Desgranando el HE 2019: Envolvente térmica

Este post forma parte de una serie de artículos breves que, de forma minuciosa, pretenden aclarar algunos de los aspectos más importantes del nuevo Documento Básico HE - Ahorro de energía, del 20 diciembre 2019.

En este caso, se tratará la consideración de la envolvente térmica.

Imagen de Alina Kuptsova en Pixabay 

Los edificios dispondrán de una envolvente térmica de características tales que limite las necesidades de energía primaria para alcanzar el bienestar térmico en función de la zona climática de su ubicación, del régimen de verano y de invierno, del uso del edificio y, en el caso de edificios existentes, del alcance de la intervención.

El nuevo documento HE 2019 aclara algunos conceptos que se enunciaban de forma somera en el documento anterior, como la posibilidad de incorporar, a criterio del proyectista, espacios no habitables adyacentes a espacios habitables, en caso de que resulte más interesante por cuestiones constructivas o de otra índole. Además, introduce la posibilidad de excluir ciertos espacios que, a pesar de ser habitables, por sus características térmicas, tengan una consideración más cercana a un espacio exterior.

Esquema de envolvente térmica de un edificio

Por tanto, entenderemos la envolvente térmica como el conjunto de los cerramientos y particiones interiores, incluyendo sus puentes térmicos, que delimitan todos los espacios habitables del edificio o parte del edificio. Los elementos que componen la envolvente térmica del edificio son: cubiertas, suelos, fachadas, medianerías, cerramientos en contacto con el terreno y particiones interiores.

No obstante, a criterio del proyectista:

a) podrá incluirse alguno o la totalidad de los espacios no habitables.

Esto permite incorporar a la envolvente térmica un local de instalaciones o un garaje en una vivienda unifamiliar, en caso de que resulte más interesante por cuestiones constructivas o de otra índole.

Igualmente, permite considerar los locales en bruto fuera o dentro de la envolvente térmica. La consideración de estos locales en el interior de la envolvente térmica tiene repercusión en la definición de las características de sus cerramientos, huecos y puentes térmicos pero no en el área útil para el cálculo de indicadores.

Por ejemplo, el caso de un local comercial en planta baja dentro de un edificio residencial privado podría tener las siguientes 3 posibilidades de evaluación:

CASO 1: Local habitable con perfil de uso definido: La limitación del consumo de energía primaria se realiza de manera independiente para cada uno de los usos diferenciados (residencial por un lado y no residencial por otro con sus respectivas superficies útiles para el cálculo). La divisoria entre local y uso residencial debe cumplir la exigencia de limitación de descompensaciones entre unidades de distinto uso.

CASO 2: Local no habitable considerado fuera de la envolvente térmica: La superficie útil considerada para la limitación del consumo de energía primaria no incluye la del local, puesto que esta no forma parte de la envolvente térmica. La divisoria entre el local y el uso residencial forma parte de la envolvente térmica y debe cumplir la limitación del coeficiente global de transmisión de calor (K).

CASO 3: Local no habitable considerado dentro de la envolvente térmica: La superficie útil considerada para la limitación del consumo de energía primaria excluye la del local, al tratarse de un espacio no habitable. La divisoria entre el local y el uso residencial debe cumplir la limitación de descompensaciones entre unidades de distinto uso.

b) podrán excluirse espacios tales como:

1. espacios habitables que vayan a permanecer no acondicionados durante toda la vida del edificio, tales como escaleras, ascensores o, pasillos no acondicionados,
2. espacios muy ventilados, con una ventilación permanente de, al menos, 10 dm³/s por m² de área útil de dicho espacio,
3. espacios con grandes aberturas permanentes al exterior, de al menos 0,003 m² por m² de área útil de dicho espacio.

Diferente es la consideración de la superficie de intercambio térmico con el aire exterior o el terreno de dicha envolvente térmica para el cálculo de la compacidad, ya que -en este caso- se excluye del cómputo el área de los cerramientos y de las particiones interiores en contacto con otros edificios o con espacios adyacentes exteriores a la envolvente térmica.

A continuación se muestra, como ejemplo de las diferencias que suponen las distintas consideraciones de la envolvente, el resultado de cálculo del coeficiente global de transmisión de calor (K) para un edificio de uso residencial privado, en Madrid (zona D3), en formato de bloque aislado de 20x20m que dispone de 4 plantas de viviendas, una planta de trasteros y una planta de garaje, todas ellas sobre rasante y de 3 metros de altura cada una, y una superficie total de huecos de aproximadamente un 25% en cada fachada con un total de 240m², en función de posibles definiciones de envolvente que pueden realizarse (ver cálculos completos en la Guía de aplicación del DB-HE 2019):

Tomando como valores de transmitancia (Ux,i) de los diferentes elementos y como valores de transmitancia térmica lineal (ψk) de los diferentes puentes térmicos los señalados a continuación:

Transmitancia térmica (W/m²K)

• UM=0,27
• UC=0,22
• UH=1,6

Transmitancia térmica lineal (W/mK)

• ψM=0,1
• ψC=0,24
• ψS=0,28
• ψH=0,05

CASO 1: La envolvente solo engloba las plantas de viviendas. V/A=4,13

Coeficiente de transferencia de calor del cada elemento perteneciente a la envolvente térmica=622,4, tal que:

• Hfachadas=(20x12x4–240)x0,27=194,4
• Hcubierta=(20x10)x0,22=44
• Hhuecos=(240)x1,6=384

Coeficiente de transferencia de calor de los puentes térmicos=80,1, tal que:

• Hfachadas=(20x4x3)x0,1=24
• Hcubierta=(20+10+10)x0,24=9,6
• Hparticion con garaje=(20x4)x0,28=22,4
• Hhuecos=(240x2+2)x0,05=24,1

Área de intercambio de la envolvente térmica=1160, tal que:

• Afachadas=20x12x4=960
• Acubierta=20x10=200

K=(622,4+80,1)/1160=0,60
Klim(V/A≥4)=0,67

CUMPLE K

En este caso hay que tener en cuenta que la superficie útil para el cálculo de los indicadores de consumo es de 1600 m².

CASO 2: La envolvente engloba las viviendas y los trasteros. V/A=3,50

Coeficiente de transferencia de calor del cada elemento perteneciente a la envolvente térmica=715, tal que:

• Hfachadas=(20x12x4–240)x0,27=194,4
• Hfachadas trast.=((20+10+10+20)x3)x0,27=48,6 
• Hcubierta=(20x20)x0,22=88
• Hhuecos=(240)x1,6=384

Coeficiente de transferencia de calor de los puentes térmicos=98,5, tal que:

• Hfachadas=((20x4x3)+(20+10+10))x0,1=28
• Hcubierta=(20x5)x0,24=24
• Hparticion con garaje=(20x4)x0,28=22,4
• Hhuecos=(240x2+2)x0,05=24,1

Área de intercambio de la envolvente térmica=1540, tal que:

• Afachadas=20x12x4=960
• Afachadas trast.=(20+10+10+20)x3=180
• Acubierta=20x20=400

K=(715+98,45)/1540=0,53
Klim(V/A=3,5)=0,64
CUMPLE K 

En este caso la superficie útil para el cálculo de los indicadores de consumo es también de 1600 m² ya que aunque los trasteros se incluyan dentro de la envolvente térmica el cómputo de la superficie útil es exclusivamente de los espacios habitables que se encuentren dentro de la misma.

Igualmente, hay que tener en cuenta que el elemento horizontal que separa las viviendas de los trasteros no debe superar los valores máximos de transmitancia de limitación de descompensaciones entre unidades de diferente uso.