ENERGÉTICA EDIFICATORIA

ENERGÉTICA EDIFICATORIA

HE1: LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA

• El elevado consumo energético, debido a las nuevas

exigencias de confort, y al incremento de construcción

de edificios, provoca de forma directa unas emisiones

elevadas de CO2

Introducción

• Actualmente hay uno marco legal favorable:

– La entrada en vigor del “Código Técnico de la Edificación (RD314/2006 del 17 de marzo), Documento Básico de AhorroEnergético DB-HE),

– La modificación del “Reglamento de Instalaciones Térmicas deEdificios (RITE)”,

– La aplicación de la Certificación Energética (RD 47/2007 de 19de enero ),

Reducción de la Demanda.

Reducción de la Demanda.

Consumo = Demanda/Rendimiento

Introducción

Uso de sistemas alternativos (Energías

renovables) �� Reducción de la demanda

Uso de sistemas alternativos (Energías

renovables) �� Reducción de la demanda

Aumento del rendimiento en

sistemas convencionales

Aumento del rendimiento en

sistemas convencionales

REDUCCIONDELCONSUMO ENERGÉTICO

• Los parámetros de diseño que influyen en el comportamiento

térmico de los edificios son los siguientes:

– Clima y orientación

– Forma y volumen

– Comportamiento de la masa del edificio: inercia térmica

Introducción

– Comportamiento de la masa del edificio: inercia térmica

– Protecciones solares

– Iluminación natural

– Ventilación natural

– La envolvente del edificio: aislamiento térmico

• Las fachadas con orientación este y oeste reciben 2,5 veces

más radiación en verano que en invierno, por tanto hará falta

tener mucho cuidado de las protecciones solares.

• Las fachadas de orientación sudeste y suroeste reciben una

cantidad de radiación muy similar a lo largo de todo el año.

• La fachada norte recibe muy poca radiación directa y esta

sólo se produce en verano.

Clima y orientación

sólo se produce en verano.

• Por tanto, la orientación mas favorable es hacia el sur,

puesto que permite una protección fácil de la radiación solar

a mediodía mediante aleros o lamas horizontales y el resto

del día está a exposición reducida.

• La forma del edificio determina la superficie de piel exterior

que está en contacto con el ambiente exterior, y por tanto

que se ve directamente afectada para la radiación solar y la

exposición a los vientos.

• Es en definitiva un indicador de las pérdidas o ganancias de

energía interior hacia el exterior.

• Cuánta mas superficie haya más intercambio térmico habrá,

Forma y volumen

• Cuánta mas superficie haya más intercambio térmico habrá,

situación que es favorable en el caso de clima templado y

desfavorable en el caso de clima continental.

• El volumen es un indicador de la cantidad de energía

almacenada dentro del edificio. La relación entre superficie y

volumen del edificio es el factor de forma, muy útil porque

da una primera valoración de la sensibilidad de las

condiciones interiores a variaciones de las condiciones

exteriores.

• Muros de acumulación

• Las características de los muros son las siguientes:

• Utilizan materiales de gran densidad, espesor de 25-40 cm,

cara exterior de color oscuro, orientación sur (± 15º).

• Captan la radiación directa, acumulando el calor para liberarlo

por radiación entre 8 a 12 horas. Ambos tienen en la parte

Inercia térmica

por radiación entre 8 a 12 horas. Ambos tienen en la parte

exterior un vidrio que trabaja como efecto invernaderoayudando a mejorar la captación y a reducir las pérdidas hacia

el exterior.

• La diferencia del muro trombe es que tiene unas rejillas

regulables en la parte superior y inferior del muro que

permiten la convección del aire del cuarto hacia el interior, de

forma que parte del calor captado es entregado

inmediatamente.

Muro Trombe

• Las ventanas tienen un papel muy importante en el

funcionamiento térmico y en el confort lumínico de los

edificios.

• Son elementos de captación solar directa, de ventilaciónnatural, y de entrada de luz natural, elementos vitales para la

buena salud de las personas.

Huecos y protecciones solares

buena salud de las personas.

• Dejan pasar el calor muy fácilmente y tienen pérdidas másimportantes que la parte opaca de la piel exterior. Son una

discontinuidad, un puente térmico importante y por lo tanto

la superficie, forma, situación (que dependerá del clima y del

uso del edificio) y coeficiente global de transmisión de calor

(vidrio y marco) se deben controlar.

