. Esta decisión se ha basado en dos circunstancias:
o TRNSYS es un programa de simulación transitoria del
comportamiento de sistemas térmicos, desarrollado por la
Universidad de Wisconsin en Estados Unidos, ampliamente validado y
con mas de 30 años de existencia, que en su cálculo dinámico
(horario) tiene en cuenta factores como la geometría, el clima local,
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 11 de 28 -
la composición de los cerramientos, la ocupación y cargas del edificio,
su instalación de climatización, etc. siendo los resultados de este tipo
de simulación muy diversos: datos horarios de temperaturas
interiores, demandas de calefacción y refrigeración, tasas de
ventilación para cada zona del edificio...
o No se ha utilizado CALENER VYP, programa oficial para la obtención
de la certificación energética en España, porque aún siendo un
software de simulación dinámica horaria en el que la tipología de
resultados podría sernos válida, no es factible en él, cambiar las
condiciones de uso, factor primordial en este estudio.
2.2.2.- Modelo de cálculo
Para la elaboración del modelo físico de las viviendas tipo, se ha utilizado el
type56 del programa TRNSYS, lo que permite la implementación de una o
varias zonas térmicas y su evaluación horaria en gran detalle. Todas las
relaciones físicas que emplea el type56 para el cálculo del comportamiento
térmico del modelo se han validado ampliamente y su aplicación para la
simulación en detalle de edificios está reconocida a nivel internacional.
El programa permite al usuario la manipulación de prácticamente todos los
valores de los parámetros. A continuación se comenta brevemente sobre
algunos parámetros relacionados con la transferencia de calor, un tema
fundamental para el presente proyecto.
Para el cálculo de transferencia de calor para las superficies interiores, el
CTE indica el uso de resistencias superficiales Rsi,1 y Rsi,2. Sin embargo,
TRNSYS realiza un cálculo más detallado, permitiendo de esta manera una
simulación más realista. En vez de aplicar un valor constante de resistencia
superficial (representando a la transferencia promedia por convección y por
radiación de onda larga), el programa aplica un cálculo dinámico que
incluye un cálculo del coeficiente de convección para cada superficie y un
cálculo del intercambio radiante de onda larga entre superficies interiores.
Se calculan los valores cada paso de tiempo (cada hora) en función de los
parámetros relevantes de la zona y de las superficies.
La convección con el aire interior se calcula a base de la temperatura del
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 12 de 28 -
aire de la zona y la temperatura de cada superficie. Este cálculo sólo se
emplea en el interior. Se emplean las siguientes relaciones para superficies
horizontales:
αconv = 2.11 (Tsurf - Tair)0.31
para las horas en las que la temperatura de la superficie está por encima de
la temperatura del aire y
αconv = 1.87 (Tsurf - Tair)0.25
si la temperatura de la superficie está por debajo de la temperatura del aire
(unidad en kJ/hr m2 K).
Para el cálculo de intercambio de radiación de onda larga, el programa usa
un cálculo detallado, tomando en cuenta las características de las
superficies y sus temperaturas horarias. El intercambio radiante de onda
larga entre superficies en la zona y el flujo convectivo desde las superficies
hacia la zona, se aproxima mediante el Star-network, como se representa
en la siguiente figura:
Figura 1.- “Star-network” empleado en el programa TRNSYS
Fuente: TRNSYS
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 13 de 28 -
Se ha empleado los valores de emisividad ε = 0,9 como está indicado en el
documento de condiciones de aceptación de Programas Informáticos
Alternativos, publicado por el IDAE. La distribución de radiación solar por las
superficies internas también está basada en este documento. Para la
absortividad de los materiales se ha empleado el valor α=0,6.
