El impacto de los Puentes Térmicos de los huecos de fachada en la ...

El impacto de los Puentes Térmicos de los huecos de fachada

en la rehabilitación con SATE

Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco.Universidad del País Vasco UPV/EHU

Ignacio Basáñez Alfonso; Agustín de Lorenzo Urien; Alexander Martín‐Garín; Juan María Hidalgo‐Betanzos; Marta Epelde‐Merino; José Antonio Millán‐García.

1Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación

Etxegintzaren KalitateaKontrolatzeko Laborategia

Índice

2. Definición de la problemática y objetivo del estudio

1. Quienes somos y qué hacemos

3. Metodología

3.1. Definición del cerramiento, hueco y SATE analizados

4. Resultados

3.2. Definición de las simulaciones de habitación y parámetros

4.1. Puente Térmico Lineal (Ψ)

4.2. Demandas de calefacción

5. Discusión y conclusiones

2

28-29 Octubre 2015, Madrid.III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética de Edificios (ERE2+)

ÁREA TÉRMICA ÁREA ACÚSTICAÁREA MECÁNICA

1. QUIENES SOMOS Y QUÉ HACEMOS

GOBIERNO CENTRAL DEL ESTADO

GOBIERNO VASCO‐ EUSKO JAURLARITZA – DIRECCIÓN DE VIVIENDA

Normas y Leyes Básicas

Normas de desarrollo y Normas de Control e Inspección

LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD DE LA EDIFICACION (LCCE) Apoyo a normativaProgramas de Control de calidadDesarrollo de producto (I+D+i)Control Laboratorios y entidadesGuía herramientas informativas

3


1. QUIENES SOMOS Y QUÉ HACEMOSServicios:

Ensayos de aislantes, arcillas, morteros, etc.

LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD EN LA EDIFICACIÓN DEL GOBIERNO VASCOMATERIALES

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

Ensayos de fachadas, ventanas,…Simulaciones de Puentes TérmicosCeldas PASLINK en condiciones exteriores

INSTALACIONES

Simulación y optimización del funcionamientoGestión horaria de la energía y almacenamiento

ESCALA DE EDIFICIO

Inspecciones con TermografíaEnsayos in situ: Transmitancia de envolvente,…Estudio de Condensaciones: Monitorización T y HR.Estudio de Confort Térmico: EN 15251 + ISO 7730Estanqueidad de la envolvente: BlowerdoorVentilación efectiva: Gases trazadores…

4

28-29 Octubre 2015, Madrid.III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética de Edificios (ERE2+) 5

2. DEFINICIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y OBJETIVO DEL ESTUDIO

• Problema: Los proyectos de rehabilitación no realizan un estudio pormenorizado de PT.– Se estima con catálogos como el del DA DB‐HE/3, que son generalistas.– Hay poco espacio para revestir con aislamiento las mochetas, alféizar y dintel.

• En ocasiones: Cálculo por elementos finitos (THERM).– Es complejo valorar su optimización, alcance limitado.

• Los PT tienen gran impacto en patologías de condensación.

• Propuesta: Optimización paramétrica de los espesores de aislamiento térmico en alféizar, jambas y dintel.


3. METODOLOGÍA

1. Seleccionar un cerramiento tipo de edificios existentes:1. Extraerlo de estudios del parque inmobiliario existente.

2. Crear el modelo de simulación 2D del cerramiento base:1. Introducir conductividades de materiales según catálogo CTE.

3. Simulación de PT del sistema SATE: 1. Definir los espesores de aislamiento térmico posibles.2. Identificar los parámetros y seleccionar los valores a simular.3. Resultados: valores de Puente Térmico Lineal.

4. Simulación del impacto en la Demanda de Calefacción:1. Definir una habitación y ventana tipo2. Seleccionar los casos de SATE a simular (Ψ de jamba, alféizar y dintel).3. Seleccionar climatologías y orientaciones a simular.4. Resultados: Demandas de calefacción.



• Cerramiento: Fachada de doble hoja cerámica con cámara de aire. • Hueco: Ventana de 1 x 1,2 m, con marco de aluminio RPT 4 mm.• SATE: Aislamiento exterior de conductividad 0,032 W/mK

y espesor variable.

Materiales del cerramiento originalConductividad térmica (W/mK)

Espesor (m)

MejorasRehabilitación

Conductividad t. (W/mK)

½ Pie ladrillo perforado 80 < g < 100

0,480(R.eq. 0,23 m2K/W)

0,11SATE, EPSaislamiento t.

