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

El impacto de los Puentes Térmicos de los huecos de fachada en la rehabilitación con SATE
Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco.
Universidad del País Vasco UPV/EHU
Ignacio Basáñez Alfonso; Agustín de Lorenzo Urien; Alexander Martín‐Garín; Juan María Hidalgo‐Betanzos; Marta Epelde‐Merino; José Antonio Millán‐García.
Etxegintzaren Kalitatea
Kontrolatzeko Laborategia
Laboratorio de Control de
Calidad en la Edificación
1
Índice
1. Quienes somos y qué hacemos
2. Definición de la problemática y objetivo del estudio 3. Metodología
3.1. Definición del cerramiento, hueco y SATE analizados
3.2. Definición de las simulaciones de habitación y parámetros
4. Resultados
4.1. Puente Térmico Lineal (Ψ)
4.2. Demandas de calefacción
5. Discusión y conclusiones
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III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética
28-29 Octubre 2015, Madrid.
de Edificios (ERE2+)
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1. QUIENES SOMOS Y QUÉ HACEMOS
Normas y Leyes Básicas
GOBIERNO CENTRAL DEL ESTADO
GOBIERNO VASCO‐ EUSKO JAURLARITZA – DIRECCIÓN DE VIVIENDA
Normas de desarrollo y
Normas de Control e Inspección
LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD DE LA EDIFICACION (LCCE)
Apoyo a normativa
Programas de Control de calidad
Desarrollo de producto (I+D+i)
Control Laboratorios y entidades
Guía herramientas informativas
ÁREA MECÁNICA
ÁREA TÉRMICA
ÁREA ACÚSTICA
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1. QUIENES SOMOS Y QUÉ HACEMOS
Servicios:
MATERIALES
LABORATORIO DE CONTROL DE CALIDAD EN LA EDIFICACIÓN DEL GOBIERNO VASCO
Ensayos de aislantes, arcillas, morteros, etc.
SISTEMAS CONSTRUCTIVOS
Ensayos de fachadas, ventanas,…
Simulaciones de Puentes Térmicos
Celdas PASLINK en condiciones exteriores
INSTALACIONES
Simulación y optimización del funcionamiento
Gestión horaria de la energía y almacenamiento
ESCALA DE EDIFICIO
Inspecciones con Termografía
Ensayos in situ: Transmitancia de envolvente,…
Estudio de Condensaciones: Monitorización T y HR.
Estudio de Confort Térmico: EN 15251 + ISO 7730
Estanqueidad de la envolvente: Blowerdoor
Ventilación efectiva: Gases trazadores
…
4
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2. DEFINICIÓN DE LA PROBLEMÁTICA Y OBJETIVO DEL ESTUDIO •
Problema: Los proyectos de rehabilitación no realizan un estudio pormenorizado de PT.
– Se estima con catálogos como el del DA DB‐HE/3, que son generalistas.
– Hay poco espacio para revestir con aislamiento las mochetas, alféizar y dintel.
•
En ocasiones: Cálculo por elementos finitos (THERM).
– Es complejo valorar su optimización, alcance limitado.
•
Los PT tienen gran impacto en patologías de condensación.
•
Propuesta:
Optimización paramétrica de los espesores de aislamiento térmico en alféizar, jambas y dintel.
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3. METODOLOGÍA
1. Seleccionar un cerramiento tipo de edificios existentes:
1. Extraerlo de estudios del parque inmobiliario existente.
2. Crear el modelo de simulación 2D del cerramiento base:
1. Introducir conductividades de materiales según catálogo CTE.
3. Simulación de PT del sistema SATE: 1. Definir los espesores de aislamiento térmico posibles.
2. Identificar los parámetros y seleccionar los valores a simular.
3. Resultados: valores de Puente Térmico Lineal.
4. Simulación del impacto en la Demanda de Calefacción:
1.
2.
3.
4.
Definir una habitación y ventana tipo
Seleccionar los casos de SATE a simular (Ψ de jamba, alféizar y dintel).
Seleccionar climatologías y orientaciones a simular.
Resultados: Demandas de calefacción.
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3.1. Definición del cerramiento, hueco y SATE analizados
•
•
•
Cerramiento: Fachada de doble hoja cerámica con cámara de aire. Hueco: Ventana de 1 x 1,2 m, con marco de aluminio RPT 4 mm.
SATE: Aislamiento exterior de conductividad 0,032 W/mK
y espesor variable.
Materiales del cerramiento original
Conductividad térmica (W/mK)
Espesor (m)
Mejoras
Rehabilitación
Conductividad t. (W/mK)
½ Pie ladrillo perforado 80 < g < 100
0,480
(R.eq. 0,23 m2K/W)
0,11
SATE, EPS
aislamiento t.
