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1 de junio de 2020

Desgranando el HE 2019: Transmitancia térmica global

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 el parámetro de la transmitancia térmica y la transmitancia térmica global: Ulim y Klim.
Imagen de Alina Kuptsova en Pixabay 


Nos referimos a la transmitancia térmica (U) como el flujo de calor, en régimen estacionario, para un área y diferencia de temperaturas unitarias de los medios situados a cada lado del elemento que se considera. En el caso de los puentes térmicos hablamos de transmitancia térmica lineal ya que afecta a una longitud en lugar de un área.


Podemos decir que este  factor, de aplicación a edificios de nueva construcción e intervenciones en edificios existentes (ampliaciones, cambios de uso y reformas), es el más importe en el cumplimiento del apartado HE1 del CTE, por lo que cuenta con el mayor número de condicionantes a satisfacer:

El primero de ellos es el valor límite de transmitancia térmica, (Ulim) [W/m²K], para asegurar una calidad mínima de la envolvente térmica y evitar descompensaciones en la calidad térmica de los espacios del edificio. Si bien los valores se refuerzan y amplían en relación al documento anterior, no representan una novedad significativa ni de difícil aplicación, por lo que en este punto únicamente nos limitamos a reproducir la tabla de valores límite a cumplir:


Simplemente aclarar, cómo considerar los valores de esta tabla según el tipo de intervención:
  1. Edificios de nueva construcción: Será de aplicación a todos los elemento perteneciente a la envolvente térmica.
  2. Ampliaciones: Será de aplicación en la parte ampliada.
  3. Cambios de uso: Será de aplicación a  todos los elemento perteneciente a la envolvente térmica.
  4. Reformas: Será de aplicación únicamente a aquellos elementos de la envolvente térmica que se sustituyan, incorporen, o modifiquen sustancialmente o que vean modificadas sus condiciones interiores o exteriores como resultado de la intervención, cuando éstas supongan un incremento de las necesidades energéticas del edificio. Este segundo caso se refiere a la afección de los elementos de la envolvente térmica sobre los que no se actúa de forma directa pero que, sin embargo, se ven afectados en su participación en el comportamiento energético del edificio. Esta situación se podría producir en el caso de elementos que con anterioridad a la intervención no formaban parte de la envolvente térmica, como podría ser el caso de algunas particiones interiores, y pasan a formar parte de la misma, cambiando sus condiciones exteriores, o de elementos de la envolvente térmica, adyacentes a espacios que cambian su uso previsto con impacto en el perfil de uso, viéndose por tanto afectadas las condiciones interiores.
    *Como excepción a este caso y para disponer de mayor flexibilidad en las intervenciones de rehabilitación elemento a elemento, se permite superar los límites de transmitancia de la tabla anterior en algunos elementos, reduciendo la transmitancia de otros elementos sobre los que se intervenga, siempre que se compense el impacto en el conjunto; es decir, se podrán superar los valores de la tabla cuando el coeficiente global de transmisión de calor (K) obtenido considerando la transmitancia térmica final de los elementos afectados no supere el obtenido aplicando los valores de la tabla.
Como vemos, este condicionante puede limitar las posibilidades de realización de un cambio de uso (referido tanto al uso característico del edificio como al de una o varias unidades de uso) y se enmaraña bastante en el caso de reformas, donde tendremos que tener en cuenta varios aspectos.

Fuente: Conceptos básicos sobre la modificación del CTE

Pero es ahora cuando llegamos a la madre del cordero: el valor límite del coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica (Klim) del edificio, o parte del mismo. Este coeficiente, a los que tenemos una cierta edad, nos lleva a una época anterior al CTE, más concretamente a la Norma Básica de la Edificación NBE-CT-79, sobre Condiciones Térmicas en los edificios y su famoso KG.

El coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica del edificio (K) [W/m²K] se refiere al valor medio del coeficiente de transmisión de calor para la superficie de intercambio térmico de la envolvente o, dicho de otra manera, la media ponderada de la transmitancia térmica de cada elemento de la envolvente térmica, según su área, más la de los puentes térmicos, tal que:

K= Σx Hx / Aint

donde:
Hx corresponde al coeficiente de transferencia de calor del elemento x perteneciente a la envolvente térmica (incluyendo sus puentes térmicos). Se incluyen aquellos elementos en contacto con el terreno, con el ambiente exterior, y se excluyen aquellos en contacto con otros edificios u otros espacios adyacentes, en los que se considere que no se produce un intercambio de calor.
Aint es el área de intercambio de la envolvente térmica obtenida como suma de los distintos componentes considerados en la transmisión de calor. Excluye, por tanto, las áreas de elementos de la envolvente térmica en contacto con edificios o espacios adyacentes exteriores a la envolvente térmica.