0,032

Ladrillo Hueco Sencillo 0,550 0,06 ‐ ‐

Cámara de aire no ventilada0,280 (R.eq. 0,18 m2K/W)

0,05 ‐ ‐

Marco aluminio RPT0,750 (U. 4,00 W/m2K)

0,20Marco PVC 2 cámaras

0,215 (U. 2,20 W/m2K)

Vidrio doble 4/6/40,135 (U. 3,146 W/m2K)

0,02Vidrio doble, BE, argón

0,041 (U. 1,512 W/m2K)

Caja ligeramente ventilada sin aislamiento (CLV‐SA)

2,353 (U. 2,63 W/m2K)

0,20Caja aislada (CLV‐CA)

0,525 (U. 1,48 W/m2K)

Alféizar de hormigón 1,300 0,04 ‐ ‐



Parámetros Valores

Aislamiento térmico en fachada (cm)

0, 2, 4, 6, 8, 10, 12.

Aislamiento térmico en jamba y capialzado (cm)

0, 2, 4, 6.

Aislamiento térmico en alféizar (cm)

0, 2, 4.

Carpinterías (factor solar, conductividad)

Marco y vidrio existente o nuevo


3.2. Definición de las simulaciones de habitación y parámetros

• Habitación tipo:planta de 2,5 x 4,0 m altura de 2,60 m

• Ventana: Colocada a haz interiorhueco de 1 x 1,2 m

• Zonas climáticas: C1, D1 y E1.

• Orientaciones: cálculo cada 15º


‐

‐

‐

Increm

ento de flu

jo de calor [%

]

0,09

0,20

0,09

0,26

0,120,03

0,29

0,130,04

0,150,05

0,150,06

0,160,06

0,08

0,20

0,07

0,25

0,090,03

0,28

0,110,04

0,30

0,120,05

0,31

0,130,05

0,32

0,140,06

‐30%

‐20%

‐10%

0%

10%

20%

30%

ORIGINA

L

SATE:

2 + 0

2 + 2 +

4 + 0

4 + 2

4 + 4

6 + 0

6 + 2

6 + 4

8 + 0

8 + 2

8 + 4

10 + 0

10 + 2

10 + 4

12 + 0

12 + 2

12 + 4

PT Alfeizar

0,30 0,32 0,33

4. RESULTADOS: Puente Térmico Lineal (Ψ)• Puente Térmico Lineal (Ψ) según espesores de aislamiento, continuidad en mochetas

y renovación de ventana o no.

10

PT ventana existente

PT ventana nueva

Transmitancia Térmica Lineal [Ψ, W/mK]

0,38

Destacar:‐En el capialzado, los cálculos se han centrado en el aumento de flujo bidireccional, no se han considerado las pérdidas unidireccionales de la caja de persiana.‐

‐

‐

Increm

ento de flu

jo de calor [%

]

0,08

0,26

0,02 0,05 0,000,07

0,01 ‐0,030,08

0,02‐0,02 0,09

0,02 ‐0,02 0,090,03 0,03

0,070,13

0,01

0,17

0,040,00

0,20

0,050,01

‐0,02

0,22

0,060,02 ‐0,01

0,22

0,070,02‐0,01

0,23

0,080,03

0,03

‐30%

‐20%

‐10%

0%

10%

20%

30%

ORIGINA

L

SATE:

2 + 0

2 + 2 +

4 + 0

4 + 2

4 + 4

6 + 0

6 + 2

6 + 4

6 + 6

8 + 0

8 + 2

8 + 4

8 + 6

10 + 0

10 + 2

10 + 4

10 + 6

12 + 0

12 + 2

12 + 4

12 + 6

PT Capialzado

0,32 0,360,38 0,38 0,39


Destacar:• El Puente Térmico aumenta en los SATE con mayores espesores de aislamiento en el frente.• El Puente Térmico se reduce con el aislamiento lateral, incluso con 2cm de espesor.• En el capialzado, los cálculos se corresponden con el aumento de flujo bidireccional, no se

consideran las pérdidas unidireccionales de la caja de persiana.