En cuanto al fenómeno de transferencia de calor a través de los elementos
constructivos (por ejemplo muros o forjados), el siguiente gráfico muestra
claramente el modelo de cálculo utilizado:
Figura 2.- Esquema para los flujos de calor y temperaturas superficiales en el programa TRNSYS
Fuente: TRNSYS
Una vez definido el modelo físico en el type56, se emplea el llamado
Simulation Studio de TRNSYS para simular el modelo con los datos
climatológicos, obteniendo así los datos horarios de la simulación
(temperaturas, temperaturas superficiales, flujos de calor, etc.). La
siguiente figura muestra una imagen del Simulation Studio de TRNSYS.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 14 de 28 -
Figura 3.- Pantalla del Simulation Studio TRNSYS
Fuente: TRNSYS
2.2.3.- Clima
En una primera etapa, se va a limitar el estudio a una zona climática
predefinida que incluiría la comunidad Navarra y su entorno, por ello se ha
decidido utilizar la zona D1 definida en el CTE (zona a la que pertenece
Pamplona), como ámbito de estudio. Para ello se van a utilizar los datos
climáticos correspondientes a esta zona climática, propuestos por el
Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, y descargables en el siguiente
link:
http://www.mityc.es/energia/desarrollo/EficienciaEnergetica/CertificacionEn
ergetica/DocumentosReconocidos/Paginas/documentosreconocidos.aspx
2.2.4.- Descripción general del edificio
Como modelo de vivienda, se ha utilizado un caso genérico habitual en la
construcción en el norte de España, consistente en una vivienda con 3
orientaciones expuestas de 88.19m2, orientada al norte y al sur, con una
distribución típica (ver figura1). Su fachada exterior es de ladrillo cara vista
y los requerimientos térmicos de los cerramientos, son los mínimos
especificados por el DB-HE 1 para la zona climática D1. (Se mostrarán mas
adelante).
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 15 de 28 -
N
Figura 4.- Plano de distribución de la vivienda analizada
Fuente: Viguetas Navarras S.L.
2.2.5.- Opciones de ocupación
Según su ocupación, se han distinguido tres tipos diferentes de viviendas:
Vivienda ocupada en régimen intensivo: Definida por una vivienda
donde se habita en ella durante las 24 horas al día.
Vivienda ocupada en régimen nocturno: Definida por una vivienda
donde sus ocupantes trabajan todo el día y regresan por la tarde.
Vivienda desocupada: Definida por aquella vivienda en la que por
término general no está ocupada (segunda residencia, vivienda vacía,
uso ocasional...)
Desde un punto de vista de organización espacial podemos distinguir las
viviendas en colindantes, superior e inferior (ver figura adjunta)
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 16 de 28 -
S
VIVIENDA COLINDANTE
VIVIENDA SUPERIOR
VIVIENDA INFERIOR
VIVIENDA ANALIZADA
Figura 5.- Situación espacial de las viviendas analizada, colindantes, superior e inferior
Fuente: Cener.
Teniendo en cuenta, esta distinción de viviendas y su posible estado de
ocupación, en el presente estudio se van a analizar los siguientes casos:
Caso 1: Vivienda analizada, colindantes e inferior en condiciones de
ocupación con régimen intensivo; vivienda superior en condiciones de
desocupación
Caso 2: Vivienda analizada y colindantes en condiciones de
ocupación con régimen intensivo; vivienda inferior y superior en
condiciones de desocupación
Caso 3: Vivienda analizada, colindantes e inferior en condiciones de
ocupación con régimen intensivo; vivienda superior en condiciones de
ocupación en régimen nocturno.
Caso 4: Vivienda analizada y colindantes en condiciones de
ocupación con régimen intensivo; vivienda inferior y superior en
condiciones de ocupación en régimen nocturno.
Más adelante se definirán los parámetros técnicos que afectan al consumo
energético en cada una de estas situaciones.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 17 de 28 -
2.2.6.- Parámetros de cálculo
A continuación se describen los parámetros de cálculo2
que se han utilizado
en las simulaciones, para cada uno de los casos utilizados.
2.2.6.1.- Cerramientos comunes a todas las viviendas
Las características de los cerramientos utilizados pueden verse en las
siguientes tablas:
2.2.6.1.1.- Cerramiento exterior (para todos los casos)
ESPESOR (cm)
λ (W/Mk)
DENSIDADKg/m3
CeJ/Kg K
R(m2K/W)
1/2 pie ladrillo caravista 11.5 0.595 1020 1000 0.193Mortero de cemento 1 1 1700 1000 0.010 Rse (m2K/W) 0.04Camara de aire 3 0.180 Rsi (m2K/W) 0.13Aislamiento térmico MW 3 0.041 40 1000 0.744 U (W/m2K) 0.657Lámina paravapor aluminio 0.1 230 2700 880 0.000Tabicón 7 0.375 930 1000 0.187Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038
CERRAMIENTO EXTERIOR
Tabla 1.- Composición cerramiento exterior
Fuente: Cener.