0,032
Ladrillo Hueco Sencillo
0,550
0,06
‐
‐
Cámara de aire no ventilada
0,280 (R.eq. 0,18 m2K/W)
0,05
‐
‐
Marco aluminio RPT
0,750 (U. 4,00 W/m2K)
0,20
Marco PVC 2 cámaras
0,215 (U. 2,20 W/m2K)
Vidrio doble 4/6/4
0,135 (U. 3,146 W/m2K)
0,02
Vidrio doble, BE, argón
0,041 (U. 1,512 W/m2K)
Caja ligeramente ventilada sin aislamiento (CLV‐SA)
2,353 (U. 2,63 W/m2K)
0,20
Caja aislada (CLV‐
CA)
0,525 (U. 1,48 W/m2K)
Alféizar de hormigón
1,300
0,04
‐
‐
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3.1. Definición del cerramiento, hueco y SATE analizados
Parámetros
Valores Aislamiento térmico en fachada (cm)
0, 2, 4, 6, 8, 10, 12. Aislamiento térmico en jamba y capialzado (cm)
0, 2, 4, 6. Aislamiento térmico en alféizar (cm)
0, 2, 4. Carpinterías Marco y vidrio (factor solar, existente o conductividad) nuevo 8
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3.2. Definición de las simulaciones de habitación y parámetros
•
Habitación tipo:
planta de 2,5 x 4,0 m altura de 2,60 m
•
Ventana: Colocada a haz interior
hueco de 1 x 1,2 m
•
Zonas climáticas: C1, D1 y E1.
•
Orientaciones: cálculo cada 15º
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4. RESULTADOS: Puente Térmico Lineal (Ψ)
Puente Térmico Lineal (Ψ) según espesores de aislamiento, continuidad en mochetas y renovación de ventana o no.
30%
20%
0,09
0,12
0,03
0,13
0,04
0,15
0,05
0,15
0,06
0,16
0,06
0,08
0,07
0,03
0,09
0,04
0,11
0,05
0,12
0,05
0,06
0,13
PT Capialzado
0,07
‐ ‐30%
0,05 0,00
0,01
0,04
0,07
0,01 ‐0,03
0,00
0,17
SATE:
2 + 0
2 + 2
+ 4 + 0
4 + 2
4 + 4
0,13
‐ ‐20%
12 + 0
12 + 2
12 + 4
0,38
0,39
0,01
0,05
‐0,02
0,20
0,08 ‐0,02
0,02
0,09
‐0,02
0,02
0,09
0,03 0,03
0,02 ‐0,01
0,06
‐0,01
0,02
0,07
0,03
0,08
0,22
0,22
0,03
0,23
12 + 0
12 + 2
12 + 4
12 + 6
‐10%
0,02
6 + 0
6 + 2
6 + 4
6 + 6
0%
0,32
10 + 0
10 + 2
10 + 4
10 + 6
10%
0,08
0,38
0,36
0,32
0,26
PT ventana nueva
0,14
0,31
0,38
20%
‐
0,30
8 + 0
8 + 2
8 + 4
ORIGINAL
0,28
8 + 0
8 + 2
8 + 4
8 + 6
30%
0,25
10 + 0
10 + 2
10 + 4
0,20
‐ ‐20%
SATE:
2 + 0
2 + 2
+ 4 + 0
4 + 2
4 + 4
‐10%
0,33
0,32
0,30
0,09
0%
‐
0,29
0,26
0,20
6 + 0
6 + 2
6 + 4
10%
‐ ‐30%
Incremento de flujo de calor [%]
PT ventana existente
PT Alfeizar
ORIGINAL
Incremento de flujo de calor [%]
•
Transmitancia Térmica Lineal [Ψ, W/mK]
Destacar:
‐En el capialzado, los cálculos se han centrado en el aumento de flujo bidireccional, no se han considerado las pérdidas unidireccionales de la caja de persiana.
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4. RESULTADOS: Puente Térmico Lineal (Ψ)
Destacar:
• El Puente Térmico aumenta en los SATE con mayores espesores de aislamiento en el frente.
• El Puente Térmico se reduce con el aislamiento lateral, incluso con 2cm de espesor.
• En el capialzado, los cálculos se corresponden con el aumento de flujo bidireccional, no se consideran las pérdidas unidireccionales de la caja de persiana.
