Análisis comparativo de la demanda energética de un edificio en zonas climatológicas distintas

Para mis padres. III AGRADECIMIENTOS Gracias a mis padres por poder darme la oportunidad de estudiar Ingeniería de Edificación, soy consciente del esfuerzo que ellos han hecho para que pueda estudiar esta carrera y también fuera de mi ciudad. Es por ello, que mi Proyecto Final de Grado va dedicado a ellos. También quiero dar las gracias a los tutores del proyecto, Andrea Salandín e Isabel Tort, por su dedicación y esfuerzo depositados en todos nosotros. Gracias también a mi tia Ana, por su ayuda en todo momento que he necesitado con los datos del edificio, ya que sin su apoyo, este trabajo no hubiera sido posible. La recopilación de todas las fotografías que figuran en mi proyecto ha sido gracias a la colaboración de algunos amigos y familiares. Gracias a Noelia, Mari, Jose, María, a mis compañeras de piso … ¡y a mi hermano! IV V RESUMEN El trabajo realizado, es el estudio de la demanda del edificio según el CTE DB HE “Ahorro de energía” y lograr un primer paso, y es el mejor aislamiento posible de la envolvente para reducir las pérdidas y obtener la mayor calidad de las personas que lo habitan. Para conseguir esto, también se tienen en cuenta los puentes térmicos y las condensaciones. Se da especial importancia a los puentes térmicos, ya que son las zonas que no se tienen en consideración a la hora de aislarlas y por las que se establecen pérdidas de calor importantes. Para comprobarlos y proponer en cada caso una mejor solución se ha utilizado el programa “THERM”, que aporta todos los datos necesarios para lograr un buen estudio de los mismos. Las condensaciones también tienen gran significación y se calculan con el programa “ECONDENSA”, realizándose una serie de gráficas comparativas de la presión de vapor y de la presión de saturación y se comprueba lo que ocurre en cada caso. El consumo total del edificio se realiza teniendo en cuenta todas las instalaciones, así como otros factores aunque de menor importancia pero a las que hay que prestar atención como es la actividad, la iluminación, etc, todo ello realizado con el programa “DESIGNBUILDER” que nos permite la obtención del consumo, para posteriormente proponer propuestas de mejora, para poder así limitar las emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo con ello con el cambio climático. Para completar el estudio, se ha realizado una comparación de nuestro edificio ubicado en su real emplazamiento, en Valdeganga un municipio de Albacete y una hipótesis del mismo edificio situado en Alboraya, Valencia, llegándose a conclusiones importantes obtenidas por el desarrollo de todo un proceso de cálculos y análisis del edificio y a partir de sus condiciones climatológicas. Obteniendo unos valores más altos de confort y disminuyendo el consumo y con ello, la producción de CO2. VI VII ABSTRACT This project is about the study of the energetic demand of a specific building, adapting it, to a better standard of efficiency according to CTE DB HE1 regulations. It has been made in order to achieve the isolation of the enveloped ecological building enclosure of the habitable space with the main purpose of reducing consumption and obtain a better quality of life for the people who live there. The study makes a particular emphasis on thermal bridges and areas that are not taken into account when isolating and fixing the major heat loss. Condensations are also extremely important in this evaluation. The assessments obtained have been drawn using different programs like “ECONDENSA”, “THERM” and “DESIGNBUILDER”. The total estimation of the building ecological research is based not only on the different types of facilities but also taking into account many other factors such as activity, lighting… In order to make the study even more remarkable, it has been made a comparison of our building, which has its real location in a village named Valdeganga (Albacete), to an identical but hypothetical one situated in Alboraya (Valencia). Getting the highest values of comfort and reducing consumption as much as possible as well as the production of CO2 have been the main points of the analysis. XIV Figura 85. Temperatura de la superficie interior mínima …….......... Figura 86. Solución adoptada ……………………..…………………………………. Figura 87. Puente térmico caja de persiana …………….……............. Figura 88. Puente térmico contorno de hueco ……………………………… Figura 89. Flecha de orientación …………………………………............... Figura 90. Ventanas y puertas en DesignBuilder …………….………….. Figura 91. Edificio con bloques en DesignBuilder …………….…………… Figura 92. Distribución en planta baja ……………………................... Figura 93. Distribución en planta alta ………………………………………….. Figura 94. Distribución en planta estudio ………………...………………… Figura 95. Visualización del edificio …………………..……………………….. Figura 96. Sección del muro exterior M1 ……………………………………. Figura 97. Tipos de luminarias ………………….….…….................... 105 105 106 108 113 113 114 115 115 115 116 119 123 XV ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Comparativa de la Normativa con el Proyecto ………..………… Tabla 2. Cálculo de las superficies de fachadas y cubiertas ………….. Tabla 3. Zonas climáticas. (Según el apéndice D del DB-H E1) …………………………………………………………………………………………………..……… Tabla 4. Transmitancia térmica máxima. (Tabla 2.1 del DBHE1)…………………………………………………………………………………………………… Tabla 5. Valores límite de los parámetros característicos medios. (Tabla 2.2 del DB-HE1)……………………………………………………………..…….. Tabla 6. Clasificación de los espacios habitables. (DBHE1)…………………………………………………………………………………………………… Tabla 7. Procedimiento de comparación con los valores límite. (Apartado 3.2.2.2 DB-HE1) ………………………………………………………………. Tabla 8. Resistencias térmicas de cámaras de aire (Tabla E.2 del Apéndice E, del DB HE1)………………………………………………………………… Tabla 9. Cálculo de la Resistencia térmica de los elementos de la cubierta plana ……………………………………………………………………………………. Tabla 10. Cálculo de los parámetros de demanda de los elementos de la cubierta plana …………………………………………………………………………… Tabla 11. Cálculo de la Resistencia térmica de los elementos de la cubierta inclinada …………………………………………………………………………….. Tabla 12. Cálculo de la Resistencia térmica de los elementos de la fachada ……………………………………………………………..……………………………… Tabla 13. Cálculo de los parámetros de demanda de los elementos de fachada …………………………………………………………………………………..……. Tabla 14. Cálculo de la Resistencia térmica del tabique en contacto con espacios no habitables ………………………………….…....................... Tabla 15. Cálculo de la Resistencia térmica del tabique en contacto con espacios no habitables ……………………………………..……………………….. Tabla 16. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables ………………………………….………………………………….. Tabla 17. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables ………………………………………………………………………… Tabla 18. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables ……………………………………………………………………….. Tabla 19. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables ………………………………………………………………………. Tabla 20. Transmitancia térmica de hueco tipo 1 …………………………….. 25 37 37 38 39 40 41 42 45 45 48 51 51 53 55 57 58 60 61 65 XVI Tabla 21. Factor solar modificado de hueco tipo 1 ………………………….. Tabla 22. Transmitancia térmica de hueco tipo 2 ……………………......... Tabla 23. Factor solar modificado de hueco tipo 2 ……………………...... Tabla 24. Transmitancia térmica de hueco tipo 3 ……………………........ Tabla 25. Factor solar modificado de hueco tipo 3 ……………………….….. Tabla 26. Transmitancia térmica de hueco tipo 4 ……..….................. Tabla 27. Factor solar modificado de hueco tipo 4 ……………………………. Tabla 28. Transmitancia térmica de hueco tipo 5 ………………..………….. Tabla 29. Factor solar modificado de hueco tipo 5 …………………..…….. Tabla 30. Transmitancia térmica de hueco tipo 6 ………………............ Tabla 31. Factor solar modificado de hueco tipo 6 …………………..…….. Tabla 32. Transmitancia térmica de hueco tipo 7 ……………………........ Tabla 33. Factor solar modificado de hueco tipo 7 ………………………….. Tabla 34. Transmitancia térmica de hueco tipo 8 …………………………….. Tabla 35. Factor solar modificado de hueco tipo 8 …………………………… Tabla 36. Transmitancia térmica de hueco tipo 9 …………………………….. Tabla 37. Factor solar modificado de hueco tipo 9 ……………………………. Tabla 38. Transmitancia térmica de lucernario ……………………………..... Tabla 39. Factor solar modificado de lucernario ………………….………….. Tabla 40. Tabla resumen de huecos y lucernarios …………………………… Tabla 41. Comparativa de los valores de transmitancia máxima …….. Tabla 42. Comparativa de los valores límite de los parámetros medios ….…………………………………………………………………………………………… Tabla 43. Cálculo de de Tmed y la Hrmed (Tabla G.2 del DB HE1)….. Tabla 44. Clasificación de las condensaciones interiores y exteriores del edificio.(DB HE1)…………………………………………………………….............. Tabla 45. Cálculo del fRsi,min (Tabla 3.2 del DB HE1) …………………….. Tabla 46. Cálculo de las condensaciones de la cubierta ……………....... Tabla 47. Cálculo de las condensaciones de la cubierta en enero con “eCondensa” ……...................................................................... Tabla 48. Cálculo de las condensaciones de la fachada ………………….. Tabla 49. Cálculo de las condensaciones de la fachada en enero con “eCondensa” ……....................................................................... Tabla 50. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de pilar en fachada ……………....................................................................... Tabla 51. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de pilar en fachada ………………………………………………………………………………….. 65 66 66 67 67 68 68 69 69 70 70 71 71 72 72 73 73 74 74 75 75 76 77 77 78 81 78 83 85 87 95 98 XVII Tabla 52. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de frente de forjado …………..……………………………………………………………………………… Tabla 53. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de frente de forjado ……................................................................... Tabla 54. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de la caja de persiana ………….................................................................. Tabla 55. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de la caja de persiana …..................................................................... Tabla 56. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de contorno de hueco …………........................................................................ Tabla 57. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de contorno de hueco …................................................................ Tabla 58. Datos del lugar .......................................................... Tabla 59. Datos climatológicos ……………………………………………..…………… Tabla 60. Datos de la actividad ……………………………………....……………….. Tabla 61. Capas del muro exterior M1 ……………………………...…………….. Tabla 62. Propiedades del aislante de EPS ………..……………………………... Tabla 63. Cálculo de las propiedades del muro exterior M1 ….………….. Tabla 64. Datos del acristalamiento ……………………………………............. Tabla 65. Otras características de los huecos ………………………………….. Tabla 66. Parámetros de los tipos de luminarias ……………….…..……….. Tabla 67. Datos de iluminación en el edificio …………………..…….………… Tabla 68. Control de iluminación en el salón ……………….…….............. Tabla 69. Plantilla de iluminación en el dormitorio 2 ………………......... Tabla 70. Datos de la iluminación de escritorio y exhibición ……………. Tabla 71. Datos de Calefacción del edificio ………………………..…………….. Tabla 72. Datos de Refrigeración de la cocina ………………………………….. Tabla 73. Datos de ACS del edificio ………………………………………………….. Tabla 74. Datos de ventilación del edificio ………………………………..…….. Tabla 75. Datos de temperaturas del edificio …………………………..………. Tabla 76. Zonas climáticas. (Según el apéndice D del DB-H E1) ...... Tabla 77. Clasificación de las condiciones interiores y exteriores del edificio. (DB-HE1) ……………………………………………………………………………….. Tabla 78. Transmitancia térmica máxima. (Según tabla 2.1 D del DB-H E1) …………………………………………………………………………………………… Tabla 79. Transmitancia térmica máxima. (Según tabla 2.1 D del DB-H E1) …………..................................................................... 101 102 106 107 108 109 111 112 107 119 120 120 121 122 123 124 124 125 125 126 127 128 129 129 133 133 134 134 XVIII Tabla 80. Transmitancia límite de los parámetros medios (Según tabla 2.2 del DB-H E1) ………………………………...................... Tabla 81. Transmitancia límite de los parámetros medios (Según tabla 2.2 del DB-H E1) ……………………………..……………………….. Tabla 82. Presupuesto final …………………………………………………………….. Tabla 83. Tablas de resumen de trasmitancias ……………..…............ 135 135 147 148 XIX ÍNDICE DE GRÁFICAS Gráfica 1. Distribución de las presiones de la cubierta en enero……….. Gráfica 2. Distribución de las presiones de la cubierta en julio ……….. Gráfica 3. Distribución de las presiones de la cubierta en octubre….. Gráfica 4. Distribución de las presiones de la fachada en enero……… Gráfica 5. Distribución de las presiones de la fachada en junio ....... Gráfica 6. Distribución de las presiones de la fachada en julio ………. Gráfica 7. Simulación de temperaturas, ganancias de calor y consumo energético diario ........................................................ Gráfica 8. Confort de la vivienda anual ………………………….….............. Gráfica 9. Ganancias internas, mensual ……………………………..……………. Gráfica 10. Ganancias internas, anual ………………………………….………….. Gráfica 11. Desglose de combustible total mensual ……………............ Gráfica 12. Desglose de combustible total anual …………….……………… Gráfica 13. Consumo total mensual, en Valdeganga, Albacete ……….. Gráfica 14. Consumo total mensual, en Alboraya, Valencia ………...…………. Gráfica 15. Comparativa de los valores límite en fachadas …………..………… Gráfica 16. Comparativa de los valores límite en suelos ……….