2.2.6.1.2.- Cerramiento interior (para todos los casos)
ESPESOR (cm)
λ (W/Mk)
DENSIDADKg/m3
CeJ/Kg K
R(m2K/W)
Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038 Rse (m2K/W) 0.13Machetón 7 0.4375 930 1000 0.160 Rsi (m2K/W) 0.13Aislamiento térmico 3 0.04 1000 1000 0.750 U (W/m2K) 0.712Machetón 7 0.4375 930 1000 0.160Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038
MEDIANERAS
Tabla 2.- Composición cerramiento interior
Fuente: Cener
2 Los datos de las resistencias térmicas de los materiales se han obtenido del catalogo de elementos
constructivos del Código Técnico de la Edificación.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 18 de 28 -
2.2.6.1.3.- Huecos (para todos los casos)
FACHADA NORTE TIPO % U(W/m2K)
g Absortividad(gris medio) UHueco (W/m2K) 3
Vidrio 4/16/4 59 2.86 0.76 -
Marco ALUMINIO 41 3.2 - 0.65
FACHADA SUR TIPO % U(W/m2K)
g Absortividad(gris medio) UHueco (W/m2K) 3.5
Vidrio 4/6/4 65 3.44 0.76 -
Marco ALUMINIO 35 3.2 - 0.65
HUECOS
Tabla 3.- Composición huecos
Fuente: Cener
2.2.6.1.4.- Puentes térmicos (para todos los casos)
Los puentes térmicos se han tomado los valores que el programa LIDER,
toma por defecto para zona climática y para cada solución constructiva. A
continuación pueden verse dichos valores:
LONGITUD(m)
Ψ(W/mK)
LONGITUD(m)
Ψ(W/mK)
FORJADO 7.37 0.41 7.37 0.41
VENTANA (tramos horizontales) 7.5 0.48 6 0.48
VENTANA (tramos verticales) 6.6 0.48 4.4 0.48
PILARES 5.4 0.08 5.4 0.08
FACHADA NORTE FACHADA SUR
Tabla 4.- Valores de los puentes térmicos utilizados.
Fuente: Cener
2.2.6.2.- Forjados
El aspecto diferenciador de estas viviendas, se encuentra en la utilización de
diferentes forjados. Es precisamente esta utilización de diferentes
soluciones constructivas en el elemento forjado, la razón de este informe, y
de los ahorros producidos con la implantación del forjado Tipo LECA®, frente
a otros forjados convencionales. A continuación se describen las
características de los forjados, que se han utilizado en la elaboración de
este estudio:
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 19 de 28 -
2.2.6.2.1.- Forjado Tipo LECA®
Rse asc (m2K/W) 0.1Parquet de madera pegado 1.7 0.1 225 1700 0.170 Rse desc (m2K/W) 0.17Solera de sílice de 8 cm 8 1.09 1700 1000 0.073 Rsi asc (m2K/W) 0.1Lámina impactodan 0.5 0.04 10 1000 0.125 Rsi desc (m2K/W) 0.17Prelosa Leca 27+5 30.5 Uasc (W/m2K) 0.718Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 Udesc (W/m2K) 0.652
FORJADO TIPO LECA®R
(m2K/W)Ce
J/Kg KDENSIDAD
Kg/m3λ
(W/Mk)ESPESOR
(cm)
0.825
Tabla 5.- Composición forjado tipo LECA®
Fuente: Cener
2.2.6.2.2.- Forjado convencional de vigueta y bovedilla
Rse asc (m2K/W) 0.1Parquet de madera pegado 1.7 0.1 225 1700 0.170 Rse desc (m2K/W) 0.17Solera de sílice de 10 cm 10 1.09 1700 1000 0.092 Rsi asc (m2K/W) 0.1Lámina impactodan 0.5 0.04 10 1000 0.125 Rsi desc (m2K/W) 0.17Forjado vigueta y bovedilla 30 0.210 Uasc (W/m2K) 1.20Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038 Udesc (W/m2K) 1.027
FORJADO UNIDIRECCIONAL VIGUETA Y BOVEDILLA DE HORMIGÓN (25+5)
ESPESOR (cm)
R(m2K/W)
CeJ/Kg K
DENSIDADKg/m3
λ (W/Mk)
Tabla 6.- Composición forjado tipo vigueta y bovedilla
Fuente: Cener
2.2.6.2.3.- Forjado con losa de hormigón de 25