• La situación en fachadas sur +- 15 es la óptima para la

captación solar directa o semidirecta (ventanas, galerías,

colectores, etc.) garantizando el asoleo hasta el mediodía y

con protección solar para evitar sobrecalentamiento durante

el verano.

• En la fachada norte las aperturas deben ser pequeñas.

• En general y según el tipo de clima, se pueden establecer


• En general y según el tipo de clima, se pueden establecer

estos criterios:

– Aperturas pequeñas y bien protegidas de la radiación solar en climas

extremos.

– Aperturas grandes que permitan la ventilación del edificio en los

climas cálidos y húmedos.

• Estanqueidad

• La estanqueidad de las viviendas a infiltraciones de aire es una norma

básica para el ahorro energético durante el invierno, puesto que este aire

trae una cantidad de calor que se pierde, que deberá ser aportada de

nuevo por los sistemas de calefacción del edificio. Está calculado que las

pérdidas de calefacción por ventilación de una vivienda bien aisladaestá entre el 30 al 40%. (según el tipo de cerramiento, de la renovación


está entre el 30 al 40%. (según el tipo de cerramiento, de la renovación

natural del aire o por infiltraciones de las aperturas).

• Pero una estanquidad excesiva limita las renovaciones de aire y perjudica

la calidad ambiental del aire interior: se acumula la cantidad de CO2

derivado de la respiración humana, incrementa la humedad interior

(riesgo de condensaciones), la concentración de partículas y los

compuestos volátiles, etc.

• Protecciones solares

• Las protecciones solares de las aperturas son imprescindibles para

controlar la captación solar directa durante todo el año pero

especialmente en verano evitando el sobrecalentamiento. Hay dos

grandes sistemas que acompañan a las aperturas: las fijas y las móviles.

• Es conveniente una combinación adecuada de protecciones solares fijas y

móviles, especialmente si la gestión del usuario es la correcta o hay


móviles, especialmente si la gestión del usuario es la correcta o hay

sistemas de control domóticos.

• En este sentido, las protecciones fijas (tipo voladizo, porches) son

adecuadas en orientaciones sur. En orientaciones este y oeste

protecciones verticales tipo pantallas.

• Las protecciones móviles exteriores (toldos, persianas, pórticos,

umbráculos, etc.), son adecuadas en orientaciones sur y en orientaciones

este y oeste (persianas con lamas orientables verticales).

• Las protecciones solares tienen como objetivo proteger lasventanas de la radiación solar directa sin dificultar elaprovechamiento de la luz solar como fuente de iluminación naturaly gratuita.

Protecciones solares

Aislar térmicamente un edificio consiste en lograr que sus

elementos en contacto con el exterior aumenten su

resistencia al paso del calor, lo que se consigue

incorporando materiales aislantes en: muros exteriores,cubiertas, suelos, tabiques y huecos.

• Reducir el consumo/factura energética

• Mejorar el confort y el bienestar

• Disminuir las emisiones de gases de

efecto invernaderoefecto invernadero

• Eliminar condensaciones y mejorar el

aislamiento acústico

• Añadir valor al edificio

• Especialmente recomendado en los siguientes casos:

• Seguridad por el reforzamiento de la fachada para

evita desprendimientos.

• Mantenimiento y estética por el deterioro causado por

efecto del clima y el envejecimiento de los materiales.efecto del clima y el envejecimiento de los materiales.

• En todos estos casos de reparación de la fachada, es

recomendable el uso de sistemas de aislamiento por el

exterior, ya que los costes fijos asociados a la intervención

son elevados y el sobre coste de incluir el sistema de

aislamiento queda muy reducido.

• Posibilita el cambio de aspecto de la fachada del edificio“rejuveneciendo” su aspecto y contribuyendo a la mejora del entorno.• Corrige grietas y fisuras soporte evitando posibles filtraciones.• Tiene bajos costes de mantenimiento.• Aumenta la vida útil del edificio.• Aumenta el valor de la propiedad.• Evita trabajos en el interior.• Evita trabajos en el interior.• Se puede instalar en recitos ocupados.• No reduce el espacio útil.• Se pueden instalar grandes espesores que optimicen la intervención.• Se mejora el aislamiento acústico del sistema de cerramiento.• Es un sistema de construcción "seco". El proceso de instalación esrápido y sin tiempos de espera para secado de morteros o yesos.• Es aplicable a cualquier tipo de fachada.