40%
0,41
0,40
0,38
30%
PT ventana existente
0,36
0,33
20%
0%
0,14
0,28
‐ ‐30%
SATE:
2 + 0
2 + 2
‐ ‐20%
0,34
0,16
0,37
6 + 0
6 + 2
6 + 4
6 + 6
‐10%
‐0,02
0,06
0,05
0,14
0,11
4 + 0
4 + 2
4 + 4
‐
0,06
0,00
0,05
0,00
0,04
‐0,02
0,07
0,17
‐0,01
0,08
0,18
PT ventana nueva
0,07
0,01
0,07
0,01
‐0,01
0,08
0,19
0,38
0,39
0,40
0,42
12 + 0
12 + 2
12 + 4
12 + 6
0,09
0,16
0,16
0,15
0,14
0,12
10 + 0
10 + 2
10 + 4
10 + 6
0,13
8 + 0
8 + 2
8 + 4
8 + 6
10%
0,27
ORIGINAL
Incremento de flujo de calor [%]
PT Jamba
Transmitancia Térmica Lineal [Ψ, W/mK]
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4. RESULTADOS: Flujo de calor por fachada+ventana
Destacar:
• Las pérdidas por la sección tipo, incluyendo el PT son muy diferentes según cada caso.
• Demuestra que la continuidad de aislamiento es determinante.
• La forma de sierra muestra que el aislamiento frontal es insuficiente.
80
Flujo Lineal Ponderado Carpintería Original (W/m)
Flujo Lineal Ponderado Nueva Carpintería (W/m)
Flujo de calor [W/m]
70
60
50
40
30
20
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
Espesor del aislamiento térmico principal del SATE en fachada [m]
0,12
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4. RESULTADOS: Demandas de calefacción
Destacar:
• La demanda de calefacción se reduce en las orientaciones con mayor captación solar.
• El caso de SATE 4+4 tiene mejor comportamiento que el 8+0.
(Tiene un efecto similar a cambiar la ventana existente).
120
Zona climática D1
100
Casos SATE:
Fachada original
80
8+0 V.existente D1
60
4+4 V.existente D1
8+0 V.nueva D1
40
4+4 V.nueva D1
20
0
Norte
Este
Sur
Oeste
Norte
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4. RESULTADOS: Demandas de calefacción
Destacar:
• La demanda de calefacción se reduce en las orientaciones con mayor captación solar.
• El caso de SATE 4+4 tiene mejor comportamiento que el 8+0.
• Las zonas climáticas más severas tienen una mayor demanda de calefacción.
Carpintería existente (kWh/m2/a)
Zona climática
C1
D1
E1
C1
D1
E1
Fachada sin rehabilitar
73,3
96,6
117,1
61,4
81,9
99,8
SATE 4 + 4, vent. nueva
40,4
56,4
70,8
28,5
41,4
52,9
SATE 8 + 0, vent. nueva
49,2
67,3
83,4
34,8
49,3
62,2
120
Demanda de calefacción [kWh/m2a
Carpintería renovada (kWh/m2/a)
120
120
Zona climática E1
100
Zona climática D1 100
80
80
80
60
60
60
40
40
40
20
20
20
0
0
0
Norte
Este
Sur
Oeste
4+4 V.existente E1
4+4 V.nueva E1
8+0 V.existente E1
8+0 V.nueva E1
Norte
Zona climática C1
100
Norte
Este
Sur
Oeste
4+4 V.existente D1
4+4 V.nueva D1
8+0 V.existente D1
8+0 V.nueva D1
Norte
Norte
Este
Sur
Oeste
4+4 V.existente C1
4+4 V.nueva C1
8+0 V.existente C1
8+0 V.nueva C1
Fachada original
Norte
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5. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
•
•
•
•
•
Los PT del hueco aumentan hasta un 30% la demanda de calefacción.
Se ha comprobado que los PT de los huecos de fachada (alféizar, capialzado y jambas) generan incrementos de las pérdidas de calor locales por fachada entre el 8 % y el 32%. La simulación paramétrica permite detectar la mejor solución.
Se han analizado 21 soluciones de rehabilitación, 120 PT y 216 simulaciones dinámicas, con resultados relevantes: hay mayor demanda con 8 cm frontales que con 4 cm homogéneos a lo largo del perímetro de huecos de fachada.
Con sólo 2 cm en el perímetro, las pérdidas por PT se reducen al 50%. Las mochetas analizadas han podido minimizarse en más de un 50% con 2 cm de aislamiento térmico en jambas, alféizar y capialzado. Se demuestra que se las mejoras son relevantes, incluso con espesores reducidos.
Se han detectado puntos en torno a 14 ºC en soluciones sin continuidad de aislamiento.
Existe mayor riesgo de condensaciones debido a puntos fríos interiores que favorecen la aparición de patologías asociadas a la humedad (por condensación superficial).
Es necesario hacer estudios de PT en las rehabilitaciones con SATE.
Los estudios deben ser más pormenorizados, antes de decidir la solución de rehabilitación y los encuentros de PT habituales; para poder optimizar los recursos, materiales y la energía.
¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN!
[email protected]
www.euskadi.net/LCCE
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