11

4. RESULTADOS: Puente Térmico Lineal (Ψ)

‐

‐

‐

Increm

ento de flu

jo de calor [%

]

0,13

0,27

0,09

0,33

0,12

0,04

0,36

0,14

0,050,00

0,38

0,15

0,060,00

0,40

0,16

0,070,01

0,16

0,070,01

0,14

0,28

0,11

0,34

0,140,05

0,37

0,160,06

‐0,02

0,39

0,170,07

‐0,02

0,40

0,180,08

‐0,01

0,42

0,190,08

‐0,01

‐30%

‐20%

‐10%

0%

10%

20%

30%

40%

ORIGINAL

SATE:

2 + 0

2 + 2

4 + 0

4 + 2

4 + 4

6 + 0

6 + 2

6 + 4

6 + 6

8 + 0

8 + 2

8 + 4

8 + 6

10 + 0

10 + 2

10 + 4

10 + 6

12 + 0

12 + 2

12 + 4

12 + 6

PT Jamba 0,41PT ventana existente

PT ventana nueva

Transmitancia Térmica Lineal [Ψ, W/mK]

0,38


4. RESULTADOS: Flujo de calor por fachada+ventanaDestacar:• Las pérdidas por la sección tipo, incluyendo el PT son muy diferentes según cada caso.• Demuestra que la continuidad de aislamiento es determinante.• La forma de sierra muestra que el aislamiento frontal es insuficiente.

20

30

40

50

60

70

80

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Flujo de

calor [W

/m]

Espesor del aislamiento térmico principal del SATE en fachada [m]

Flujo Lineal Ponderado Carpintería Original (W/m)

Flujo Lineal Ponderado Nueva Carpintería (W/m)


Fachada original

0

20

40

60

80

100

120

Norte Este Sur Oeste Norte

Zona climática D1

8+0 V.nueva D1

8+0 V.existente D14+4 V.existente D1

4+4 V.nueva D1

13

4. RESULTADOS: Demandas de calefacciónDestacar:• La demanda de calefacción se reduce en las orientaciones con mayor captación solar.• El caso de SATE 4+4 tiene mejor comportamiento que el 8+0.

(Tiene un efecto similar a cambiar la ventana existente).

Casos SATE:


4. RESULTADOS: Demandas de calefacciónDestacar:• La demanda de calefacción se reduce en las orientaciones con mayor captación solar.• El caso de SATE 4+4 tiene mejor comportamiento que el 8+0.• Las zonas climáticas más severas tienen una mayor demanda de calefacción.

Demanda

de calefacción [kWh/m2a

0

20

40

60

80

100

120

Norte Este Sur Oeste Norte0

20

40

60

80

100

120

Norte Este Sur Oeste Norte0

20

40

60

80

100

120

Norte Este Sur Oeste Norte

4+4 V.existente E14+4 V.nueva E18+0 V.existente E18+0 V.nueva E1

4+4 V.existente D14+4 V.nueva D18+0 V.existente D18+0 V.nueva D1

4+4 V.existente C14+4 V.nueva C18+0 V.existente C18+0 V.nueva C1Fachada original

Zona climática E1 Zona climática D1 Zona climática C1

Carpintería existente (kWh/m2/a) Carpintería renovada (kWh/m2/a)

Zona climática C1 D1 E1 C1 D1 E1

Fachada sin rehabilitar 73,3 96,6 117,1 61,4 81,9 99,8

SATE 4 + 4, vent. nueva 40,4 56,4 70,8 28,5 41,4 52,9

SATE 8 + 0, vent. nueva 49,2 67,3 83,4 34,8 49,3 62,2


5. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

• Los PT del hueco aumentan hasta un 30% la demanda de calefacción.Se ha comprobado que los PT de los huecos de fachada (alféizar, capialzado y jambas) generan incrementos de las pérdidas de calor locales por fachada entre el 8 % y el 32%.

• La simulación paramétrica permite detectar la mejor solución.Se han analizado 21 soluciones de rehabilitación, 120 PT y 216 simulaciones dinámicas, con resultados relevantes: hay mayor demanda con 8 cm frontales que con 4 cm homogéneos a lo largo del perímetro de huecos de fachada.

• Con sólo 2 cm en el perímetro, las pérdidas por PT se reducen al 50%. Las mochetas analizadas han podido minimizarse en más de un 50% con 2 cm de aislamiento térmico en jambas, alféizar y capialzado. Se demuestra que se las mejoras son relevantes, incluso con espesores reducidos.

• Se han detectado puntos en torno a 14 ºC en soluciones sin continuidad de aislamiento.Existe mayor riesgo de condensaciones debido a puntos fríos interiores que favorecen la aparición de patologías asociadas a la humedad (por condensación superficial).

• Es necesario hacer estudios de PT en las rehabilitaciones con SATE.Los estudios deben ser más pormenorizados, antes de decidir la solución de rehabilitación y los encuentros de PT habituales; para poder optimizar los recursos, materiales y la energía.

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!

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