• Sistema SATE: Sistema de Aislamiento Térmico de fachadas por elexterior

Aislamiento térmico: Sistema SATE-ETICS

• Valores de U (W/m2K)

• La rehabilitación térmica de la fachada por el interior se

recomienda, especialmente, en los siguientes casos:

• Durante la realización de otros trabajos en el interior

del edificio (suelos, particiones, ventanas, etc.).

• Cuando no se considere modificar el aspecto exterior• Cuando no se considere modificar el aspecto exterior

del edificio, con lo que no se realizará ningún gasto en

elementos auxiliares, como andamios.

• Siempre que compense la pérdida de espacio útil con

los ahorros energéticos y beneficios medioambientales

que supone la intervención.

• Pueden efectuarse intervenciones “parciales” a nivel de

una vivienda o sólo algunos locales.

• No se precisan sistemas de andamiaje que invadan la vía

pública.

• Riesgo de formación de condensaciones

• Es especialmente conveniente aislar por el interior• Es especialmente conveniente aislar por el interior

cuando la vivienda o edificio no son de ocupación

permanente. Al aislar por el interior, se consigue calentar la

vivienda con la mayor efectividad y rapidez

• La envolvente del edificio configura una geometría compleja, con muchos

detalles, juntas y encuentros diversos.

• Como resultado, en ciertas áreas, llamadas puentes térmicos, hay

discontinuidades, tanto geométricas (esquinas, aristas) como materiales

(interrupciones de la capa de aislamiento térmico), con el agravante de

que a veces suman sus efectos (un pilar en esquina sin aislar)

• Como resultado aumenta la densidad del flujo térmico y, en definitiva,

Aislamiento térmico: Puentes térmicos

• Como resultado aumenta la densidad del flujo térmico y, en definitiva,

surgen puntos débiles de transmisión (o transmitancia) térmica, con

pérdidas de calor concentradas en ellos.

Ej: Puente térmico en

balcón

Aislamiento térmico: Puentes térmicos

• HUECOS (Ventanas)• Propiedades del marco• El marco representa habitualmente entre el 25 y el 35% de la

superficie del hueco. Sus principales propiedades, desde el puntode vista del aislamiento térmico, son la transmitancia térmica y suabsortividad.

• Los marcos pueden clasificarse siguiendo distintos criterios. Asíencontramos:

La envolvente del edificio: Huecos

encontramos:

• Marco Metálico: normalmente son fabricados en aluminio o acerocon diferentes acabados, que pueden ser variados: lacados endiferentes colores, anodizados, foliados imitando madera, etc.

• Su participación en la superficie del hueco suele ser baja, en tornoal 25%, con diferentes sistemas de cierre y apertura. Como valorcomúnmente aceptado se considera una transmitancia térmica U =5,7 W/m2K.

• Marco Metálico con RPT: la rotura de puente térmico consiste enla incorporación de uno o varios elementos separadores de bajaconductividad térmica que separan los componentes interiores yexteriores de la carpintería logrando reducir el paso de energía a sutravés, mejorando el comportamiento térmico de la carpintería.

• Los valores de transmitancia térmica comúnmente aceptados paraeste tipo de carpinterías son de U = 4,0 W/m2K hasta U = 3,20W/m2K, en función de la anchura de los elementos separadores


W/m2K, en función de la anchura de los elementos separadoresque configuran la rotura de puente térmico.

• Marco de Madera: estos marcos cuentan con perfiles macizos demadera que por su naturaleza proporcionan unos nivelesimportantes de aislamiento térmico. Su conductividad es baja, loque favorece el aislamiento térmico.

• Sus principales limitaciones se encuentran en las operaciones demantenimiento necesarias.

• Los valores de transmitancia dependen de la densidad de lamadera utilizada considerándose un intervalo de U = 2,2 W/m2Khasta U = 2,0 W/m2K.

• Marco de PVC: las carpinterías están formadas por perfilesnormalmente huecos de PVC, ofreciendo un comportamientotérmico de primer orden.

• Los valores de transmitancia comúnmente aceptados son de U =2,2 W/m2K hasta U = 1,8 W/m2K. Habitualmente son carpinteríascuya participación en el hueco es elevada, lo que unido a susvalores de aislamiento favorece el comportamiento del conjunto.


• Propiedades del vidrio• El vidrio es el elemento fundamental en el cerramiento si atendemos

a la superficie ocupada.