Rse asc (m2K/W) 0.1Parquet de madera pegado 1.7 0.1 225 1700 0.170 Rse desc (m2K/W) 0.17Solera de sílice de 8 cm 8 1.09 1700 1000 0.073 Rsi asc (m2K/W) 0.1Lámina impactodan 0.5 0.04 10 1000 0.125 Rsi desc (m2K/W) 0.17Forjado Losa 25 0.100 Uasc (W/m2K) 1.417Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038 Udesc (W/m2K) 1.182
FORJADO CON LOSA DE HORMIGON DE 25
ESPESOR (cm)
λ (W/Mk)
DENSIDADKg/m3
CeJ/Kg K
R(m2K/W)
Tabla 7.- Composición forjado tipo losa de hormigón
Fuente: Cener
2.2.6.2.4.- Forjado reticular y entrevigado hormigón (25+5)
Rse asc (m2K/W) 0.1Parquet de madera pegado 1.7 0.1 225 1700 0.170 Rse desc (m2K/W) 0.17Solera de sílice de 10 cm 10 1.09 1700 1000 0.092 Rsi asc (m2K/W) 0.1Lámina impactodan 0.5 0.04 10 1000 0.125 Rsi desc (m2K/W) 0.17Forjado reticular 30 0.150 Uasc (W/m2K) 1.292Enlucido de yeso 1.5 0.4 1000 1000 0.038 Udesc (W/m2K) 1.094
FORJADO RETICULAR CON PIEZA DE ENTREVIGADO DE HORMIGON (25+5)
ESPESOR (cm)
λ (W/Mk)
DENSIDADKg/m3
CeJ/Kg K
R(m2K/W)
Tabla 8.- Composición forjado tipo reticular con pieza de entrevigado de hormigón
Fuente: Cener
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 20 de 28 -
Los valores de las transmitancias U (W/m2 K) (ascendente o descendente,
según la dirección del flujo de calor) de cada uno de los forjados, se han
calculado según la siguiente formula:
RsiRsRseRtU
++==
11
Donde las resistencias térmicas superficiales empleadas han sido descritas
en el Código Técnico de la Edificación (DB-HE-1: Apéndice E) y que pueden
verse a continuación:
SENTIDO DEL FLUJO DE CALORRsi
(m2.K/W)Rse
(m2.K/W)Flujo ascendente 0.10 0.04
Flujo descendente 0.17 0.04
Tabla 9.- Valores de las resistencias superficiales
Fuente: Cener
Si comparamos, los valores de las transmitancias de los diferentes forjados
podemos observar los siguientes resultados:
LECA (27+5)
+ impactodan + 8 cms mortero + parquet+ yeso
VIGUETA Y BOVEDILLA
(25+5) + impactodan
+ 8 cms mortero + parquet+ yeso
RETICULAR (25+5)
+ impactodan + 8 cms mortero + parquet+ yeso
LOSA MACIZA (25)
+ impactodan + 8 cms mortero + parquet+ yeso VI
GU
ETA
Y
BO
VED
ILLA
RET
ICU
LAR
LOSA
MA
CIZ
A
FLUJO ASCENDENTE 0.718 1.200 1.292 1.417 40.2% 44.4% 49.3%
FLUJO DESCENDENTE 0.652 1.027 1.094 1.182 36.5% 40.4% 44.8%
TRANSMITANCIA TÉRMICA (W/m2.K) % DE MEJORA DEL FORJADO LECA
TRANSMITANCIA TÉRMICA. COMPARATIVA ENTRE FORJADOS
Tabla 10.- Comparación de la transmitancia de los diferentes forjados
Fuente: Cener
Se puede observar, una mejora muy significativa, siempre por encima del
35% (hasta casi un 50%), de los valores de la transmitancia térmica del
forjado Tipo LECA® frente a otros forjados convencionales. Esta mejora
supone forzosamente un ahorro energético en la vivienda con esta solución
constructiva, en mayor o menor medida.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 21 de 28 -
2.2.6.3.- Ventilación e infiltraciones
Para realizar el cálculo de ventilaciones e infiltraciones, se ha utilizado por
un lado lo especificado en el CTE en su documento de salubridad HS-3, y
por otro lo que indica el “Documento de condiciones de aceptación de
Programas Informáticos Alternativos”, en el apartado 4.7.4. Infiltración y
ventilación. Según este documento, la cantidad de infiltraciones depende de
la presencia y cantidad de ventilación mecánica en cada zona. Además, las
causas de infiltraciones que se toman en cuenta son:
1. La permeabilidad de las ventanas y puertas,
2. los defectos de estanqueidad en otros componentes en la envolvente y
3. las aberturas de ventilación.