……..………… Gráfica 17. Comparativa de los valores límite en cubiertas ………..….……….. Gráfica 18. Comparativa de los valores límite de todos los elementos ……… Gráfica 19. Comparativa de los valores límite en fachadas ………….............. Gráfica 20. Comparativa de los valores límite en suelos ……………..….......... Gráfica 21. Comparativa de los valores límite en cubiertas …….….…….......... Gráfica 22. Comparativa de los valores límite de todos los elementos ………. Gráfica 23. Producción de CO2, mensual, en el edificio inicial ………………… Gráfica 24. Producción de CO2, mensual, en la solución de mejora .…......... Gráfica 25. Comparativa de CO2 entre solución inicial y de mejora …...……… Gráfica 26. Producción de CO2, por cada m² …………………….....…………. Gráfica 27. Comparación de los costes de las tres soluciones ………………… 83 84 84 87 88 88 130 130 131 131 132 132 136 136 139 139 140 140 142 142 142 142 144 144 146 146 146 XX Análisis comparativo de la demanda energética de un edificio en zonas climatológicas distintas. 01 introducción 01. introducción 6 ciclo del agua, que convierte la evaporación de los océanos en lluvia y, por lo tanto, en el recurso de la energía hidráulica. El sol, también, es el actor imprescindible del proceso de fotosíntesis y por ello origen principal de la energía que utiliza la biomasa. El sol es, en definitiva, la fuente de la vida en la tierra y debemos aprovechar su energía y las que, a partir de su influjo, la naturaleza transforma. [4] Los tipos de energía renovables son: - Energía solar térmica - Energía solar fotovoltaica - Energía eólica - Energía obtenida de los océanos - Biomasa - Energía hidráulica - Geotermia Figura 5. El Sol Energía solar térmica Existen distintos sistemas de aprovechamiento térmico de la energía, estos se pueden dividir en sistemas de aprovechamiento pasivos y activos. La tecnología solar pasiva son las técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin la utilización de equipos ni aporte externo de energía. La tecnología solar activa se refiere a aquellos sistemas utilizados para transformar la energía solar en calor usando dispositivos artificiales tales como bombas y ventiladores. Este tipo de energía se lleva a cabo mediante instalaciones que se encargan de absorber o concentrar la energía de la radiación solar y la transmiten a un fluido intermedio. Este fluido caloportador es el que transmite el calor a otro circuito donde se encuentra el fluido que queremos calentar. En función de la temperatura demandada, estos sistemas pueden ser de tres tipos: - Sistemas de baja temperatura: (demandan temperaturas menores de 80ºC). Se aplican en edificios para conseguir agua caliente sanitaria, calentamiento de piscinas y calefacción de suelo radiante, en instalaciones agropecuarias y en refrigeración solar. - Sistemas de media temperatura: (demandan temperaturas entre 80 y 250ºC). - Sistemas de alta temperatura: (requieren temperaturas superiores a los 250ºC). son básicamente para producir electricidad. 01. introducción 7 Energía solar fotovoltaica La energía solar fotovoltaica se obtiene a partir de la conversión directa de la radiación solar en electricidad mediante el efecto fotovoltaico. El efecto fotovoltaico se produce cuando los fotones de la luz solar inciden sobre una célula fotovoltaica (dispositivo formado por capas de semiconductores dopados), donde pueden ser reflejados, absorbidos, o pueden pasar a su través. Únicamente los absorbidos generan electricidad. Figura 6. Placas solares, Madrigueras, Albacete Energía eólica La energía eólica es la que se aprovecha de la energía cinética que tiene el viento para producir un trabajo mecánico que se puede utilizar para generar electricidad. Cuando se da el proceso completo, la máquina que lo realiza se denomina aerogenerador. Si se produce trabajo mecánico pero no se genera electricidad entonces la máquina se llama aeromotor. Existen dos tipos de molinos: los de eje horizontal en los cuales el eje de rotación es paralelo a la dirección del viento y los de eje vertical, en los cuáles el eje de rotación es perpendicular a la superficie terrestre y a la dirección del viento. Los más habituales son los de eje horizontal. Figura 7. Parque “Rincón de Cabello”, en Ayora, Valencia 01. introducción 8 Energía obtenida de los océanos Los océanos actúan como sistemas transmisores y de almacenamiento de energía. Existen distintas fuentes de energía derivadas de la dinámica de los océanos: - Energía de las olas (undimotriz): aprovechamiento de la fuerza de las olas. - Energía de las mareas (maremotriz): aprovechamiento de la energía de las mareas. La amplitud de las mareas tiene que ser superior a 5 metros. Además, la configuración de la costa tiene que ser adecuada para embalsar gran cantidad de agua sin necesidad de realizar una gran obra civil. - Energía de las corrientes marinas: aprovechamiento de la energía de las corrientes marianas. - Energía térmica oceánica (maremotérmica): aprovechamiento del gradiente térmico de los océanos. Se basa en la diferencia térmica que existe entre la superficie y las profundidades del mar. Se precisa una diferencia térmica mínima de 20 ºC. - Energía de ósmosis: aprovechamiento energético del gradiente de salinidad en aguas de diferente concentración salina. Biomasa Es el conjunto de materia orgánica, tanto vegetal como animal, así como los materiales que proceden de su transformación natural o artificial, susceptible de aprovechamiento energético. Se engloba un gran número de de productos con diversos orígenes y con características muy diferentes, como por ejemplo: los residuos de actividades forestales y agrícolas (leñas, restos de podas, clareos, paja de cereales,…), los residuos de las industrias, agroforestal, de la madera o del papel (serrines, cáscaras de frutos secos, huesos de aceitunas, licores negros,…) o residuos de origen animal o humano (purines, estiércol, residuos sólidos urbanos,…). También se consideran biomasa los denominados cultivos energéticos, que son cultivos de plantas de crecimiento rápido destinados únicamente a la obtención de energía o como materia prima para la obtención de otras sustancias combustibles como los biocarburantes. Figura 8. Productos para la biomasa 01. introducción 9 Energía hidráulica Es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinética y potencial de la corriente de los ríos. El aprovechamiento de la energía hidráulica tiene lugar en las centrales hidroeléctricas que convierten la energía cinética y/o potencial del agua en energía mecánica, a través de una turbina, y ésta, a su vez, es transformada en energía eléctrica por un alterador acoplado a la turbina. Estas instalaciones pueden ser: - Centrales de agua fluyente: aquellas que aprovechan la energía cinética de la corriente fluvial. - Centrales de acumulación: aquellas que tratan de aprovechar, mediante un desnivel, la energía potencial contenida en la masa de agua. - Centrales mixtas: con embalse y canal de derivación. Figura 9. Central hidroeléctrica de “Bolinches”, Albacete Energía geotérmica La energía geotérmica es la energía calorífica contenida en el interior de la tierra que se transmite por conducción térmica hacia la superficie, la cual es un recurso renovable y de alta disponibilidad. En algunas zonas del planeta, es posible aprovechar este calor para accionar turbinas eléctricas o para calentar. Hay dos tipos fundamentales de áreas térmicas: - Sistemas hidrotérmicos: Que contienen agua, a alta presión y temperatura, almacenada bajo la corteza de la tierra en una roca permeable cercana a una fuente de calor. - Sistemas de roca caliente: formados por capas de roca impermeable que recubren un foco calorífico. Para aprovechar ésta última se perfora hasta alcanzarla, se inyecta agua fría y ésta se utiliza una vez calentada. Los yacimientos que se pueden encontrar son los de muy baja temperatura (a partir de los 15ºC), los de baja temperatura (temperaturas entre 20 y 60 ºC), los de temperatura media (entre 70 y 150ºC) y los yacimientos de alta temperatura, ubicados en las zonas activas de la corteza (su temperatura está comprendida entre 150 y 400ºC). 01. introducción 10 1.4 Vivienda bioclimática Tradicionalmente el hombre ha tenido en cuenta las condiciones climáticas y de entorno a la hora de diseñar los edificios, y ha condicionado su forma, su orientación, etc., para tener el máximo confort. Desde tiempos remotos se ha ido construyendo con técnicas bioclimáticas, por ejemplo, utilizaban las cuevas como viviendas, mediante las paredes y el techo al estar dentro de la tierra, era el propio terreno el que les proporcionaba aislamiento, contra la lluvia, el viento,…y para así resguardarse del frío en invierno y estar frescos en verano. También diseñaban los edificios según las orientaciones más propicias, como la sur. Figura 10. Cueva de “Los Moros”, en Valdeganga, Albacete Figura 11. Cueva con orientación al sur Definición: vivienda bioclimática. En una vivienda bioclimática el diseño de sus plantas, distribución y soluciones constructivas adoptadas, así como los materiales utilizados de la vivienda tienen en cuenta las condiciones climáticas, aprovechando los recursos disponibles (sol, vegetación, lluvia, vientos) para disminuir los impactos ambientales, intentando reducir los consumos de energía. Una vivienda bioclimática puede conseguir un gran ahorro e incluso llegar a ser sostenible en su totalidad. Aunque el coste de construcción puede ser mayor, puede ser rentable, ya que el incremento de la vivienda se compensa con la disminución de los recibos de energía. Es conveniente tener en cuenta que un edificio que funcione bien energéticamente, por medios naturales, no constituirá una fuente de contaminación ambiental. 01. introducción 11 s E N o TRAYECTORIA DIARIA TRAYECTORIA ANUAL Junio Diciembre 6 pm 6 am 1.4.1 Proyectar la obra de acuerdo con el clima local Ya que la naturaleza nos aporta unos factores imprescindibles como son el sol, el agua y el viento, vamos a intentar buscar el aprovechamiento de estos y adaptarlos al edificio. Mediante la optimización de orientaciones de fachadas y ventanas a la exposición diaria y estacional del sol y el viento, se puede controlar el soleamiento, la ventilación natural y la iluminación natural. Al proyectar nuestra vivienda se hará buscando unas características naturales adecuadas, todo ello con el fin de aprovechar así las bondades de nuestro clima. Estas características son: - El aporte energético solar. - La iluminación natural. - La optimización de la ventilación. El aporte energético solar En primavera y en verano el arco de la trayectoria solar es más grande, el sol se eleva más sobre el horizonte y permanece más tiempo brillando en el cielo. Por el contrario, en invierno los puntos del horizonte por donde sale y se oculta están más próximos entre sí, la trayectoria es más corta y menos elevada y el tiempo que transcurre entre el amanecer y la puesta del sol es mucho menor (duración del día solar). La superficie terrestre recibe los rayos con una inclinación diferente, según la época del año, y por tanto, la energía efectiva que incide en un metro cuadrado de superficie horizontal varía considerablemente. Es por ello, que la energía total incidente es muy superior en verano que en invierno, y también es mucho mayor en las horas centrales del día que en las horas cercanas al amanecer o la puesta del sol. Figura 12. Trayectoria solar 01. introducción 12 La radiación solar se divide en tres componentes: directa, difusa y reflejada. - La radiación directa: es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. - La radiación difusa: es la emitida por la esfera celeste gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y en el resto de elementos atmosféricos y terrestres, es la que comúnmente se conoce como “claridad”. - La radiación reflejada: es la procedente de la reflexión del suelo o de cualquier superficie próxima (paredes, piedras,…). A la suma de las tres componentes se le conoce como radiación global. Según las condiciones atmosféricas predomina una u otra componente. Los días despejados predomina la componente directa sobre la difusa, mientras que en los días nublados predomina la difusa sobre la directa. La iluminación natural. La iluminación natural permite maximizar el confort visual y para reducir el uso de energía eléctrica. El sol determina las características esenciales de la luz natural disponible, el largo de los días y sus cambios estacionales, así como los cambios de carácter que ocurren durante el día. Por lo que estas características dependen de los movimientos de la tierra. Los sistemas que facilitan la utilización de iluminación natural son: - Iluminación lateral: La luz llega desde una abertura ubicada en un muro lateral y es por eso que la iluminancia del plano de trabajo cercano a la ventana tiene un nivel alto y aporta en forma importante a la iluminación general. Si nos movemos, alejándonos de la ventana, el valor de la iluminación directa decrece rápidamente y la proporción relativa de la componente indirecta (reflejada y difusa) se incrementa. Sin embargo, la cantidad y distribución de la luz que ingresa lateralmente a través de una abertura en un muro depende fundamentalmente de la orientación del muro donde la misma está emplazada, debido a que en general, las ventanas orientadas al Norte reciben sol (iluminación directa) desde el amanecer hasta el atardecer, las orientadas al Este solo permiten el ingreso de la radiación desde el amanecer hasta el mediodía. Las ubicadas hacia el oeste desde el mediodía hasta el atardecer y las emplazadas hacia el Sur no reciben aporte de iluminación directa, solo reciben iluminación difusa y reflejada. - Iluminación cenital: se utiliza generalmente en las localidades con predominio de cielos nublados. El plano de trabajo es iluminado directamente desde la parte más luminosa de estos tipos de cielos, el cenit. La proporción de iluminación indirecta generalmente no excede el 25%. - Iluminación combinada: en la iluminación combinada hay aberturas en muros y en techos. 