De forma simplificada, puede calcularse este parámetro a partir de las transmitancias térmicas y superficies de los elementos de la envolvente térmica, tal que:


En el cálculo simplificado no se considera la transmitancia y superficie de las soluciones constructivas diseñadas para reducir las necesidades energéticas (invernaderos adosados, muros parietodinámicos, muros Trombe, etc.).

Pues, una vez que conocemos dicho valor K, hemos de comprobar que sea menor o igual que el Klim. Este otro valor, a su vez, viene condicionado por el uso del edificio (uso residencial privado u otro), el tipo de intervención (edificios nuevos, ampliaciones, cambios de uso, reformas en las que se renueve más del 25% de la superficie total de la envolvente térmica final del edificio), la compacidad (V/A) y la zona climática de invierno, pudiéndose obtener a partir de las siguientes tablas:


Dado que los huecos son los elementos más débiles térmicamente hablando de la envolvente y las altas exigencias de Klim que impone el HE, tendremos que tener especial cuidado con la compacidad del inmueble, así como el porcentaje de hueco, sino queremos vernos obligados a poner carpinterías de muy altas prestaciones, jamás vistan antes en nuestro país.

Huelga decir que todo este cálculo no ha de realizarse de forma manual, sino que la verificación del cumplimiento de este parámetro se realiza, de forma automática, por medio de las herramientas de certificación y comprobación del HE. Pero, si queremos realizar comprobaciones previas, en fase de diseño de proyecto, existen una serie de herramientas que nos pueden servir en esta labor.

En este sentido, recomendamos tres de esas herramientas (si conoces otras herramientas indícanosla en los comentarios); una de ellas desarrollada por el Grupo de Ahorro de Energía y Sostenibilidad de la Unidad de Calidad en la Construcción del Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción (IETcc-CSIC) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), otra por Josep Sole Bonet, experto en sostenibilidad y autor de numerosas herramientas de gran utilidad, y la tercera de Oscar Redondo Rivera, creador de distintas herramientas de calculo gratuitas en los campos de la eficiencia energética, energías renovables y sostenibilidad dirigidas a arquitectos e ingenieros:
  1. La primera, Envolvente CTE, que ya hemos nombrado en otra ocasión, es una aplicación que facilita el cálculo de indicadores de calidad y parámetros descriptivos de la envolvente térmica de los edificios para su evaluación energética y para la aplicación del CTE DB-HE (2019). Posee un apartado denominado Envolvente que muestra, en un panel, el valor actualizado y el desglose del cálculo de la transmitancia térmica global (K) de la envolvente definida.
  2. La segunda herramienta, APLICACION DB HE 1 (Version 2018) / Calculo del coeficiente KG, es una hoja de cálculo que facilita la obtención del coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica del edificio, K, y lo campara con el valor Klim impuesto por el borrador de documento DB HE1 (versión 2018).
  3. La tercera, HULC 20219  Cálculo del factor K, permite cargar los datos de la Herramienta Unificada Lider-Calener y optimizar los valores el cálculo del Factor K del CTE-HE1 2019. Emplea los distintos archivos de geometría y datos de HULC2019 para crear un modelo completo de cálculo y desglosar por elementos los componentes del edificio y su asignación a los distintos espacios. Muestra gráficamente el porcentaje de aporte de cada grupo de elementos al valor del factor K. Establece gráficamente el conjunto de combinaciones de aislamiento de ventanas y fachadas que cumplen condiciones del CTE, permitiendo optimizar el diseño del edificio.

En este caso, estas herramientas son más que necesarias, ya que sin un buen diseño del edificio, desde el primer momento, el cumplimiento de Klim se puede convertir en un gran dolor de cabeza para el proyectista.

Además, y de cara a facilitar un poco todo este galimatías, el HE aporta una serie de valores orientativos de los parámetros característicos de la envolvente térmica que pueden resultar útiles para el predimensionado de soluciones constructivas de edificios de uso residencial privado, para el cumplimiento de las condiciones establecidas para el coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente, conjuntamente con un correcto tratamiento de los puentes térmicos, que presentamos en la tabla a continuación:



Por último, y de cara a limitar el efecto de situaciones como las pérdidas de calor producidas por el distinto nivel de acondicionamiento y horarios de uso entre viviendas, viviendas y locales comerciales, o entre viviendas y zonas comunes del edificio, también se limita la transmitancia térmica de las particiones interiores, en función del uso asignado a las distintas unidades de uso que delimiten y la zona climática donde se encuentra el inmueble, tal que:



Estos valores se mantienen con respecto con el documento anterior.

Los niveles de aislamiento requeridos son inferiores a los resultantes de considerar la separación con el ambiente exterior dado que se trata de una situación no permanente y que el espacio intermedio actúa como tampón con el exterior.

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