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.

11 comentarios:

  1. Buenas tardes. Agradecer en primer lugar vuestro blog. Al hilo de vuestra entrada. Tenemos una rehabilitación integral de un edificio en el que reformamos toda la envolvente (> 25%) salvo los huecos. Cumplimos holgadamente todos los valores U de los cerramientos reformados, no tenemos que hacer la K de los elementos afectados pq todos mejoran lo impuesto. Bien, la pregunta llega en el punto 3, Las reformas de + del 25% deben cumplir el Klim, ¿este Klim se refiere solo al de los elementos afectados por la reforma o al global de la edificación? La pregunta me surge también motivada por el complemento de comprobación del CTE para el CE3x, donde te lo comprueba, aunque desclikes las ventanas de la comprobación de la Ulim. Evidentemente, la Klim no da nunca.
    Gracias de antemano

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    1. Estimado lector:

      En primer lugar pedirte disculpas por no haber contestado antes pero se nos pasó el comentario.

      En relación a la cuestión que nos planteas, indicarte que en la comprobación de la Klim sí se incluyen los elementos de la envolvente en los que no se ha intervenido, de ahí que la exigencia de este valor sea menos exigente en Reformas y Cambios de uso -donde las intervenciones en la envolvente son parciales- que en los Edificios nuevos y ampliaciones -donde la intervención en la envolvente es total-. La cuestión de dejar fuera las ventanas en el CE3X es únicamente para la comprobación de la Ulim, que sí es exclusiva de los elementos intervenidos.

      Tomar como referencia los valores límite de transmitancia térmica, Ulim (Tabla 3.1.1.a - HE1) para garantizar el cumplimiento de Klim es un error, ya que -tanto en edificios nuevos como en rehabilitación- se encuentran lejos de los valores necesarios para el cumplimiento del Klim. Por esta razón existe la tabla a-Anejo E. Transmitancia térmica del elemento que da unos valores más restrictivos que se acercan al cumplimiento del Klim, aunque a veces ni así.

      En tu caso, encima no intervienes en los elementos más débiles de la envolvente -los huecos-, en donde más se ha endurecido este nuevo documento, razón por la cual será necesario un sobredimensionado muy importante del aislamiento de la parte opaca de la envolvente llegando, a pesar de esto, a ser muy difícil su cumplimento, por lo que una intervención en la parte opaca puede terminar obligándote a intervenir en los huecos para cumplir Klim. Triste pero cierto.

      Espero que a pesar de darte estas malas noticias, te sirvan de ayuda para superar los problemas que nos trasladas.

      Muchas gracias por leernos.

      Atentamente, un saludo.

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  2. Buenas tardes,
    Muy interesante vuestro bloc y gracias por compartirlo. A mi me pasa como a Unknown solo que en mi caso es un cambio de uso de un local muy pequeño 55m2 útiles pero tiene mucha fachada. Tengo una compacidad de 2,95. Yo si que cambio las ventanas y pongo aislamiento en las fachadas pero ni así consigo que cumpla el Klim...Como bién has dicho en tu respuesta, ni acercandonos a los valores de la tabla a-anejo E consigo que cumpla. Mi pregunta es, que se puede hacer en estos casos? hay que desistir del cambio de uso? o quizás hay algo que no hago bien en el CE3x?? Y si lo intento con el HULC, puede que haya alguna variación porque se ajusta más? Muchas gracias por vuestra ayuda. Un saludo

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    1. Desistir nunca!!

      Debes poner el esfuerzo en mejorar el aislamiento de los huecos, más concretamente de los vidrios, ya que actuando sobre los elementos más débiles, la actuación será más eficiente. El empleo de vidrios bajo emisivos puede ser de ayuda.

      En cuanto a la utilización de las herramientas, desde el endurecimiento del HE 2019 recomendamos el uso del CE3X únicamente para la certificación energética de los edificios existentes (venta o alquiler) y utilizar las herramientas del procedimiento general para comprobar el cumplimiento del HE.

      Esperamos que estos consejos te resulten de utilidad.

      Atentamente, un saludo.

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  3. Buenos días, muy buen contenido vuestro bloq. Me surge una cuestión referente a reformas donde se sustituye mas del 25 % de la envolvente. En concreto solo la envolvente de cubierta. En este caso al no tocar el resto de la envolvente, el coeficiente k coeficiente global de transmisión de calor es difícil de cumplir. ¿Se podría aplicar los criterios de flexibilidad del HE, punto IV?. Muchas gracias, saludos.

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    1. Buenos días y muchas gracias por leernos.
      Si la intervención afecta únicamente a la cubierta y, por tanto, deja fuera a fachadas, suelos, elementos en contacto con espacios no habitables y con el terrenos, difícilmente llegaremos a renovar más del 25% de la superficie total de la envolvente térmica final del edificio.
      Pero, en caso que así fuera, difícilmente podremos esquivar el cumplimiento el coeficiente Klim aludiendo a los principios de flexibilidad, ya que estos están pensado para ser empleados cuando intentamos aplicar medidas diseñadas para edificios nuevos en existentes. Sin embargo, en este caso, ya el propio CTE-HE1 introduce un criterio de flexibilidad específico para las "reformas en las que se renueve más del 25% de la superficie total de la envolvente térmica final del edificio", marcando unos valores menos exigentes que los prescritos para los edificios nuevos y ampliaciones.
      Atentamente, un saludo.