01. introducción 13 La ventilación Los objetivos de la ventilación como mecanismo bioclimático son varios: - Cubrir la necesidad de renovación del aire interior. - Ayudar al confort térmico en períodos de calor. - Contribuir a la climatización. Dependiendo de la forma en la que se produzca la ventilación podemos distinguir varios tipos: [5] - Ventilación natural: La ventilación natural es la generada por los gradientes de presión derivados de fenómenos naturales como son las diferencias de temperatura o la acción del viento entre una y otra zona del alojamiento y entre el exterior y el interior del mismo, y que dependen de las condiciones atmosféricas, el diseño y orientación del edificio, existencia de obstáculos en las proximidades del mismo, etc. Son las corrientes de aire producidas por el viento al abrir los huecos existentes en el cerramiento de los edificios. Para que la ventilación natural sea lo más eficaz posible las aperturas de huecos o rejillas deberían localizarse en fachadas opuestas transversales a la dirección del viento dominante. De este modo el aire nuevo entrará del exterior por unas habitaciones, al tiempo que saldrá por otras, circulando así por la totalidad de la vivienda. Deberemos, eso sí, asegurarnos que hay un mínimo espacio bajo las puertas interiores para que el aire pueda circular. - Ventilación forzada: La ventilación forzada se basa en las diferencias de temperatura de las masas de aire. El aire caliente tiende a ascender y sustituye al aire frío generando corrientes de aire. Estas corrientes pueden ser provocadas mediante la apertura de huecos en la parte superior del edificio de manera que el aire caliente pueda salir al exterior. Esta salida puede ser potenciada mediante calentamiento (chimeneas solares). Al instalar un circuito de ventilación deberemos colocar las rejillas de admisión, los puntos por donde entrará el aire, en salas y habitaciones (lo que se conoce como habitaciones secas), mientras que situaremos las salidas de aire en baños y cocinas (las habitaciones húmedas). De este modo conseguimos aire fresco en aquellos lugares donde permanecemos más tiempo, y conseguimos también evacuar la humedad, los humos, y los olores, de las zonas que lo requieran sin que se extiendan por toda la casa. 01. introducción 14 1.4.2 Formas de aporte de energía Las formas de aporte de calor en el edificio se manifiestan de dos maneras: - Aporte energético activo: mediante sistemas mecánicos como calefacción, aire acondicionado y nuevas técnicas para producir energía en las viviendas. - Aporte energético pasivo: supone realizar técnicas constructivas adecuándolas al clima donde se ubica cada edificio, como por ejemplo, establecer una buena orientación del edificio, aprovechar la luz natural, ventilación, etc.es decir, son los propios elementos constructivos del edificio los que absorben la energía. Los sistemas de aportes energéticos pasivos dependen de: - Emplazamiento del edifico. - Orientación del edifico. - Envolvente del edifico (parte transparente y opaca). a) Emplazamiento del edifico La ubicación sobre el terreno del elemento arquitectónico es un parámetro clave en su comportamiento climático. El análisis pormenorizado de las condiciones climáticas es imprescindible para valorar su influencia en las condiciones de confort. Estas condiciones climáticas deben ser analizadas tanto desde el punto de vista macroclimático como desde el microclimático. - Condiciones macroclimáticas: Son consecuencia de la zona del planeta donde nos situemos y dependientes de factores como la latitud, longitud y la región climática. Se encuentran definidas por medio de: o Temperaturas medias, máximas y mínimas en invierno o verano. Diurnas y nocturnas. o Régimen pluviométrico y grado de humedad. o Índice de radiación solar, insolación directa o difusa. o Dirección y velocidad media del viento dominante. Infiltraciones en invierno, aprovechamiento de corrientes de aire en verano. - Condiciones microclimáticas: Están influidas por los accidentes geográficos del entorno local inmediato y pueden contribuir en gran manera a la modificación de los factores macroclimáticos. Algunos ejemplos pueden ser: o Las elevaciones del terreno que pueden actuar como barreras protectoras del sol y del viento. o La cercanía de masas de agua que tienden a estabilizar las temperaturas y a aumentar la humedad ambiental. o La presencia de bosques o vegetación especial en el entorno próximo. o La presencia de edificaciones. o Las pendientes del terreno, etc. La elección de la ubicación de los edificios, en base a parámetros macro y microclimáticos es fundamental y condicionante del proceso de diseño posterior de los 01. introducción 15 mismos. El estudio de las condiciones ambientales nos permite plantear las estrategias arquitectónicas necesarias para conseguir el objetivo de obtener los mayores beneficios bioclimáticos y la adecuada sensación de confort. b) Orientación del edifico Mediante un diseño adecuado de las edificaciones y el ser estudiadas y dimensionadas de acuerdo a su orientación, supone mayores inversiones y normalmente mayores aprovechamientos en cuanto a ahorro de energía. Los huecos en la fachada sur, suponen mayor ganancia térmica en invierno, mientras que los huecos en fachadas este y oeste, presentan poca ganancia térmica en invierno, y elevada en verano al estar expuestas a gran cantidad de radiación solar. Las fachadas de orientación sureste 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 ésta sólo se produce en verano. La fachada receptora deberá estar siempre libre de edificios altos, arboles de hoja perenne o cualquier otro obstáculo que impida la radiación directa al edificio. Por lo que se ha llegado a la conclusión que para la vivienda estudiada, situada en el municipio de Valdeganga, Albacete, y teniendo en cuenta el clima templado, que presenta temperaturas extremas en invierno y en verano, la mejor orientación sería la sur, aunque en proyecto está realizada con orientación este y oeste, por lo que para los cálculos no podemos modificar su orientación debido a la irregularidad de la parcela, pero se adoptarán otras medidas. Las estancias de la casa, también se podrían ordenar según las orientaciones, agrupándolas por usos y horas de ocupación parecidas. Así, la orientación correcta de la sala de estar-comedor y dormitorios es la sur, sudeste, suroeste: podrán acumular la energía radiante en invierno reduciendo las necesidades de calefacción y en verano con protección solar pasiva será fácil controlar la entrada de radiación solar. Hay que bloquear o captar la radiación solar incidente y con ello evitar el exceso de calentamiento o enfriamiento del edificio para ello se estudia que ocurre según las condiciones de verano e invierno. Condiciones en verano: El hecho de que el sol se encuentre durante el solsticio de verano en una posición más elevada que en el invierno contribuye a que sea más fácil protegerse del mismo. Los sistemas de captación solar pasiva, en verano deberán evitar la penetración de la radiación solar en vez de fomentar su captación. Deberemos tener en cuenta todos los tipos de radiación solar directa, difusa y reflejada ya que todos ellos tienen incidencia directa en el calentamiento de los ambientes. Por otro lado en nuestra latitud la inclinación de los rayos solares durante los meses de mayo a agosto es superior a 70º, con lo que dotándola de una pequeña protección evitamos la entrada de sol. 01. introducción 22 1.7 Estudio de la normativa de aplicación: Código Técnico de la Edificación, Documento Básico de Ahorro de Energía. El Código Técnico de la Edificación, (CTE), regula las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, incluidas sus instalaciones, para satisfacer los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad. [10] El Código Técnico contiene un Documento Básico de HE “Ahorro de Energía” donde se establecen las exigencias básicas en eficiencia energética y energías renovables que deben cumplir los nuevos edificios y los que se reformen o rehabiliten. Exigencias básicas de ahorro de energía (HE) El Documento Básico DB HE “Ahorro de energía” tiene por objeto establecer unas reglas y procedimientos que permiten cumplir las exigencias básicas de ahorro de energía. El objetivo del documento básico “Ahorro de energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento. Para satisfacer este objetivo, los edificios se proyectarán, construirán, utilizarán y mantendrán de forma que se cumplan las exigencias básicas que se establecen en los apartados siguientes. El 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 del requisito básico de energía. Este Documento Básico consta de las siguientes secciones: - HE.1: Limitación de demanda energética. - HE.2: Rendimiento de las instalaciones térmicas. - HE.3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación. - HE.4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. - HE.5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica. En nuestro caso solamente estudiaremos la primera de ellas, la demanda energética. Exigencia básica HE1: Limitación de demanda energética. 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. 02 descripción del edificio 02. descripción del edificio 23 02 DESCRIPCIÓN DEL EDIFICIO 2.1 Emplazamiento El edificio escogido para el siguiente estudio, es una vivienda unifamiliar, está situada en la calle Nueva nº 46, en el término municipal de Valdeganga (Albacete). Datos de la parcela: La parcela donde está situada la vivienda tiene forma de “L” con una superficie de 772,67 m², tiene una fachada de 23,60 m a la calle Nueva y dispone también de 11,81m a la calle Rosalía de Castro. Presenta una edificación, concretamente un “almacén” en su interior, realizada con anterioridad a dicho proyecto. Orientación: La orientación este-oeste coincide con el eje longitudinal de la parcela, mientras que la norte-sur coincide con el eje transversal, Figura 21. Planta de urbanismo teniendo la calle Nueva, orientación este y la calle Rosalía de Castro, sur. Se han consultado los datos catastrales a través de la Sede Electrónica del Catastro: Figura 22. Datos catastrales 02. descripción del edificio 24 PISCINA ZONA VERDE SOLADO DE GRAVAS CUBIERTO PTE 1,5% Ø160 Ø200 PTE 1,5% Ø200 PTE 1,5% PTE 1,5% Ø110 ZONA VERDE ZONA VERDE PTE 1,5% Ø200 Ø200 PTE 1,5% EXISTENTE 2.2 Aspectos urbanísticos Las normas que regulan la edificación y el urbanismo en todo el término municipal de Valdeganga son las Normas Subsidiarias de Planeamiento Municipal, aprobadas el 26 febrero de 1.998, siendo complementadas por las Normas Subsidiarias y complementarias de planeamiento de la Provincia de Albacete Es solar, se encuentra en Suelo Urbano, en la zona consolidada ZU-2, tiene uso residencial y presenta una superficie construida de 325 m², y una superficie de suelo de 772,67 m². Figura 23. Planta de urbanismo ANEXO 1: Planos.(P.1. Modificación de las Normas Subsidiariasde Planeamiento Municipal, escala 1:2.000.) 02. descripción del edificio 25 Figura 24. Normas Subsidiarias. Delimitación del suelo urbano Ancho calle Nueva: 9,31 m (según NN.SS.) Ancho calle Rosalía de Castro: 9,90 m (según NN.SS.) Dado que el edificio se desarrolla hacia la calle Nueva, se tendrá en cuenta ésta para todos los efectos. Se desarrolla una comparativa de las condiciones de la edificación con las Normas: NORMATIVA PROYECTO ALTURAS Alturas 3 plantas 2 plantas Altura de cornisa 10,00 m 6,05 m Altura libre de pisos 2,50 m 2,70 m CONDICIONES DE EDIFICACIONES Vuelos 0,80 m --- Porcentaje de miradores 50 % --- Fondo edificable 18,00 m 17,96 m Retranqueos --- 4,60 m / 3,70 m Dimensiones a patios 9,00 m² 9,03 m² OCUPACIÓN Ocupación 100 % 32,86 % EDIFICABILIDAD Edificabilidad --- 0,47 m²/m² Tabla 1. Comparativa de la Normativa con el Proyecto El número de plantas, la altura de cornisa y el vuelo, se desarrollan según el ancho de cada calle. La parcela mínima que se puede construir es de 80 m². 02. descripción del edificio 26 2.3 Aspectos descriptivos La vivienda unifamiliar se desarrolla en varias plantas: Planta Semisótano: Su uso será de garaje, tiene capacidad para 2 vehículos, tiene acceso directo desde la vía pública a través de una rampa, y desde éste se accede al interior de la vivienda por una escalera, dispone de una despensa, un trastero y una bodega que permite la salida al patio posterior de la vivienda por medio de una escalera. Planta Baja: Su uso es de vivienda, presenta un retranqueo en la fachada de 4,60 m, consta de recibidor, de un pasillo, un salón, un dormitorio con baño interior, un baño y una cocina-comedor con lavadero desde el que se accede al patio posterior que rodea la vivienda. Al final del pasillo se da paso al porche cubierto. Planta Alta: Con uso de vivienda, formada por un distribuidor que da paso a tres dormitorios, a un baño y a la planta ático. El dormitorio principal dispone de baño y vestidor interiores. Planta Estudio: Con uso de vivienda, donde se ubica el estudio con salida a una terraza transitable. La parcela también dispone de un porche cubierto y un patio posterior que rodea la casa por dos de sus lados. Figura 25. Alzado principal Figura 26. Alzado posterior ANEXO 1: Planos. (P.2. Planta baja y alta, escala 1:100. P.3. Planta de cubiertas, escala 1:100. P.4. Alzado principal y posterior, escala 1:100.) 