Se calcula la cantidad de infiltraciones como el promedio de dos casos
distintos de viento en la fachada: 0 m/s y 4 m/s. El documento además
supone que en las horas de ventilación mecánica “el caudal de aire
impulsado compensa la infiltración, por lo que el caudal de aire exterior a
considerar en estas circunstancias y para los espacios citados será el de la
ventilación” (es decir, 0 infiltraciones).
En las viviendas sin ventilación mecánica, como en el caso de las viviendas
vacías, habrá la tasa de infiltraciones calculada, invariable en el tiempo. Los
valores calculados de las infiltraciones y ventilaciones para todos los casos
de ocupación son:
Ventilación mecánicarenov/h
Infiltracionesrenov/h
Vivienda ocupada intensiva (24 horas) 0.76 -
Vivienda ocupada nocturna (24 horas) 0.76 -
Vivienda desocupada (24 horas) - 0.17
Tabla 11.- Valores de ventilación mecánica e infiltraciones
Fuente: Cener
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 22 de 28 -
2.2.6.4.- Cargas internas
El estudio de cargas internas es muy importante en el cálculo la demanda
energética de calefacción de una vivienda, y se debería tratar con
rigurosidad. Al igual que en el apartado anterior y en todo el documento, los
datos y horarios utilizados se basan en lo especificado en el CTE, y por otro
lo que indica el anexo del “Documento de condiciones de aceptación de
Programas Informáticos Alternativos3
2.2.6.4.1.- Ocupación
”, en el Anexo III “condiciones
Operacionales”.Con estos dos documentos se han calculado los valores de
las cargas internas, en cada uno de los aspectos para todos los casos de
usos.
OCUPACIÓN 0h-7hW/m2
7h-16hW/m2
16h-18hW/m2
18h-23hW/m2
23h-0hW/m2
Vivienda ocupada intensiva (laborables) 2.15 0.54 1.08 1.08 2.15
Vivienda ocupada nocturna (laborables) 2.15 0 0 1.08 2.15
Vivienda desocupada (laborables) 0 0 0 0 0
Vivienda ocupada intensiva (sab/festivos) 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15
Vivienda ocupada nocturna (sab/festivos) 2.15 2.15 2.15 2.15 2.15
Vivienda desocupada (sab/festivos) 0 0 0 0 0
Tabla 12.- Valores de las cargas internas debido a su ocupación
Fuente: Cener
2.2.6.4.2.- Iluminación
ILUMINACIÓN 0h-7hW/m2
7h-16hW/m2
16h-18hW/m2
18h-19hW/m2
19h-23hW/m2
23h-0hW/m3
Vivienda ocupada intensiva (todos los dias) 0.44 1.32 1.32 2.2 4.4 2.2
Vivienda ocupada nocturna (todos los dias) 0.44 0 0 2.2 4.4 2.2
Vivienda desocupada (todos los dias) 0 0 0 0 0 0
Tabla 13.- Valores de las cargas internas debido a su iluminación
Fuente: Cener
3 Este documento publicado por el Ministerio de Vivienda y el Ministerio de Industria, Turismo y
Comercio, es el documento oficial que especifica los procedimientos y valores a utilizar en el uso, diseño
y validación de programas de certificación energética en edificios (Estos son los valores que utiliza el
programa CALENER VYP en su procedimiento de calificación)
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 23 de 28 -
2.2.6.4.3.- Equipos
EQUIPOS 0h-7hW/m2
7h-16hW/m2
16h-18hW/m2
18h-19hW/m2
19h-23hW/m2
23h-0hW/m3
Vivienda ocupada intensiva (todos los dias) 0.44 1.32 1.32 2.2 4.4 2.2
Vivienda ocupada nocturna (todos los dias) 0.44 0 0 2.2 4.4 2.2