• Su principal propiedad es la transparencia, permitiendo elevadosaportes de luz natural que contribuyen al confort de la vivienda, sincomprometer sus prestaciones de aislamiento térmico. En laactualidad se comercializan como productos habituales vidrios paraaislamiento térmico reforzado y protección solar que pueden ser


aislamiento térmico reforzado y protección solar que pueden sercombinados con otras prestaciones como son el aislamientoacústico, la seguridad, el bajo mantenimiento (autolimpiables) o eldiseño y la decoración.

• Desde la perspectiva del aislamiento térmico las principalescaracterísticas del acristalamiento a tener en cuenta son sucoeficiente U o transmitancia térmica (W/m2K) y su factor solar(g).

• Los vidrios pueden clasificarse en distintos grupos en función de suconfiguración y de la presencia de capas metálicas que mejoran susprestaciones de aislamiento térmico y control solar.

• Vidrio sencillo (monolítico): bajo esta denominación agrupamosaquellas tipologías formadas por una única hoja de vidrio y aquellasformadas por dos o más hojas unidas entre sí por toda su superficie(vidrios laminares).

• Dentro del vidrio monolítico podemos encontrar vidrios incoloros, decolor, impresos y de seguridad, así como distintos tratamientos quemodifican las propiedades mecánicas, térmicas yespectrofotométricas de los mismos.


espectrofotométricas de los mismos.

• Las prestaciones térmicas de un vidrio monolítico puedenconsiderarse estables para los vidrios incoloros habituales en tantoque transmitancia térmica y factor solar se ven mínimamentereducidos al aumentar el espesor.

• Como valor de referencia podemos tomar un valor de U = 5,7W/m2K y factor solar (g) un valor en torno a 0,83.

• Unidad de Vidrio Aislante (UVA): conocido anteriormente comodoble acristalamiento o vidrio de cámara hace referencia alconjunto formado por dos o más láminas de vidrios monolíticosseparados entre sí por uno o más espaciadores, herméticamentecerrados a lo largo de todo el perímetro.

• Las unidades de vidrio aislante, o doble acristalamiento, al encerrarentre dos paneles de vidrio una cámara de aire, inmóvil y seco,aprovechando la baja conductividad térmica del aire, limitan el


aprovechando la baja conductividad térmica del aire, limitan elintercambio de calor por convección y conducción.

• La principal consecuencia es un fuerte aumento de su capacidadaislante reflejado en la drástica reducción de su transmitanciatérmica (U = 3,3 W/m2K, para la composición más básica 4-6-41).

• El aumento progresivo del espesor de la cámara proporciona unareducción paulatina de la transmitancia térmica.

• Esta reducción deja de ser efectiva cuando se producen fenómenosde convección dentro de la misma (en torno a los 17 mm).

• Vidrio de baja emisividad: se trata de vidrios monolíticos sobre losque se ha depositado una capa de óxidos metálicosextremadamente fina, del orden de nanómetros proporcionando alvidrio una capacidad de aislamiento térmico reforzado.

• Normalmente estos vidrios deben ir ensamblados en UVA (dobleacristalamiento) ofreciendo así sus máximas prestaciones deaislamiento térmico.


• Vidrio de control solar: pueden agruparse bajo estadenominación vidrios de muy distinta naturaleza: vidrios de color,serigrafiados o de capa.

• Si bien, es a estos últimos los que normalmente nos referimos comovidrios de control solar.

• Las distintas capas y la posibilidad de aplicarse en distintossustratos vítreos permite una amplia gama de posibilidades condiferentes estéticas y prestaciones térmicas


diferentes estéticas y prestaciones térmicas

• Propiedades térmicas del hueco (vidrio + marco)


• Propiedades térmicas del hueco


• Propiedades térmicas del hueco

La envolvente del edificio: Aislamiento térmico

• Las características principales del edificio son:– Superficie total del edificio: 800 m2.

– Superficie por planta 200 m2.

– Altura libre de las viviendas: 2,5 m.

– Distribución por planta: dos viviendas más

escalera.

Ejemplo: rehabilitación huecos

• Superficies:– Superficie por vivienda: 92 m2.

– Superficie acristalada de las fachadas principal

y posterior: 18,8 m2 por planta.

– Superficie acristalada de los patios interiores: 3,2 m2 por planta.

– Superficie de huecos de la planta baja = 16 m2 en fachada principal.

• Porcentaje de huecos de la envolvente = 7%.