02. descripción del edificio 27 SALÓN-ESTAR LAVADERO PLANCHA COCINA-COMEDOR PASILLO RECIBIDOR DORMITORIO 4 ASEO GARAJE PORCHE BAÑO 3 DESPENSA BODEGA TRASTERO PTE 25% DORMITORIO 2 DORMITORIO 3 1% Pte. 1% Pte. ESTUDIO TERRAZA DORMITORIO 1 DISTRIBUIDOR BAÑO 2 BAÑO 1 VESTIDOR 2.4 Cuadro de superficies a) Total superficie del solar: 772,67 m² SUPERFICIES CONSTRUIDAS: Planta Semisótano: 78,86 m² Planta Baja (incluye Porche): 125,03 m² Planta Alta: 78,86 m² Planta Estudio: 30,88 m² b) Total superficie construida: 313,63 m² SUPERFICIES ÚTILES: Planta Semisótano: Garaje…….................34,91 m² Bodega…...................25,49 m² Despensa………….....3,63 m² Trastero.. ……….…....3,47 m² Total………67,50 m² Planta Baja: Salón………………...37,29 m² Recibidor…………..…7,29 m² Cocina-Comedor.....21,43 m² Lavadero……………..6,01 m² Pasillo…………...……8,07 m² Dormitorio 4...............12,07 m² Baño 3………….…......3,41 m² Figura 27. Planta baja y semisótano Aseo………………..…2,67 m² Porche cubierto……...9,03 m² Total…….107,27 m² Planta Alta: Distribuidor………..…..9,38 m² Dormitorio………….115,56 m² Vestidor………….……4,55 m² Baño…………………14,57 m² Baño…………………25,09 m² Dormitorio…….……213,20 m² Dormitorio……….…313,23 m² Total…….65, 58 m² Planta Estudio: Estudio………………26,54 m² Total……26,54 m² Figura 28. Plant a alta y estudio c) Total superficie útil del edificio: 266,89 m² 02. descripción del edificio 28 2.5 Aspectos constructivos ACTUACIONES PREVIAS Se realiza un estudio geotécnico de la parcela. Movimiento de tierras: Se retira la tierra vegetal y se realiza el nivelado de las superficies por medios mecánicos, posteriormente se ejecutan los vaciados de sótano, zapatas y riostras. Las tierras, se retiran a vertedero autorizado. Saneamiento horizontal: En general, el sistema de evacuación de aguas residuales y/o pluviales, se realizará mediante colectores colgados y/o enterrados de P.V.C. reforzado, en tramos rectos y de pendiente uniforme, no siendo ésta inferior al 1,50%. Se disponen las arquetas y/o registros de P.V.C. necesarios para el control y mantenimiento de la red de desagües, en los puntos donde se producen cambios de pendiente y/o dirección, y en general, en todos los puntos donde sean previsibles atascos. SISTEMA ESTRUCTURAL Cimentación y Estructura: Según el estudio geotécnico, se trata de un terreno de coherencia media, y se ha considerado una tensión admisible de 1,50 Kp/cm², a una profundidad de 1,00 m. La cimentación de pilares centrales se resuelve por medio de zapatas aisladas rígidas, y corridas en el caso del muro, según las especificaciones de la EHE. Las zapatas van unidas por vigas de atado y/o centradoras. En las zonas de contacto directo con el terreno, (suelo del garaje y bodega) se ejecuta una solera armada sobre encachado de bolos. La estructura, se realiza con pilares y vigas de hormigón armado, con forjado unidireccional del mismo material y bovedilla de hormigón. El forjado a utilizar se realiza "in situ", salvo el sanitario, que se ejecuta con viguetas autorresistentes apoyadas sobre muretes de bloque armado macizado, coronados por lámina impermeabilizante. SISTEMA ENVOLVENTE Cerramientos exteriores: Revestimiento de pilares y frentes de forjados en fachadas, por medio de ladrillo hueco sencillo, para evitar fisuras en los puntos de unión de materiales distintos. Fábrica de ladrillo hueco doble de ½ pie, enfoscado exteriormente con mortero monocapa, cámara de aire, aislante térmico de 6 cm de poliestireno expandido clase IV, y tabique de ladrillo hueco doble de 7 cm recibido con mortero cemento CEM II-P-35 y arena de río. 02. descripción del edificio 29 Enfoscado maestreado y fratasado con mortero de cemento CEM II P-35 (1/6) y arena de río. Zócalos y petos de verja chapados de piedra natural caliza “de Cabra”. Figura 29. Detalle constructivo cerramientos exteriores Cubiertas: Cubierta sobre tabiquillos palomeros H/D recibido con mortero de cemento CEM II/A-P 32,5 R y arena de río 1/6 (M-40) separados 1 m, aislamiento térmico realizado con fieltro ligero de lana de vidrio pegado sobre un papel alquitranado que sirve de barrera de vapor de 80 mm, tablero machiembrado de 100x30x4,50 cm, capa de compresión de yeso negro maestreado de 40 mm de espesor y pizarra de 27x18 cm, especial, clavada triple solape, remates del mismo material, piezas de ventilación de cubierta, goterones, medios auxiliares y elementos de seguridad. Figura 30. Detalle constructivo cubierta sobre tabiquillos Cubierta transitable constituida por lámina fática de superficie no protegida con armadura de aluminio gofrado de 50/1000 mm, de 3 kg/ m² de peso medio, terminada en polietileno por ambas caras, como barrera de vapor Asfaldan RT3 plástico, hormigón aislante de arcilla expandida Arlita de espesor medio 10 cm, tendido de mortero de cemento 1/6 M40 de 2 cm de espesor, aislamiento térmico de de 40 mm de espesor de poliestireno 03. limitación de la demanda energética 35 03 LIMITACIÓN DE LA DEMANDA ENERGÉTICA La demanda del edificio, es decir, la cantidad de energía que éste necesita, viene condicionada por el diseño del mismo. Por ello, se estudiará de forma detallada, su forma, su zona geográfica y la composición de la envolvente que lo forma. Para conocer la demanda, se realizan unos cálculos llevados a cabo mediante el método de la “opción simplificada” del CTE y explicados a continuación. Como el edificio está adaptado a la Normativa NBE-CT/79, (actualmente derogada), conocidas una serie de características definidas en proyecto como son los espesores, y la conductividad de los distintos materiales, los tipos de aislamiento, etc, se realizará el estudio para comprobar si cumple con la Normativa actual establecida, es decir, con el Código Técnico de la Edificación. En todo caso se darán soluciones mejoradas a adoptar si no cumple. Se estudiarán las condensaciones superficiales e intersticiales que puedan perjudicar las características y los puentes térmicos para limitar las pérdidas o ganancias de calor y evitar así problemas higrotérmicos en el edificio. 3.1 Procedimiento de verificación: Opción simplificada El procedimiento a emplear en este caso es la opción simplificada, la cual está basada en el control indirecto de la demanda energética de los edificios mediante la limitación de los parámetros característicos de los cerramientos y particiones interiores que componen su envolvente térmica. La comprobación se realizará a través de la comparación de los valores obtenidos en el cálculo con los valores límite permitidos. Esta opción es de aplicación en el edificio ya que se cumplen los siguientes requisitos: a) El porcentaje de huecos en cada fachada es inferior al 60% de su superficie. b) El porcentaje de lucernarios es inferior al 5% de la superficie total de la cubierta. El objeto de la opción simplificada es: - Limitar la demanda energética de los edificios, mediante los valores límite de los parámetros de transmitancia térmica U y del factor solar modificado F. - Limitar la presencia de condensaciones en la superficie y en el interior de los cerramientos. - Limitar las infiltraciones de aire en los huecos y lucernarios. - Limitar en los edificios de viviendas la transmisión de calor entre las unidades de uso calefactadas y las zonas comunes no calefactadas. 03. limitación de la demanda energética 36 OE S N 90° 15° Cerramientos y particiones interiores objeto de la opción: - Son objeto de esta opción simplificada los cerramientos y particiones interiores que componen la envolvente del edificio. - Se incluirán en la limitación anterior solo aquellos puentes térmicos cuya superficie sea superior a 0,5 m² y que estén integrados en las fachadas, tales como pilares, contornos de huecos y cajas de persianas. - No se incluirán, las puertas cuyo porcentaje de superficie semitransparente sea inferior al 50%. Las fachadas que definen la envolvente del edificio, se agrupan en 6 orientaciones calculadas según el ángulo que es el formado por el norte geográfico y la normal exterior de la fachada, medido en sentido horario. A continuación se calcula la orientación con respecto al Norte. Figura 38. Cálculo del ángulo con respecto al Norte Norte < 60; 0 ≥ 300;  Este 60 ≤ 0 <111 Sureste 111 ≤ 0 <162 Sur 162 ≤ 0 <198 Suroeste 198 ≤ 0 <249 Oeste 249 ≤ 0 <300 Figura 39. Orientaciones de las fachadas. (Figura 3.1 del DB-H E1) 03. limitación de la demanda energética 37 La aplicabilidad de la opción simplificada: S. Muros S. Huecos S. Total % huecos N 77,88 0,00 77,88 0,0% ≤ 60% E 53,82 33,50 87,32 38,4% ≤ O 53,04 26,81 79,85 33,6% ≤ S 66,67 0,00 66,67 0,0% ≤ SE 0,0% ≤ SO 0,0% ≤ TOTAL 251,41 60,31 311,72 19,3% ≤ Tabla 2. Cálculo de las superficies de fachadas y cubiertas 3.2 Zona climática Para la limitación de la demanda energética se establecen 12 zonas climáticas identificadas mediante una letra correspondiente a la división de invierno y un número que corresponde a la división de verano. En general, la zona climática se determina a partir de los valores tabulados, es decir, según la tabla D.1 del Apéndice D del DB-HE. Por lo que en nuestro caso, en función de la diferencia de altura que existe entre la localidad de Valdeganga y la altura de referencia de la capital de provincia, Albacete, se determina la zona climática. Como la diferencia de altura es menor de 200 m, se tomará, para dicha localidad, la misma zona climática que la correspondiente a la capital de provincia. Tabla 3. Zonas climáticas. (Según el apéndice D del DB-H E1) Aunque en localidades que no sean capitales de provincia y que dispongan de registros climáticos contrastados, se puede determinar su zona climática a partir del cálculo de las severidades climáticas de invierno y de verano para dichas localidades. La severidad se establece en función de los grados-día y de la radiación solar de cada localidad. Cubiertas S. cubierta S. Huecos S. Total % huecos C 244,33 2,26 246,59 1,0 % ≤ 5% ZONA CLIMATICA (APDO 3,1,1 HE 1) (Según Apéndice D del DB HE-1, a partir de valores tabulados) 659 metros 677m Altura de la Localidad: Altura Capital D3 (Según Tabla D.1) -18 m ZONA CLIMÁTICA Diferencia 03. limitación de la demanda energética 38 Combinando 5 severidades de invierno y 4 de verano se obtienen las 12 zonas climáticas en las que se ubican las localidades españolas según la figura. Se localizan en la tabla los dos intervalos correspondientes en los que se encuentran dichas severidades. Cuantas más divisiones ocupa la zona se mas severa se considera. Figura 40. Zonas climáticas. (Figura D1 del DB HE1) Se puede observar que para la zona D3, la severidad climática de invierno ocupa 4 divisiones y la severidad climática de verano ocupa 3 divisiones, por lo que se identifica que los inviernos en la localidad de Valdeganga son muy severos al igual que ocurre con los veranos. Los elementos de la envolvente, se van a comparar siempre con dos valores: la transmitancia térmica máxima y la transmitancia límite de los parámetros característicos medios. La transmitancia térmica máxima de cerramientos y particiones interiores siempre se va a comparar cada uno de los elementos de la envolvente térmica, con los siguientes valores máximos: Cerramientos y particiones interiores ZONAS A ZONAS B ZONAS C ZONAS D ZONAS E Muros de fachada, particiones interiores en contacto con espacios no habitables, primer metro del perímetro de suelos apoyados sobre el terreno y primer metro de muros en contacto con el terreno 1,22 1,07 0,95 0,86 0,74 Suelos 0,69 0,68 0,65 0,64 0,62 Cubiertas 0,65 0,59 0,53 0,49 0,46 Vidrios y marcos 5,7 5,70 4,40 3,50 3,10 Medianerías 1,22 1,07 1,00 1,00 1,00 Tabla 4. Transmitancia térmica máxima. (Tabla 2.1 del DB-HE1) 03. limitación de la demanda energética 39 Los valores límite de los parámetros característicos medios para la zona climática D3 siempre se van a comparar el conjunto de los elementos del mismo tipo con los siguientes valores, en W/m²K: ZONA CLIMÁTICA D3 Transmitancia límite de muros de fachada y cerramientos en contacto con el terreno UMlim: 0,66 W/m2K Transmitancia límite de suelos USlim: 0,49 W/m2K Transmitancia límite de cubiertas UClim: 0,38 W/m2K Factor solar modificado límite de lucernarios FLlim: 0,28 % de superficie de huecos Transmitancia límite de huecos UHlim W/m2K Factor solar modificado límite de huecos FHlim Carga interna baja Carga interna alta N E/O S SE/SO E/O S SE/SO E/O S SE/SO De 0 a 10 3,5 3,5 3,5 3,5 - - - - - - de 11 a 20 3,0(3,5) 3,5 3,5 3,5 - - - - - - de 21 a 30 2,5(2,9) 2,9(3,3) 3,5 3,5 - - - 0,54 - 0,57 de 31 a 40 2,2(2,5) 2,6(2,9) 3,4(3,5) 3,4(3,5) - - - 0,42 0,58 0,45 de 41 a 50 2,1(2,2) 2,5(2,6) 3,2(3,4) 3,2(3,4) 0,50 - 0,53 0,35 0,49 0,37 de 51 a 60 1,9(2,1) 2,3(2,4) 3,0(3,1) 3,0(3,1) 0,42 0,61 0,46 0,30 0,43 0,32 Tabla 5. Valores límite de los parámetros característicos medios. (Tabla 2.2 del DB-HE1) 3.3 Clasificación de los espacios Según lo indicado en el CTE, los espacios interiores del edificio se clasifican en: ESPACIOS HABITABLES: Destinados al uso permanente u ocasional de las personas. Recibidor, escalera, pasillo, salón, cocina-comedor, lavadero, dormitorios, estudio, baños y aseos. ESPACIOS NO HABITABLES: No destinados al uso de las personas. Garaje, despensa, cuarto de caldera y bodega. El espacio bajo cubierta y la cámara sanitaria se consideran también espacios no habitables. Para cálculos de la demanda energética, los espacios habitables se clasifican en función de la cantidad de calor disipada en su interior, debido a la actividad realizada y al periodo de utilización de cada espacio, en las siguientes categorías: a) Espacios con carga interna baja Se disipa poco calor. Son los espacios destinados principalmente para residir en ellos. Se incluyen todos los espacios de viviendas y zonas asimilares a éstos, tales como habitaciones de hotel, habitaciones de hospitales y salas de estar, así como sus zonas de circulación vinculadas. 