Vivienda desocupada (todos los dias) 0 0 0 0 0 0
Tabla 14.- Valores de las cargas internas debido a sus equipos
Fuente: Cener
2.2.6.5.- Consignas del sistema de calefacción
A continuación se describen las consignas de calefacción que se han
utilizado:
TEMPERATURA DE CONSIGNA DE LA CALEFACCIÓN (ºC) 23h-7hºC
7h-18hºC
18h-23hºC
Vivienda ocupada intensiva (laborables) 17 20 20
Vivienda ocupada nocturna (laborables) 17 off 20
Vivienda desocupada (laborables) off off off
Vivienda ocupada intensiva (sab/festivos) 17 20 20
Vivienda ocupada nocturna (sab/festivos) 17 20 20
Vivienda desocupada (sab/festivos) off off off
Tabla 15.- Temperaturas de consigna del sistema de calefacción por franjas horarias, según usos y ocupaciones
Fuente: Cener
Durante el periodo, en el que la vivienda no está ocupada, se ha supuesto
que el sistema de calefacción se apaga, comportándose desde ese momento
hasta que vuelve a encenderse, en evolución libre.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 24 de 28 -
2.3.- ANALISIS ENERGÉTICO. RESULTADOS
2.3.1.- Resultados energéticos
Tras la introducción de todos los parámetros descritos en los puntos
anteriores, se han realizado simulaciones dinámicas para cada uno de los
casos expuestos en el punto 2.2.5 de este documento. Las condiciones de
uso y ocupación se pueden ver en la tabla siguiente:
OCUPACION USO OCUPACION USO OCUPACION USO OCUPACION USO
CASO 1 Ocupada Intensivo Desocupada - Ocupada Intensivo Ocupada Intensivo
CASO 2 Ocupada Intensivo Desocupada - Desocupada - Ocupada Intensivo
CASO 3 Ocupada Intensivo Ocupada Nocturno Ocupada Intensivo Ocupada Intensivo
CASO 4 Ocupada Intensivo Ocupada Nocturno Ocupada Nocturno Ocupada Intensivo
VIVIENDA ANALIZADA VIVIENDA SUPERIOR VIVIENDA INFERIOR VIVIENDAS COLINDANTES
Tabla 16.- Definición de los diferentes casos según usos y ocupación
Fuente: Cener
Los resultados obtenidos pueden verse en los anexos adjuntos al final de
este documento cuyo índice puede verse en la siguiente tabla:
CASO 1 CASO 2 CASO 3 CASO 4
Fojado Tipo 1:Vigueta y bovedilla (25+5) Anexo 1.1 Anexo 1.2 Anexo 1.3 Anexo 1.4
Fojado Tipo 2:Losa (25) Anexo 2.1 Anexo 2.2 Anexo 2.3 Anexo 2.4
Fojado Tipo 3:Reticular con entrevigado de
hormigón (25+5)Anexo 3.1 Anexo 3.2 Anexo 3.3 Anexo 3.4
Tabla 17.- Nomenclatura de anexos según contenido
Fuente: Cener
A continuación se muestran un resumen de los resultados de todos los
casos analizados
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 25 de 28 -
DEMANDA VIVIENDA CON FORJADO TIPO
LECA (kWh/m2)
DEMANDA VIVIENDA CON FORJADO
CONVENCIONAL (kWh/m2)
AHORRO ENERGÉTICO CONSEGUIDO
(kWh/año)
AHORRO ENERGÉTICO CONSEGUIDO
CASO 1 78.4 83.9 483.1 6.53%CASO 2 96.0 107.4 1004.9 10.61%CASO 3 65.7 68.0 204.1 3.40%CASO 4 69.5 73.5 349.4 5.39%CASO 1 78.4 85.4 616.8 8.19%CASO 2 96.0 110.5 1282.3 13.16%CASO 3 65.7 68.9 285.2 4.69%CASO 4 69.5 74.9 478.5 7.24%CASO 1 78.4 84.6 549.3 7.36%CASO 2 96.0 109.0 1147.0 11.94%CASO 3 65.7 68.4 239.3 3.97%CASO 4 69.5 74.1 408.7 6.25%
Fojado Tipo 1:Vigueta y bovedilla (25+5)
Fojado Tipo 2:Losa (25)
Fojado Tipo 3:Reticular con entrevigado de
hormigón (25+5)
Tabla 18.- Resumen resultados de ahorros de los diferentes anexos.