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  4. Recientemente la comunidad de vecinos de la urbanización, en junta extraordinaria, ha aprobado una propuesta del presidente consistente en rehabilitación de la envolvente del edificio para aislamiento térmico del mismo. No nos han presentado proyecto ni estudio alguno, y nos dice que en ese proyecto no se contempla actuación sobre las cubiertas y que los vecinos de la ultimas plantas de toda la urbanización tienen que costear de su bolsillo dicha actuación de la cubierta mas la parte correspondiente por coeficiente del resto de envolvente. La urbanización consta de varios edificios de 4 plantas y tejado en cubierta a dos aguas. ¿Es conforme a la norma que se tuviese que aplicar dejar fuera de aislamiento a la cubierta, dado que se actua sobre la totalidad de la superfuicie de las fachadas?. Muchas gracias de antemano.

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    1. Buenos días, en su consulta se tratan muchos aspectos que intentaremos ir desglosando en el mismo orden que los expone:

      Lo primero que indica es que la comunidad ha aprobado la propuesta del presidente, por lo que éste ha de haberla expuesto de alguna manera, aunque no se presente proyecto. En este tipo de intervenciones no es necesario un proyecto, pero sí una memoria técnica y un presupuesto.

      En segundo lugar, se indica que la intervención afecta únicamente a la fachada y no a las cubiertas, otro hecho que es posible por cuestiones de viabilidad técnica y/o económica, por lo que no se trata de una ilegalidad.

      Sin embargo, con respecto a que los vecinos de la ultimas plantas de toda la urbanización tienen que costear de su bolsillo la actuación de la cubierta, eso no es correcto: La cubierta, igual que la fachada, es parte de la envolvente y, por tanto, las actuaciones sobre la misma han de ser costeadas por todos los comuneros en parte proporcional a su cuota de participación, no únicamente por los vecinos que colindan con ellas.

      Nuestra recomendación es buscar una propuesta alternativa de rehabilitación que incluya la intervención de mejora tanto en las fachadas como en cubiertas y presentarlo a la comunidad y, con el apoyo del resto de los vecinos situados bajo cubierta, conseguir que se apruebe dicha intervención.

      Espero haberle resultado de ayuda.

      Muchas gracias por leernos.

      Atentamente, un saludo.

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  5. Muchas gracias por la rapidez y la atención que ha tenido en responder.
    Pues efectivamente ha sido como le expuse, no tenemos memoria alguna, ni detalle de la actuación a realizar, solo nos han informado de que hay un presupuesto de de 2 millones de euros, vía fondos next generation, que gestionará una sociedad municipal de la vivienda, que ha realizado un técnico competente, que se pretende adecuar la envolvente, sin contemplar cubierta, en todas la fachadas de los distintos bloques, que comprenden una manzana de la ciudad, de aproximadamente 100 mts por lado, un cuadrado regular, con dos bloques interiores, altura 4 plantas y cubierta a dos aguas con indiqué anteriormente.
    Leí varias preguntas en este y otros foros, y me llamó la atención que en todos se habla de que si se supera el 25% en esa rehabilitación, se debe de realizar también en todo componente la susodicha envolvente para no provocar puentes térmicos. Más allá de la posible irregularidad contra la norma de participación en los arreglos de un edifico a porcentaje de participación, que creo tener claro que lo es, mis dudas van mas encaminadas sobre el cumplimiento de ejecución según Documento Básico correspondiente, al no querer actuar sobre la cubierta. Muchas gracias de nuevo, saludos cordiales.

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    1. El caso al que se refiere es una actuación de barrio, el proyecto debe existir aunque usted no haya tenido acceso a él.
      Como la actuación no se circunscribe a un edificio, sino a un conjunto, es promovido por una sociedad municipal de la vivienda o similar y los edificios eligen si se suman a la actuación o no, pero no tienen poder de decisión sobre la misma o es muy bajo.
      Es cierto que si la actuación supera el 25% de la envolvente térmica del edificio, el resultado final ha de tener un comportamiento general del conjunto que muchas veces obliga a actuar también en la cubierta, pero no se da en todos los casos. Depende de muchos factores como las características de la cubierta actual y de las actuaciones que se vayan a realizar en la fachada.
      Entiendo que el equipo técnico que ha redactado el proyecto ha justificado que en este caso no es necesario.
      Cada caso es diferente y hay que estudiarlo, pero sin más información no le podemos decir más.
      Atentamente, un saludo.

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  6. Muy agradecido de nuevo por su exposición. Si no es de obligado actuar sobre cubiertas, esperaré a ver que actuación sobre fachadas se plantean y cumplimiento de los indicadores que se deban medir en base a la normativa para solicitar si procede ampliar a cubiertas. Lo dicho, muy agradecido por su atención y amabilidad. Saludos cordiales.

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