03. limitación de la demanda energética 40 b) Espacios con carga interna alta Se genera gran cantidad de calor por causa de su ocupación, limitación o equipos existentes. Son aquellos espacios no incluidos en la definición de espacios con baja carga interna. Para cálculos de condensaciones, los espacios habitables se caracterizan por el exceso de humedad interior en: a) Espacios de clase de higrometría 5 Se prevé una gran producción de humedad, tales como lavanderías y piscinas. b) Espacios de clase de higrometría 4 Se prevé una alta producción de humedad, tales como cocinas industriales, restaurantes, pabellones deportivos, duchas colectivas u otros de uso similar. c) Espacios de clase de higrometría 3 o inferior No se prevea una alta producción de humedad, se incluyen todos los espacios de edificios residenciales y el resto de espacios no indicados anteriormente. Tabla 6. Clasificación de los espacios habitables. (DB-HE1) CLASIFICACIÓN DE LOS ESPACIOS HABITABLES (APDO 3,1,2 HE 1) A efectos del cálculo de la demanda energética Espacios con baja carga interna 1 Espacios de clase de higrometría 3 o inferior A efectos de la limitación de condensaciones 3 03. limitación de la demanda energética 41 3.4 Delimitación de la envolvente térmica La envolvente térmica del edificio, está compuesta por todos los cerramientos que limitan espacios habitables con el ambiente exterior (aire o terreno u otro edificio) y por todas las particiones interiores que limitan los espacios habitables con los espacios no habitables que a su vez estén en contacto con el ambiente exterior. A continuación se describen unos códigos utilizados para la clasificación de los elementos constructivos: Síntesis del procedimiento de comparación con los valores límite (Apdo. 3,2,2,2) Según la Tabla 3,1 Cerramientos y particiones interiores Componentes Parámetros urbanísticos CUBIERTAS C1 Cubierta en contacto con el aire UC1 C2 Cubierta en contacto con espacios no habitables UC2 L Lucernarios UL FACHADAS M1 Muro en contacto con el aire UM1 M2 Muro en contacto con espacios no habitables UM2 H Huecos UH SUELOS S2 Suelos en contacto con espacios no habitables US2 S2 Suelos en contacto con espacios no habitables US2 MEDIANERIAS Md Medianeras UMd=M1 Tabla 7. Procedimiento de comparación con los valores límite. (Apartado 3.2.2.2 DB-HE 1) ANEXO 1: Planos. (P.6. Envolvente térmica del edificio, escala 1:100. P.7. Tipos de cerramientos que componen la envolvente térmica, escala 1:100) 03. limitación de la demanda energética 42 3.5 Cálculo de los parámetros característicos de demanda Los cálculos de los siguientes valores se han realizado conforme al Anexo E, DB HE1, y los valores de características físicas de los materiales y de los sistemas de construcción adoptados se han tomado de la biblioteca de datos del programa LIDER (Documento Reconocido del CTE). Parámetros: - e espesor, en metros (m) - λ conductividad térmica, en (W/mK) - Rt resistencia térmica total del componente constructivo, en (m²K/W) La transmitancia térmica U del elemento, se obtiene a través de las siguientes expresiones: R = e / λ Rt = Rsi + R1 + R2 +…+ Rn + Rse U =1/Rt R1, R2, Rn: resistencias térmicas de cada capa. (m²K/W) Rsi, Rse: resistencias térmicas superficiales, correspondientes al aire interior y al aire exterior respectivamente, (según la tabla E.1 del DB HE1). U: transmitancia térmica (W/m²K) Las resistencias térmicas de las cámaras de aire de todos los componentes constructivos que disponen de ella, se estudian conforme a la tabla E.2 del Apéndice E del DB-HE1. Tabla 8. Resistencias térmicas de cámaras de aire (Tabla E.2 del Apéndice E, del DB HE1) Las resistencias térmicas superficiales de los cerramientos en contacto con el aire exterior, se realizan conforme a la siguiente tabla E.1 del Apéndice E. Las resistencias térmicas superficiales de las particiones interiores en contacto con los espacios no habitables, se realizan mediante la tabla E.6 del Apéndice E. e (cm) Sin ventilar horizontal Vertical 1 0,15 0,15 2 0,16 0,17 5 0,16 0,18 03. limitación de la demanda energética 43 Para el análisis de la demanda energética de la vivienda, se ha realizado un estudio exhaustivo de la misma, de sus elementos constructivos y de cada uno de los materiales que lo forman y las propiedades de los mismos. Se han realizado, unas hojas de cálculo, con los valores de los espesores, la conductividad y la resistencia de las capas de cada uno de los elementos constructivos. En primer lugar, se han calculado los valores de transmitancia térmica de diversas capas heterogéneas y después se ha calculado la resistencia térmica de la capa homogénea o elemento constructivo. Según los datos obtenidos en cada caso, se ha verificado su cumplimiento con la opción o se han propuesto una serie de mejoras explicadas a lo largo del proceso, si éste no es admisible en cuanto a las condiciones requeridas. También se ha calculado la transmitancia térmica en algunos ejemplos a través del programa “eCondensa” para compararla con las hojas de cálculo, con lo que se ha podido comprobar que la transmitancia por ambos métodos es la misma. 03. limitación de la demanda energética 50 3.5.2 Fachadas 1. Fachada M1: Muro en contacto con el aire. M1 Las características constructivas según el proyecto, de la fachada se especifican a continuación: Figura 41. Esquema - Revestimiento con mortero monocapa Cotegran RPL, impermeable al agua, compuesto por cemento portland, aditivos y cargas minerales y de 1,5 cm de espesor. - Fábrica de ladrillo hueco doble de ½ pie de espesor, enfoscado interiormente con mortero cemento CEM II/A-P 32,5R y arena de río 1/6. - Cámara de aire de 5 cm de espesor, sin ventilar. - Aislante térmico de 6 cm de espesor y de 20 kg/m3 de densidad, tipo EPS o poliestireno expandido clase IV-AE. - Tabicón de ladrillo hueco doble de 25x12x8 cm de espesor, recibido con mortero cemento CEM II/A-P 32,5R y arena de río 1/6. - Guarnecido y enlucido de yeso blanco de 1,5 cm de espesor. Figura 45. Detalle constructivo de fachada 03. limitación de la demanda energética 51 Cálculo de la transmitancia térmica del elemento DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero monocapa 0,015 1,000 0,02 LM 1/2 pie Ladrillo métrico o catalán catalán 40 mm<G <50 mm (LIDER) 0,100 0,991 0,10 Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco/enlucido (LIDER) 0,015 1,800 0,01 CON CÁMARA Vertical 0,050 --- 0,18 EPS Poliestireno Expandido (LIDER) 0,060 0,046 1,30 LH Tabicón Ladrillo hueco doble (60 mm< E< 90 mm) (LIDER) 0,080 0,432 0,19 Enlucido de yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,03 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR  Tabla 12. Cálculo de la Resistencia térmica de los elementos de la fachada Resistencia térmica total: RT= 2,01 m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²) 0,50 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) SOLUCIÓN ADMISIBLE A continuación se han calculado los valores mediante el programa “eCondensa” y estos son los resultados obtenidos: Tabla 13. Cálculo de los parámetros de demanda de los elementos de fachada Se puede comprobar que la transmitancia es la misma que la anterior, al igual que la resistencia térmica. 03. limitación de la demanda energética 52 Conclusiones: - Se puede comprobar que la transmitancia térmica del elemento es menor que la transmitancia térmica máxima. - En cuanto a la resistencia, se aprecia que aumenta en la capa correspondiente al aislamiento que alcanza su valor máximo de 1,30 m²K/W. PROPUESTA DE MEJORA: - Se estudia que cumple la transmitancia térmica máxima hasta con 3 cm de aislamiento, pero en cambio no cumple su transmitancia límite, por lo que la mejor solución sería colocar 4 cm de aislante, con lo que que estarían cumpliendo ambas condiciones y estos serían los resultados obtenidos: Resistencia térmica total: RT= 1,58 m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²K) 0,63 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) 0,63 ≤ UMlim = 0,66 (CTE, DB HE1) - Con 4 cm de aislante de EPS poliestireno expandido, estaríamos en el mínimo espesor que se puede colocar de este tipo. 03. limitación de la demanda energética 53 2. Fachada M2: Muro en contacto con espacios no habitables. El tabique de separación entre la vivienda y el semisótano (espacio no habitable), está formado por las siguientes capas: M2 Figura 41. Esquema - Enlucido de yeso sin maestrear de 1,5 cm de espesor. - Fábrica de ladrillo perforado de 25x12x7 cm de ½ pie de espesor, recibido con mortero de CEM II/A-P 32,5R y arena de río 1/6. - Enlucido de yeso sin maestrear de 1,5 cm de espesor. Figura 46. Detalle constructivo del tabique en contacto con espacios no habitables Cálculo de la transmitancia térmica del elemento DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Enlucido de yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,05 1/2 pie LP métrico o catalán 40mm<G<60mm 0,100 0,667 0,15 Enlucido de yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,05 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 14. Cálculo de la Resistencia térmica del tabique en contacto con espacios no habitables Resistencia térmica total: RT= 0,42 m²K/W Transmitancia: U = 1/ RT; U= 2,38 W/m² Transmitancia del muro en contacto con espacios no habitables: U = Up·b 1,60 ≤ Umax = 0,86 W/m²K (CTE, DB HE1) SOLUCIÓN NO ADMISIBLE 03. limitación de la demanda energética 54 Dado al elevado valor de la transmitancia térmica del tabique, se procede a cambiar el mismo, aprobechando su única hoja, adosándole a la misma un aislante de EPS y colocando otra hoja interior. PROPUESTA DE SOLUCIÓN: Se procede a cambiar el tabique en contacto con el garaje, se modificará de manera que cumpla con la Normativa y la nueva solución estará formada por las siguientes capas: - Guarnecido y enlucido de yeso de 1,5 cm de espesor. - Fábrica de ladrillo perforado de 25x12x7 cm de ½ pie de espesor, recibido con mortero de CEM II/A-P 32,5R y arena de río 1/6. - Mortero de cemento de 1,5 cm de espesor. - Aislante térmico de 1 cm de espesor y de 20 kg/m3 de densidad, tipo EPS o poliestireno expandido clase IV-AE. - Tabicón de ladrillo hueco doble de 25x12x8 cm de espesor, recibido con mortero cemento CEM II/A-P 32,5R y arena de río 1/6. - Guarnecido y enlucido de yeso de 1,5 cm de espesor. Figura 47. Detalle constructivo de la solución adoptada Se procede a calcular de nuevo la transmitancia de cada una de sus capas, así como la resistencia térmica. 03. limitación de la demanda energética 55 Cálculo de la transmitancia térmica del elemento DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Enlucido de yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,05 1/2 pie LP métrico o catalán 40mm<G<60mm 0,100 0,667 0,15 Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco/enlucido (LIDER) 0,015 1,800 0,01 EPS Poliestireno Expandido (LIDER) 0,010 0,046 0,22 LH Tabicón Ladrillo hueco doble (60 mm< E< 90 mm) (LIDER) 0,080 0,432 0,19 Enlucido de yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,05 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 15. Cálculo de la Resistencia térmica del tabique en contacto con espacios no habitables Los espacios no habitables correspondientes a la planta semisótano: (bodega, trastero, despensa, garajes y cuarto para la caldera) Posición del aislamiento: No aislado Aue – Aislado Aiu Ventilación: (CASO1) Espacio ligeramente ventilado Superficie del cerramiento Aue: 33,12 m2 Superficie del cerramiento Aiu: 22,39 m2 Aiu / Aue: 0,68 (0,25 ≤ 0,50) Coeficiente b: 0,67 Figura 48. Espacios habitables en contacto con espacios no habitables Resistencia térmica total: RT= 0,83 m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT; U= 1,20 W/m² Transmitancia del muro en contacto con espacios no habitables: U = Up·b 0,81 ≤ Umax = 0,86 W/m²K (CTE, DB HE1) SOLUCIÓN ADMISIBLE Conclusiones: - Se comprueba que el espesor del aislante de 1 cm es el mínimo de cumplimiento que se puede aplicar. - En cuanto a la resistencia, se aprecia que aumenta en la capa correspondiente al aislamiento que alcanza su valor máximo. 03. limitación de la demanda energética 56 3.5.3 Suelos 1. Suelo S2_1: Suelo en contacto con espacios no habitables. Suelo en contacto con el forjado sanitario está formado por las siguientes capas: S2_1 Figura 41. Esquema - Solado interior de mármol nacional de 2 cm, recibido con mortero de cemento CEM II/A-P 32,5 R y arena de miga 1/6, cama de arena de 2 cm de espesor. - Aislante térmico, realizado con mortero aligerado Arlita F-3, realizado en obra de dosificación 1/6, de 5 cm de espesor medio. - Forjado unidireccional, “in-situ”, con bovedillas de hormigón, de canto 30 cm. apoyado sobre muretes de bloque armado macizado, coronados por lámina impermeabilizante. Se dispondrá como mínimo de una armadura de reparto. - Revestimiento interior de yeso de 1,5 cm de espesor. Figura 49. Detalle constructivo del suelo en contacto con cámara sanitaria 03. limitación de la demanda energética 57 Espacio habitable Espacio no habitable z h USUf Cálculo de la transmitancia térmica del elemento DEFINICIÓN DE CAPAS e λ R EXTERIOR metros W/mK m2 K/ W RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse Forjado unidireccional. Entrevigado de hormigón. (LIDER) 0,300 1,422 0,21 Arcilla Expandida (árido suelto) 0,050 0,148 0,34 Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco/enlucido (LIDER) 0,030 1,800 0,02 Mármol (LIDER) 0,020 3,500 0,01 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi INTERIOR Tabla 16. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables h: 0,16 m z: 0,24 m h ≤ 1m y z ≤ 0,5m Figura 50. Espacios habitables y no habitables Por lo tanto se considera CÁMARA SANITARIA (Se calcula de acuerdo al apartado 1.3.1 del DB HS-1) Perímetro del suelo P: 47,62 m Área del suelo A: 113,69 m² Longitud característica b´: A / 0,5.P = 4,78 (Según tabla E.9) Resistencia térmica total RT= 0,57 (m²K/W) (Según tabla E.9) Transmitancia U= 1/ RT; U= 1,75 W/m²K Transmitancia del muro en contacto con espacios no habitables U = Up·b 0,72 ≤ Umax = 0,86 W/m²K (CTE, DB HE1) Aunque dicha solución no sería aceptable si tenemos en cuenta la transmitancia de los parámetros medios: 0,83 ≤ Ulim 0,49 (CTE, DB HE1) SOLUCIÓN NO ADMISIBLE 03. limitación de la demanda energética 58 PROPUESTA DE SOLUCIÓN: Por lo tanto, el resultado sería colocar un nuevo aislante de PUR de 2 cm de espesor: DEFINICIÓN DE CAPAS e λ R EXTERIOR metros W/mK m2 K/ W RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse FU Unidireccional Entrevigado de hormigón. Canto 300 mm (LIDER) 0,300 1,422 0,21 PUR Plancha con HCF o Pentano y rev. Impermeable a gases (0,025 W/mK) (LIDER) 0,020 0,025 0,80 Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,030 1,800 0,02 Mármol (2600< d< 2800) (LIDER) 0,020 3,500 0,01 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi INTERIOR Tabla 17. Cálculo de la Resistencia térmica del suelo en contacto con espacios no habitables Resistencia térmica total RT= 1,03 (m²K/W) (Según tabla E.9) Transmitancia U= 1/ RT; U= 0,97 W/m²K Transmitancia del muro en contacto con espacios no habitables U = Up·b 0,53 ≤ Umax = 0,86 W/m²K (CTE, DB HE1) 0,48 ≤ Ulim 0,49 (CTE, DB HE1) SOLUCIÓN AHORA ADMISIBLE 03. limitación de la demanda energética 59 2. Suelo S2_2: Suelo en contacto con espacios no habitables. El suelo en contacto con la planta semisótano está formado por las siguientes capas: S2_2 Figura 41. Esquema - Solado interior de mármol nacional de 2 cm, recibido con mortero de cemento CEM II/A-P 32,5 R y arena de miga 1/6, cama de arena de 2 cm de espesor. - Aislante térmico, realizado con mortero aligerado Arlita F-3, realizado en obra de dosificación 1/6 , de 5 cm de espesor medio. - Forjado unidireccional, “in-situ”, con bovedillas de hormigón, de canto 30 cm. - Revestimiento interior de yeso de 1,5 cm de espesor. Figura 51. Detalle constructivo del suelo en contacto con planta semisótano 03. limitación de la demanda energética 66 HUECO TIPO 2 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 27,55 % Tabla 22. Transmitancia térmica de hueco tipo 2 UH = (1 – FM) ·UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K): 3,05 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,28 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 23. Factor solar modificado de hueco tipo 2 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra La ventana, que tiene orientación oeste, presenta un retranqueo de las siguientes características: W: 2,75; R: 0,20; H: 1,50 R/W: 0,07; R/H: 0,13 Factor de sombra FS : 0,86 Figura 57. Factor sombra fachada: Retranqueo Factor solar modificado del hueco FH : 0,48 03. limitación de la demanda energética 67 HUECO TIPO 3 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 44,00 % Tabla 24. Transmitancia térmica de hueco tipo 3 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K): 3,27 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,44 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 25. Factor solar modificado de hueco tipo 3 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra La ventana, que tiene orientación oeste, presenta un retranqueo de las siguientes características: W: 0,60; R: 0,20; H: 1,20 R/W: 0,33; R/H: 0,17 Factor de sombra FS : 0,76 Figura 57. Factor sombra fachada: Retranqueo Factor solar modificado del hueco FH : 0,33 03. limitación de la demanda energética 68 HUECO TIPO 4 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 38,63 % Tabla 26. Transmitancia térmica de hueco tipo 4 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K): 3,20 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,39 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 27. Factor solar modificado de hueco tipo 4 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra La ventana, que tiene orientación oeste, presenta un retranqueo de las siguientes características: W: 0,80; R: 0,20; H: 2,20 R/W: 0,25; R/H: 0,09 Factor de sombra FS : 0,81 Figura 57. Factor sombra fachada: Retranqueo Factor solar modificado del hueco FH : 0,39 03. limitación de la demanda energética 69 HUECO TIPO 5 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 23,26 % Tabla 28. Transmitancia térmica de hueco tipo 5 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,00 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,23 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 29. Factor solar modificado de hueco tipo 5 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra La ventana, que tiene orientación oeste, presenta un voladizo de las siguientes características: L: 0,65; D: 0,20; H: 2,20 L/H: 0,30; D/H: 0,09 Factor de sombra FS : 0,92 Figura 58. Factor sombra fachada: Voladizo Factor solar modificado del hueco FH : 0,54 03. limitación de la demanda energética 70 HUECO TIPO 6 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 23,26 % Tabla 30. Transmitancia térmica de hueco tipo 6 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,00 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,23 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 31. Factor solar modificado de hueco tipo 6 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra: La ventana, que tiene orientación este, presenta un voladizo de las siguientes características: L: 1,05; D: 0,50; H: 2,20 L/H: 0,48; D/H: 0,23 Factor de sombra FS : 0,96 Figura 58. Factor sombra fachada: Voladizo Factor solar modificado del hueco FH : 0,56 03. limitación de la demanda energética 71 HUECO TIPO 7 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 35,95 % Tabla 32. Transmitancia térmica de hueco tipo 7 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,17 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,36 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 33. Factor solar modificado de hueco tipo 7 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra: La ventana, que tiene orientación este, presenta un voladizo de las siguientes características: L: 0,65; D: 0,20; H: 0,90 L/H: 0,72; D/H: 0,22 Factor de sombra FS : 0,86 Figura 58. Factor sombra fachada: Voladizo Factor solar modificado del hueco FH : 0,46 03. limitación de la demanda energética 72 HUECO TIPO 8 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 30,82 % Tabla 34. Transmitancia térmica de hueco tipo 8 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,10 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,31 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 35. Factor solar modificado de hueco tipo 8 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra: La ventana, que tiene orientación este, presenta un voladizo de las siguientes características: L: 1,05; D: 0,50; H: 1,25 L/H: 0,84; D/H: 0,40 Factor de sombra FS : 0,86 Figura 58. Factor sombra fachada: Voladizo Factor solar modificado del hueco FH : 0,46 03. limitación de la demanda energética 73 HUECO TIPO 9 a) Cálculo de la transmitancia térmica UH Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) ER/ Vertical/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) VER Vertical/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,00 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 30,82 % Tabla 36. Transmitancia térmica de hueco tipo 9 UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,23 b) Cálculo del factor solar modificado FH Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,31 Transmitancia térmica del marco Um 4,00 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 37. Factor solar modificado de hueco tipo 9 F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra: La ventana, que tiene orientación este, presenta un voladizo de las siguientes características: L: 0,65; D: 0,20; H: 1,25 L/H: 0,53; D/H: 0,40 Factor de sombra FS : 0,86 Figura 58. Factor sombra fachada: Voladizo Factor solar modificado del hueco FH : 0,46 03. limitación de la demanda energética 74 3.2.7 Lucernarios LUCERNARIO TIPO 1 Formado por acristalamiento sobre lucernario en cubierta, con plancha celular de metacrilato de metilo incoloro, de 16 mm de espesor, perfilería de aluminio universal con gomas de neopreno para cierres. a) Cálculo de la transmitancia térmica UL Parte semitransparente Transmitancia Vidrio UH,v (W/m2K) Horizontal/DC Doble 4-15-6 (LIDER) 2,70 ≤ 3,5 (Umax) Marco de la ventana Transmitancia Marco UH,m (W/m2K) Horizontal/Metálico con rotura de puente térmico entre 4 y 12 mm (LIDER) 4,50 ≤ 3,5 (Umax) FM Fracción hueco ocupado por el Marco (%) 8,00 % Tabla 38. Transmitancia térmica de lucernario UH = (1 – FM) · UH,v + FM · UH,m Transmitancia del hueco UH (W/m²K) : 3,50 b) Cálculo del factor solar modificado FL Factor solar de la parte semitransparente g┴ 0,75 FM Fracción hueco ocupada por el Marco FM 0,08 Transmitancia térmica del marco Um 4,50 Absortividad del marco. Color: Blanco claro α 0,20 Tabla 39. Factor solar modificado de lucernario F = FS · [(1 - FM) · g┴ + FM · 0,04 · Um · α] Factor de sombra para obstáculos de fachada FS / Dispositivo de sombra: El factor de sombra para el lucernario sería: X: 0,60; Y: 1,20; Z: 0,17 X/Z: 0,24; Y/Z: 0,48 Factor de sombra FS : 0,46 Factor solar modificado del hueco FH :0,38 Figura 59. Factor sombra lucernario ANEXO 1: Planos.(P.8. Memoria de carpintería.). 03. limitación de la demanda energética 75 Y para concluir, se añade un resumen de la transmitancia y del factor solar modificado de los huecos y lucernarios: Huecos y Lucernarios Transmitancia térmica Factor solar modificado Hueco tipo 1 3,10 0,43 Hueco tipo 2 3,05 0,48 Hueco tipo 3 3,27 0,33 Hueco tipo 4 3,20 0,39 Hueco tipo 5 3,00 0,54 Hueco tipo 6 3,00 0,56 Hueco tipo 7 3,17 0,46 Hueco tipo 8 3,10 0,46 Hueco tipo 9 3,23 0,46 Lucernario tipo 1 3,50 0,38 Tabla 40. Tabla resumen de huecos y lucernarios Se resume la demanda energética de los valores obtenidos en proyecto y la solución adoptada en cada caso y siempre cumpliendo con la Normativa: Transmitancia térmica máxima Umax ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS PROYECTO CTE SOLUCIÓN CUBIERTA C1 0,59 0,49 0,46 CUBIERTA C2 0,42 0,86 0,35 FACHADA M1 0,50 0,86 0,63 FACHADA M2 1,60 0,86 0,81 SUELO S2_1 0,72 0,86 0,53 SUELO S2_2 0,98 0,86 0,42 VIDRIO H y L 3,40 3,50 2,60 03. limitación de la demanda energética 82 Conclusiones: - La línea verde perteneciente a la presión de saturación no llega a cruzarse con la línea roja de presión de vapor. - El salto de temperatura más pronunciado de encuentra en la capa del aislamiento, por ello, se pone de manifiesto la importancia de la utilización de los mismos. - El salto de presión de saturación más pronunciado se encuentra en la capa correspondiente al aislamiento y el salto de presión de vapor en el betún o fieltro. Comprobación de las Condensaciones superficiales A continuación, y observando la tabla X. y la figuraXX . anteriores, se calculan las condensaciones superficiales, comparando el factor de temperatura de la superficie interior y el factor de temperatura de la superficie interior mínimo, mediante la siguiente expresión: fRsi ≥ fRsi,min fRsi = 1-U · 0,25; 1- (0,60 · 0,25) = 0,85 0,85 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) SOLUCIÓN ADMISIBLE Conclusiones: - Como el factor de temperatura de la superficie interior fRsi de 0,85 es superior al factor de temperatura de la superficie interior mínimo fRsi,min, de 0,61, deducimos entonces que no se producen condensaciones superficiales. B) Mediante el programa “eCondensa” Se han comprobado las condensaciones en todos los meses para ver que no condense en ninguno, además se muestra la tabla de comprobación en el mes de enero, que representa la situación mas desfavorable, con 5ºC de temperatura media: 03. limitación de la demanda energética 83 Tabla 47. Cálculo de las condensaciones de la cubierta en enero, con “eCondensa” Gráfica 1. Distribución de las presiones de cubierta en enero - Se comprueba en el mes de enero, el que la temperatura media es de 5ºC, por lo que si no condensa en dicho mes, al ser éste el mas restrictivo, no condensará en los demás. - Se puede observar que las presiones de saturación son superiores a las presiones de vapor, por lo que no se producen condensaciones intersticiales. - El factor de temperatura de la superficie interior fRsi de 0,85, superior al factor de temperatura de la superficie interior mínimo fRsi,min, de 0,61, por lo que, no se producen condensaciones superficiales. A continuación, se muestra la comprobación de las condensaciones en el mes de julio, en la que su temperatura media alcanza el máximo valor en dicho mes de 24 ºC y en octubre con 14,1 ºC de temperatura media. 03. limitación de la demanda energética 84 Gráfica 2. Distribución de las presiones de cubierta en julio Gráfica 3. Distribución de las presiones de cubierta en octubre - Se puede observar que las presiones de saturación son superiores a las presiones de vapor, por lo que no se producen condensaciones intersticiales. - Vemos que ambas líneas permanecen horizontales y casi constantes a lo largo de todas las capas. La correspondiente tabla de cálculo de condensaciones, se encuentra en el ANEXO 2: Datos. (D.2. Cálculo de las condensaciones de la cubierta en distintos meses.). 