Fuente: Cener
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 26 de 28 -
2.4.- CONCLUSIONES
De los resultados obtenidos se puede extraer que los ahorros producidos
con la incorporación del forjado Tipo LECA®, son realmente significativos,
llegando a superar el 13% en algún caso. Obviamente estos ahorros están
correlacionados con los valores de transmitancias de los diferentes forjados,
siendo los ahorros superiores en los casos en los que los forjados presentan
valores más altos de transmitancia.
No obstante el aspecto mas determinante en los ahorros obtenidos, es el de
la ocupación y uso de las viviendas, que están en contacto con la vivienda
analizada, a través de sus forjados, es decir de la vivienda superior e
inferior. Estos ahorros son más importantes en los casos en los que las
viviendas superior e inferior están desocupadas.
Por otro lado, en este estudio se ha limitado a estudiar los ahorros
producidos cuando las viviendas superior e inferior presentan diferentes
regímenes de uso y funcionamiento, pero no siendo éstas ni la última ni la
primera planta. En el caso de que esto hubiera sido así, los ahorros aún
habrían sido algo superiores.
Por último, la conclusión fundamental de este estudio, se refiere a que una
falta de regulación normativa en cuanto a exigencias mínimas (en valores
de transmitancia térmica) en cerramientos interiores que dividan espacios
acondicionados de distintas viviendas, ocasionan (en el caso habitual de una
vivienda colindante con viviendas desocupadas o parcialmente ocupadas)
perjuicios económicos significativos por el hecho de tener, que “calefactar”
las viviendas adyacentes, asumiendo el coste de dicho efecto.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 27 de 28 -
3.- ANEXOS
Anexo 1.1: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de vigueta y bovedilla de
hormigón de 25+5, en el caso 1 de ocupación y uso.
Anexo 1.2: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de vigueta y bovedilla de
hormigón de 25+5, en el caso 2 de ocupación y uso.
Anexo 1.3: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de vigueta y bovedilla de
hormigón de 25+5, en el caso 3 de ocupación y uso.
Anexo 1.4: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de vigueta y bovedilla de
hormigón de 25+5, en el caso 4 de ocupación y uso.
Anexo 2.1: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de losa de hormigón de 25, en el
caso 1 de ocupación y uso.
Anexo 2.2: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de losa de hormigón de 25, en el
caso 2 de ocupación y uso.
Anexo 2.3: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de losa de hormigón de 25, en el
caso 3 de ocupación y uso.
Anexo 2.4: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado convencional de losa de hormigón de 25, en el
caso 4 de ocupación y uso.
Anexo 3.1: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado reticular con pieza de entrevigado de hormigón
de 25+5, en el caso 1 de ocupación y uso.
30.1552.0-2 Estudio comparativo de las prestaciones energéticas de la prelosa LECA® frente a sistemas convencionales en viviendas con tres orientaciones expuestas Febrero 2011
- Página 28 de 28 -
Anexo 3.2: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado reticular con pieza de entrevigado de hormigón
de 25+5, en el caso 2 de ocupación y uso.
Anexo 3.3: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado reticular con pieza de entrevigado de hormigón
de 25+5, en el caso 3 de ocupación y uso.
Anexo 3.4: Resultados de comparación entre vivienda con forjado
Tipo LECA® y forjado reticular con pieza de entrevigado de hormigón
de 25+5, en el caso 4 de ocupación y uso.