Ejemplo: rehabilitación huecos

Por ley, desde el mes de octubre de 2006, es obligatorio aislar los

edificios existente por encima de unos mínimos cuando haya

modificaciones, reformas o rehabilitaciones que afecten a más del25% del total de los cerramientos de un edificio que cuente conuna superficie útil superior a 1.000 m2

Aparte de lo establecido por la ley, para cualquier edificio de más de 20Aparte de lo establecido por la ley, para cualquier edificio de más de 20

años o insuficientemente aislado, se estima aconsejable una

rehabilitación térmica con la que podría alcanzarse, fácilmente, un

ahorro del 50% de la energía consumida en calefacción y/o

refrigeración.

Bloque de viviendas aislado de 4 plantasBloque de viviendas aislado de 4 plantas

La superficie de cada vivienda es de 92 m2, y la superficie acristalada por vivienda de 10 m2.La superficie de cada vivienda es de 92 m2, y la superficie acristalada por vivienda de 10 m2.

La fachada es de ladrillo guarnecido y su superficie aproximada es de 1.000 La fachada es de ladrillo guarnecido y su superficie aproximada es de 1.000 La fachada es de ladrillo guarnecido y su superficie aproximada es de 1.000 m2.La fachada es de ladrillo guarnecido y su superficie aproximada es de 1.000 m2.

La superficie total de fachada por vivienda es de unos 100 m2La superficie total de fachada por vivienda es de unos 100 m2

El sistema de calefacción es el de una caldera con gas natural que funciona durante 5 meses al añoEl sistema de calefacción es el de una caldera con gas natural que funciona durante 5 meses al año

La demanda anual de energía, debida sólo a la calefacción, supone unos 132 kWh/m2 y año o, lo que es lo mismo, supone una factura de gas de unos 895 E por cada vivienda.

La demanda anual de energía, debida sólo a la calefacción, supone unos 132 kWh/m2 y año o, lo que es lo mismo, supone una factura de gas de unos 895 E por cada vivienda.

El resultado es una nueva fachadaque ha conseguido aumentar suaislamiento en un 70%

El resultado es una nueva fachadaque ha conseguido aumentar suaislamiento en un 70%

El impacto en la disminución de lasnecesidades de calefacción es deaproximadamente un 35%.

El impacto en la disminución de lasnecesidades de calefacción es deaproximadamente un 35%.aproximadamente un 35%.aproximadamente un 35%.

Por tanto, se pasa de un gasto de895 € anuales en calefacción a 585 €Por tanto, se pasa de un gasto de895 € anuales en calefacción a 585 €

Supone un ahorro anual por viviendade 310 €.Supone un ahorro anual por viviendade 310 €.

Si simultáneamente se mejorasen lasventanas, se conseguiría reducir laspérdidas de calor en invierno hasta un 45%

Si simultáneamente se mejorasen lasventanas, se conseguiría reducir laspérdidas de calor en invierno hasta un 45%

Es decir, un ahorro por vivienda de 400 €/año.Es decir, un ahorro por vivienda de 400 €/año.

Si además se mejorase también la cubierta, la reducción de la demanda de calefacción llegaría hasta el 53,6%

Si además se mejorase también la cubierta, la reducción de la demanda de calefacción llegaría hasta el 53,6%

O, lo que es lo mismo, un ahorro por vivienda de 480 €/año.O, lo que es lo mismo, un ahorro por vivienda de 480 €/año.

Código Técnico de la EdificaciónHE1: Limitación de la demanda energética

• DB-SE: Seguridad Estructural

• DB-SE AE: Acciones en la Edificación

• DB-SE C: Cimientos

• DB-SE A: Acero

• DB-SE F: Fábrica

• DB-SE M: Madera

• DB-SI: Seguridad en caso de incendio

Estructura

• DB-SI: Seguridad en caso de incendio

• DB-SU: Seguridad de Utilización

• DB-HS: Salubridad

• DB-HR: Protección frente al ruido

• DB-HE: Ahorro de energía

• HE 1 Limitación de demanda energética

• HE 2 Rendimiento de las instalaciones térmicas

• HE 3 Eficiencia energética de las instalaciones de

iluminación

Documento Básico HE

Ahorro de energía

iluminación

• HE 4 Contribución solar mínima de agua caliente

sanitaria

• HE 5 Contribución fotovoltaica mínima de energía

eléctrica

• Los edificios dispondrán de una envolvente de características

tales que limite adecuadamente la demanda energéticanecesaria 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

Exigencia básica HE 1: Limitación de demanda energética

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.

Exigencia básica HE 1: Limitación de demanda energética

ENERGÉTICA EDIFICATORIA

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