03. limitación de la demanda energética 85 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 210 6 5 7 1,5 1,5 1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 3.6.2 Fachada M1 A) Según el Apéndice D del DB HE1 del CTE DEFINICIÓN DE CAPAS CONDENSACIONES INTERSTICIALES T ºC Psat Pa  Sdn Pvapor Pa EXTERIOR 5 871,86 680,05 Rse 5,30 890,16 Mortero monocapa 5,41 897,11 10 0,15 706,68 LM 1/2 pie Ladrillo métrico o catalán catalán 40 mm<G <50 mm (LIDER) 6,16 945,12 10 1 884,18 Mortero de cemento o cal para albañilería y para revoco/enlucido (LIDER) 6,22 949,18 10 0,15 910,80 CON CÁMARA 7,56 1.040,79 1 0,05 919,68 EPS Poliestireno Expandido (LIDER) 17,28 1971,26 20 1,2 1.132,67 LH Tabicón Ladrillo hueco doble (60 mm< E< 90 mm) (LIDER) 18,66 2149,90 10 0,8 1.274,67 Enlucido de yeso blanco, alta dureza (LIDER) 19,03 2200,49 4 0,06 1.285,32 Rsi 20,00 2.336,95 ∑= 3,41 INTERIOR 20,00 2.336,95 1.285,32 Tabla 48. Cálculo de las condensaciones de la fachada Comprobación de las Condensaciones intersticiales Psat ≥ Pvapor Figura 61. Distribución de las presiones en la fachada 03. limitación de la demanda energética 86 Conclusiones: - La línea verde perteneciente a la presión de saturación no llega a cruzarse con la línea roja de presión de vapor. - El mayor aumento de la presión tanto de vapor como de vapor de saturación se produce en la capa del aislamiento. - La capa de aislamiento, es también en la que la temperatura experimenta un mayor salto. - Las líneas parece que se unen en un punto, concretamente situado en la capa del mortero de cemento, aunque no llegan a juntarse. Comprobación de las Condensaciones superficiales fRsi = 1-U · 0,25 ≥ fRsi,min 0,88 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) SOLUCIÓN ADMISIBLE Conclusiones: - Como el factor de temperatura de la superficie interior fRsi es de 0,87, por lo que sería superior al factor de temperatura de la superficie interior mínimo fRsi,min, de 0,61, por lo tanto, no se producen condensaciones superficiales. B. Mediante el programa “eCondensa” Se realiza el estudio mediante el programa “eCondensa”, en todos los meses para comprobar que no condense en ninguno, además se muestra la tabla de comprobación en el mes de enero, que corresponde al mes mas desfavorable: 03. limitación de la demanda energética 87 Tabla 49. Cálculo de las condensaciones de la fachada en enero con “eCondensa” Gráfica 4. Distribución de las presiones de la fachada en enero - Al no condensar en dicho mes, en el que tiene su temperatura más baja de 5ºC, se deduce, que no condensa en los demás. - Se puede observar que las presiones están muy próximas pero no llegan a cruzarse, por lo que no se producen condensaciones intersticiales. - A partir del punto mas cercano, observamos que las líneas se van alejando la una de la otra, siendo en todo caso la mayor la correspondiente a la presión de saturación. Comprobamos ahora, las condensaciones en el mes de junio en el que la temperatura media es de 20ºC: La correspondiente tabla de cálculo de condensaciones, se encuentra en el ANEXO 2: Datos. (D.3. Cálculo de las condensaciones de la fachada en distintos meses.). 03. limitación de la demanda energética 88 Gráfica 5. Distribución de las presiones de la fachada en junio - Ambas líneas, permanecen constantes en todas sus capas. - Se puede observar que las presiones de saturación correspondientes a cada una de las capas son superiores a las presiones de vapor, por lo que no es necesaria la colocación de barrera de vapor y por consecuente, no se producen condensaciones intersticiales. Puede verse, que la comprobación de las condensaciones en el mes de julio, que es el mes con la temperatura media más alta, de 24 ºC, es la siguiente: Gráfica 6. Distribución de las presiones de la fachada en julio - Se puede observar que las presiones de saturación correspondientes a cada una de las capas son superiores a las presiones de vapor, por lo que no es necesaria la colocación de barrera de vapor y por consecuente, no se producen condensaciones intersticiales. 03. limitación de la demanda energética 89 3.7 Permeabilidad al aire La permeabilidad al aire es la propiedad que presentan las carpinterías de los huecos de dejar pasar el aire en posición cerrada, cuando se encuentra sometido a una presión diferencial. Es característica de las carpinterías de las ventanas, las puertas y los lucernarios de los cerramientos, limitada por los espacios habitables con el ambiente exterior. Las carpinterías de los huecos son el punto débil de los cerramientos, es decir, los elementos del edificio por los que se pierde el calor o el frío, según la época del año y el tipo de climatización. Se limita en función del clima de la localidad en la que se ubican, es decir, según su zona climática y se expresa en m3/h. En nuestro caso por encontrarnos en una zona climática D3, por lo que la permeabilidad será de 27 m3/h m². Este valor es el medio establecido, pero la permeabilidad viene garantizada por el fabricante y luego es realizada en obra por el montador por lo que el valor puede variar, por ello, se debería justificar que cumple dicho valor mediante un ensayo correspondiente del laboratorio acreditado. Hay que tener en cuenta las medidas de la ventana, ya que cuánto más pequeña sea ésta, mejor resultados dará, la cantidad y separación de los puntos de cierre también harán variar este parámetro, pues cuantos más puntos de cierre existan en ella y menos separados estén, menos permeable será. Según el control de la ejecución de la obra, se comprobará que la fijación de los cercos de las carpinterías que forman los huecos (puertas y ventanas) y lucernarios, se realice de tal manera que quede garantizada la estanqueidad a la permeabilidad al aire especificada según la zonificación climática que corresponda. 03. limitación de la demanda energética 90 3.8 Puentes térmicos Los puentes térmicos son aquellas partes de la envolvente del edificio en las que la resistencia térmica normalmente uniforme cambia debido a: - Un cambio del espesor del cerramiento. - Un cambio en los materiales empleados. - Por penetración de elementos constructivos con diferente conductividad térmica. - Una diferencia entre áreas interiores y exteriores, tales como intersecciones de paredes, suelos o techos. Al disminuir la resistencia térmica respecto al resto de los cerramientos, los puentes térmicos se convierten en las partes sensibles de los edificios donde aumenta la posibilidad de: - Producción de condensaciones superficiales, en la situación de invierno o épocas frías. - Incremento de pérdidas de calor. Los puentes térmicos se deben calcular como cerramientos en contacto con el aire exterior, (apartado E.1.1 del CTE). Son aplicables a aquellos elementos cuya superficie sea superior a 0,5 m² y estén integrados en la fachada. En nuestro caso, los puentes térmicos serán estudiados con el programa “Therm”, un programa de cálculo en dos dimensiones en régimen estacionario por lo es especialmente útil para el cálculo de las características de los puentes térmicos de los edificios. Conocidos una serie de parámetros como son la zona climática, y las resistencias térmicas superficiales exterior e interior de los cerramientos, los flujos de temperaturas se obtienen automaticamente y permite analizar el riesgo de formación de condensaciones. Algunos cálculos que propone el programa y vamos a calcular para nuestro proyecto son: - a) Diagrama de isotermas: Este cálculo, que el programa llama “Isotherms”, facilita los puntos que presentan la misma temperatura y estos, están representados mediante líneas. - b) Diagrama de temperaturas: Este tipo de cálculo el programa lo llama “Color Infrared”, una simulación de las temperaturas mediante una escala de colores representada. - c) Diagrama de flujo de energía: “Color Flux Magnitude”, que son los caminos preponderantes seguidos por el calor. Se muestran las zonas con igual flujo de energía. 03. limitación de la demanda energética 91 Se parte de unas condiciones de temperaturas medias a lo largo del mes de enero, que es el mes más frío y por tanto, el más desfavorable. Según los datos climáticos de la localidad (ya definidos en el apartado3.6 o página 77). Text: 5ºC Rse: 0,04 m²K/W;  25 W/m²K (inversa en “Therm”) Tint: 20ºC Rsi: 0,13 m²K/W;  7,69 W/m²K (inversa en “Therm”) Para saber si en el puente térmico hay riesgo de formación de condensaciones superficiales, según el DB HE-1, se debe comprobar: fRsi ≥ fRsi,min En la siguiente figura, se representa el esquema del cerramiento de la fachada principal de nuestro edificio, en el que aparecen los distintos puentes térmicos: Figura 62. Puentes térmicos en fachada principal Por tanto, y según la figura anterior, los distintos puentes térmicos presentes en nuestro proyecto son: - Puente térmico de pilar en fachada - Puente termico de frente de forjado - Puente térmico de pilar en esquina - Puente térmico de caja de persiana - Puente térmico de contorno de hueco 03. limitación de la demanda energética 98 C) Cálculos fRsi = (Te-Tsi)/(Te-Ti) = (5-18,1)/(5-20)= 0,873 fRsi = 0,873 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) NO CONDENSA El aislante a lo largo del pilar, reduce la temperatura en la cara interna de éste, ya que pasa de los 14ºC de la anterior solución, a los 18,1ºC, ahora presentes. Figura 74. Temperatura de la superficie interior mínima Transmitancia térmica DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido1600<d<1800 (LIDER) 0,015 1,000 0,02 LH Tabique Ladrillo hueco sencillo (40 mm< E< 60 mm) (LIDER) 0,040 0,445 0,09 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,015 1,800 0,01 Hormigón armado 2300< d< 2500 (LIDER) 0,250 2,300 0,11 EPS Poliestireno Expandido (0.046 W/mK) (LIDER) 0,040 0,046 0,87 Yeso, dureza media 600< d< 900 (LIDER) 0,015 0,300 0,05 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 51. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de pilar en fachada Resistencia térmica total: RT= 0,48 m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²) 0,76 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) CUMPLE D) Conclusiones Como se ha comprobado, ésta sería la mejor solución, con un recubrimiento de aislamiento de 2 cm estaríamos cumpliendo el límite establecido por la Normativa. 03. limitación de la demanda energética 99 3.8.2 Frente de forjado A) Solución constructiva y modelización PÉRDIDAS DE CALOR LEYENDA MATERIALES: 7. Enlucido de yeso 8. Ladrillo hueco simple de 4 cm 9. Mortero de cemento 10. Forjado unidireccional de 30 cm 11.Arcilla expandida (aislante) 12. Mortero de cemento 13. Mármol Figura 75. Puente térmico de frente de forjado B) Estudio del puente termico con “Therm” a) Cálculo de las isotermas Figura 76. Isotermas 03. limitación de la demanda energética 100 Se calculan ahora los caminos que siguen los flujos del calor: Figura 77. Distribución de flujos del calor b) Diagrama de temperaturas A continuación se simulan las temperaturas de las capas que forman el puente térmico mediante una escala de colores. La temperatura del puente térmico varía en los distintos elementos, se produce el mayor salto de temperatura en la zona del aislante térmico. Figura 78. Simulación de las temperaturas c) Diagrama de flujo de energía La energía se disipa por las zonas del forjado en contacto con el cerramiento. Al tener el frente de forjado revestido con el ladrillo de 4 cm de espesor hace que se reduzcan las pérdidas de energía. Figura 79. Flujos de energía 03. limitación de la demanda energética 101 C) Cálculos y limitaciones Calculo de las temperaturas superficiales de las capas en cada punto. - Maxima temperatura: 19,50 ºC (presente en la capa interior, en el enlucido de yeso). - Mínima temperatura: 5,31 ºC (presente en la capa mas exterior, mortero de cemento monocapa). Factor de temperatura superficial mínimo: Figura 80. Temperatura de la superficie interior mínima La temperatura interior mínima, se encuentra en la parte inferior del forjado, que es de 15,4 ºC. Una vez obtenida esta temperatura, se aplica la fórmula que define el factor de temperatura superficial: Frsi = (Te-Tsi)/(Te-Ti) = (5-15,4)/(5-20)= 0,69 fRsi = 0,69 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) NO CONDENSA Transmitancia térmica DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido1600<d<1800 (LIDER) 0,015 1,000 0,02 LH Tabique Ladrillo hueco sencillo (40 mm< E< 60 mm) (LIDER) 0,040 0,445 0,09 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,015 1,800 0,01 FR Reticular Entrevigado cerámico. Canto 300 mm (LIDER) 0,30 1,678 0,18 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,030 1,800 0,02 Marmol (2600< d< 2800) (LIDER) 0,030 3,500 0,01 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 52. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de frente de forjado 03. limitación de la demanda energética 102 Resistencia térmica total: RT= m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²) 2,05 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) NO CUMPLE D) Conclusiones La energía se disipa por las zonas del forjado en contacto con el cerramiento. Al tener el frente de forjado revestido con el ladrillo de 4 cm de espesor hace que se reduzcan las pérdidas de energía. NUEVA SOLUCIÓN Al cumplir no es necesaria otra solución aunque siempre es buena práctica revestir el puente térmico con aislante, ya que en nuestro caso se tienen temperaturas interiores mínimas muy bajas (aunque no se llegue al límite, estas siguen siendo muy pequeñas). Transmitancia térmica DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido1600<d<1800 (LIDER) 0,015 1,000 0,02 LH Tabique Ladrillo hueco sencillo (40 mm< E< 60 mm) (LIDER) 0,040 0,445 0,09 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,015 1,800 0,01 FR Reticular Entrevigado cerámico. Canto 300 mm (LIDER) 0,300 1,678 0,18 EPS Poliestireno Expandido (0.029 W/mK) (LIDER) 0,020 0,029 0,69 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,030 1,800 0,02 Marmol (2600< d< 2800) (LIDER) 0,030 3,500 0,01 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 53. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de frente de forjado Resistencia térmica total: RT= m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²) 0,85 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) CUMPLE 03. limitación de la demanda energética 103 3.8.3 Pilar en esquina A) Solución constructiva PÉRDIDAS DE CALOR LEYENDA MATERIALES: 1. Mortero monocapa 2. Fábrica de ladrillo hueco doble de ½ pie de esp. 3. Pilar de 25x30 cm de hormigón armado 4. Cámara de aire 5. Aislante térmico 6. Ladrillo hueco doble de 8 cm 7. Enlucido de yeso 8. Ladrillo hueco simple de 4cm Figura 81. Puente térmico de frente de forjado B)Estudio del puente termico con “Therm a) Diagrama de isotermas Figura 82. Isotermas 03. limitación de la demanda energética 104 Se calculan ahora los caminos que siguen los flujos del calor: Figura 83. Distribución de flujos del calor Como se puede comprobar en esta figura, las pérdidas de calor se producen por la esquina interior del cerramiento. b) Diagrama de flujo de energía Figura 84. Flujos de energía La zona de color azul es por la que se pierde mas energía, concretamente en la esquina interior del cerramiento. Como el pilar se encuentra revestido por el tabique, esto hace que se produzcan menores pérdidas de calor en el puente térmico. Por lo que se puede deducir que en dicha zona, es imprescindible proteger los pilares en contacto con el exterior, para evitar los puentes térmicos. 03. limitación de la demanda energética 105 C) Cálculos Calculo de las temperaturas superficiales de las capas en cada punto: - Máxima temperatura: 18,95 ºC (presente en la capa interior, en el enlucido de yeso). - Mínima temperatura: 5,04 ºC (presente en la capa mas exterior, mortero de cemento monocapa). Factor de temperatura superficial mínimo: es el más crítico. Para poder calcularlo, se identifica primeramente el punto de la superficie interior en el que la temperatura superficial alcanza el valor mínimo. Figura 85. Temperatura de la superficie interior mínima Vemos, que el punto de temperatura interior mínima, corresponde a Tsi= 14ºC, por lo que una vez obtenida esta temperatura, se aplica la fórmula que define el factor de temperatura superficial: fRsi = (Te-Tsi)/(Te-Ti) = (5-13,9)/(5-20)= 0,60 fRsi = 0,59 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) CONDENSA D) Conclusiones Por lo tanto, la mejor solución es la disposición de unos centímetros de aislante en la zona más expuesta. Con unos 2 cm de aislamiento de EPS estaríamos cumpliendo el límite establecido por la normativa. 03. limitación de la demanda energética 106 Figura 86. Solución adoptada En la esquina interior del pilar es donde se colocará el aislamiento, para protegerlo y evitar las pérdidas. 3.8.4 Caja de persiana A) Solución constructiva Figura 87. Puente térmico caja de persiana 03. limitación de la demanda energética 107 B) Cálculo de la transmitancia DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido1600<d<1800 (LIDER) 0,015 1,000 0,02 Hormigón armado d> 2500 (LIDER) 0,150 2,500 0,06 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,015 1,800 0,01 CON CAMARA Vertical Sin ventilar 0,050 --- 0,18 Chapa de aluminio 0,060 0,210 0,29 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 54. Cálculo de la transmitancia del puente térmico de la caja de persiana Resistencia térmica total: RT= 0,72 m²K/W Transmitancia: U= 1/ RT (W/m²) 1,39 ≤ Umax = 0,86 (CTE, DB HE1) NO CUMPLE C) Cálculo de las condensaciones fRsi = 1-U · 0,25 ≥ fRsi,min 0,65 ≥ fRsi,min 0,61 (Tabla 3.2 del DB HE1) NO CONDENSA PROPUESTA DE SOLUCIÓN A) Cálculo de la transmitancia DEFINICIÓN DE CAPAS e metros λ W/mK R m2 K/ W EXTERIOR RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL EXTERIOR Rse 0,04 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido1600<d<1800 (LIDER) 0,015 1,000 0,02 Hormigón armado d> 2500 (LIDER) 0,150 2,500 0,06 Mortero de cemento o cal para albañileria y para revoco/enlucido d>2000 (LIDER) 0,015 1,800 0,01 CON CAMARA Vertical Sin ventilar 0,050 --- 0,18 EPS Poliestireno Expandido (0.046 W/mK) (LIDER) 0,030 0,046 0,65 Chapa de aluminio 0,060 0,210 0,29 RESISTENCIA TÉRMICA SUPERFICIAL INTERIOR Rsi 0,13 INTERIOR Tabla 55. Cálculo de la nueva transmitancia del puente térmico de la caja de persiana 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 112 Se puede comprobar la latitud y la longitud, la exposición al viento y además de muchas otras características. La orientación es el ángulo relativo al Norte de la vista en planta. (El cálculo de la orientación viene indicado en la figura 37, del apartado 3.1). Otros datos de interés son: Tabla 59. Datos climatológicos Los datos climáticos de los horarios se utilizan para realizar las simulaciones. Los datos climáticos utilizados para el cálculo de diseño de invierno son: - Temperatura exterior del bulbo seco (BS) mínima. - Velocidad y dirección del viento coincidentes (que suceden al mismo tiempo que la temperatura exterior de BS mínima). Los datos climáticos utilizados para el cálculo de diseño en verano son: - Temperatura exterior de bulbo seco (BS) máxima. - Temperatura exterior de bulbo seco (BS) mínima. - Temperatura exterior de bulbo húmedo (BH) coincidente (que sucede al mismo tiempo que la máxima exterior de BS). 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 113 4.2 Datos del edificio 4.2.1 Modelado Después de la asignación de los datos del lugar se procede a crear el edificio, para ello se dibuja por bloques que conforman el edificio. Los bloques que se pueden crear son de tres tipos: - Bloques de edificio: generan partes o sectores específicos del edificio, modelando automáticamente muros exteriores, suelos, entrepisos y/o techos. Estos elementos permiten una visualización realista de los espesores de los distintos elementos. - Bloques de contorno: son bloques sólidos que pueden ser manipulados fácilmente hasta lograr la forma geométrica deseada, y luego convertirse en bloques de construcción. - Bloques de componente: son bloques sólidos que pueden ser empleados para modelar elementos accesorios de la construcción, como balcones, salientes, pretiles, bardas e incluso construcciones vecinas. Se dibuja el bloque del edificio en función de su orientación, por lo que se puede observar que la flecha marca el norte. Figura 89. Flecha de orientación Después se realizan la creación de aberturas. Para ello, primero es necesario ir a la superficie que se desea modificar y una vez en ella se dibuja la ventana o puerta. Figura 90. Ventanas y puertas en DesignBuilder Se pueden observar los huecos marcados en color amarillo, pertenecientes a las ventanas, en este caso de la cocina, y los huecos de color azul, pertenecientes a las puertas, en este ejemplo, se observan la puerta principal y a la puerta posterior con salida 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 114 al patio interior de la vivienda, las dos comunicadas por el pasillo de la misma. Una vez tenemos los bloques del edificio y todas las aberturas colocadas, se realizarán: - Bloques de componentes: especificados en color morado en el dibujo, estos pertenecen al antepecho de la cubierta transitable y la chimenea de humos del extractor de la cocina. - Bloques de contorno: de color azul, pertenecen a la zona no habitable del edificio y son la cámara sanitaria y la planta semisótano. Figura 91. Edificio con bloques en DesignBuilder Pero en los cálculos, los bloques de contornos perteneciente a los espacios no habitalbles, se desestiman ya que son zonas que no requieren de aislamiento ni son espacios calefactados. AXEXO: 3. Cálculos con DesignBuilder. (C.1. Vistas del edificio con DesingBuilder.). 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 115 La distribución interior y particiones se realiza asignando a cada una de las zonas que conforman el interior del edificio. Figura 92. Distribución en planta baja Figura 93. Distribución en planta alta Figura 94. Distribución en planta estudio 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 116 Visualización La Pantalla de visualización le permite ver el modelo 3D en modo renderizado. En esta sección se describen los procesos para crear y controlar imágenes renderizadas. También se puede ver el edificio en el mes y hora que se desee, para ver la posición del sol, en cada momento. En la siguiente imagen podemos ver la posición del sol en el edificio, el dia 15 de Abril a las 11:00 horas de la mañana: Figura 95. Visualización del edificio En la visualización se han desestimado los espacios no habitables pertenecientes a la cámara sanitaria y a la planta semisótano. 4.2.2 Actividad Los datos de la etiqueta de Actividad permiten definir los parámetros relacionados con el uso de las zonas, incluyendo la siguiente información: AXEXO: 3. Cálculos con DesignBuilder. (C.2. Sombras del edificio con DesingBuilder.). 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 117 - Tipo de zona - Ocupación - Tasas metabólicas - Días festivos (solo en el nivel edificio) - Agua Caliente Sanitaria (ACS) - Control ambiental - Ganancias por computadoras - Ganancias por equipos de oficina - Ganancias varias - Ganancias por cocina - Ganancias por procesos Tabla 60. Datos de la actividad Las condiciones metabólicas se establecen según el nivel de actividad dentro del espacio. El factor metabólico permite considerar personas de diferente tamaño. Se introduce el factor 1,00 para los hombres, 0,85 para las mujeres, 0,75 para los niños, pero como en dicha vivienda residen un hombre, dos mujeres y un niño, se establece un valor intermedio por haber mezcla de tamaños. La tasa de consumo de (l/ m²-dia) se realiza en función del DB HE 4, según el número de dormitorios, habría una cantidad de 180 litros de ACS/día o 0,53 litros/ m². 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 118 En cuanto al control ambiental, se establecen unas temperaturas de funcionamiento para la calefacción, la refrigeración y la ventilación. - Para calefacción: 20ºC y temperatura de retroceso 18ºC - Para refrigeración: 25ºC y temperatura de retroceso 27ºC En cuanto a los equipos, se especifica en cada caso, así si estamos en la zona de cocina, se especificará que tiene equipos de cocina y si por ejemplo, nos encontramos en el estudio se especificará el uso de computadoras. 4.2.3 Cerramientos Los cerramientos modelan la conducción de calor a través de los elementos constructivos. Muros exteriores M1: El cerramiento de muro exterior es el que se encuentra en contacto con el aire exterior. En climas fríos, es común que estos cerramientos incluyan una capa de aislamiento. Cubierta plana C1: El cerramiento de cubierta plana se aplica para las superficies exteriores horizontales. El cerramiento empleado para representar una cubierta plana debe incluir en capas específicas para el forjado, el aislamiento y el techacabado. Particiones (muros interiores) P: El cerramiento de partición se aplica para los muros interiores que dividen zonas entre sí. Las particiones se usan cuando las dos zonas adyacentes son ocupadas. Muros semi-expuestos M2: El cerramiento de muro semi-expuesto se aplica para muros que separan zonas ocupadas de zonas semi-exteriores o no acondicionadas. Generalmente incluyen algo de aislamiento. DesignBuilder determina automáticamente cual de las zonas es relativamente 'exterior' para ordenar correctamente las capas del cerramiento. La capa de material definida en el cerramiento como 'Capa más externa' (primera en la lista) será la adyacente a la zona semi-exterior no acondicionada. Cubierta semi-expuesta C2: El cerramiento de cubierta semi-expuesta se usa entre zonas ocupadas y zonas semi-exteriores no acondicionadas, cuando estas se encuentran arriba (por ejemplo un ático). El cerramiento debe incluir en capas específicas para la losa, el aislamiento y el techo suspendido. DesignBuilder determina automáticamente cual de las zonas es relativamente 'exterior' para ordenar correctamente las capas del cerramiento. Suelo semi-expuesto S1 y S2: El cerramiento de suelo semi-expuesto se usa entre zonas ocupadas y zonas semi-exteriores o no acondicionadas, cuando estas se encuentran abajo (por ejemplo una cámara sanitaria). DesignBuilder determina automáticamente cual de las zonas es relativamente 'exterior' para ordenar correctamente las capas del cerramiento. Suelo interno S: El cerramiento de suelo interno define la composición de los suelos entre zonas ocupadas, incluyendo losas, cámaras, pisos elevados y techos suspendidos. 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 119 Generalmente no incluyen aislamiento. Cuando la zona de arriba es desocupada se usa en su lugar un cerramiento de cubierta semi-expuesta. Cuando la zona de abajo es desocupada, se emplea un cerramiento de suelo semi-expuesto. A continuación se calculan las propiedades del muro exterior M1. Vemos las capas que conforman el cerramiento de muro exterior M1, por lo que se detallan cada una de ellas con sus características: Figura 96. Sección del muro exterior M1 Tabla 61. Capas del muro exterior M1 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 120 Si por ejemplo elegimos un material de los anteriores, como puede ser el aislante de EPS Poliestireno Expandido, el programa nos proporciona todas sus características, como se puede observar en la tabla . Sus características están tomadas de la biblioteca de datos del programa LIDER del CTE. Por lo tanto, el cálculo obtenido mediate DesingBuilder, es similar al obtenido anteriormente en el Apartado 3.5.2. Tabla 62. Propiedades del aislante de EPS Para terminar, se proporcionan las propiedades de transmisión de calor del cerramiento: Tabla 63. Cálculo de las propiedades del muro exterior M1 Los valores de U, se muestran incluyendo el efecto de resistencia superficial, así como con o sin puentes térmicos. ANEXO 3: Cálculos con DesignBuilder. (C.3.Tipos de cerramientos con DesingBuilder.). 04. cálculo de los consumos: DesignBuilder 121 4.2.4 Aberturas El término abertura se emplea en DesignBuilder para describir cualquier vano practicado en los cerramientos del edificio, lo cual implica un excepción en su composición constructiva. Hay cinco tipos de aberturas: - Ventanas - Sub-superficies (porciones opacas de una superficie que tienen una composición constructiva distinta a la del cerramiento principal, como dinteles o paneles ligeros) - Huecos (lucernarios) - Puertas - Rejillas Tabla 64. Datos del acristalamiento