Kitabı oku: «Calificación energética de los edificios. ENAC0108»

Capítulo 1

Limitación de la demanda energética

1. Introducción

Para estimular el uso de la eficiencia energética en los edificios, la Directiva europea 2010/31/UE exige a los Estados miembros realizar un control sobre las necesidades térmicas a los edificios que pudieran ser vendidos o alquilados, de modo que se reduzca su consumo energético y se contribuya al uso de las energías renovables.

Actualmente se ha publicado el Real Decreto 235/2013, que será tratado en mayor profundidad en el capítulo 3, donde se traslada a los edificios ya construidos esta directiva europea.

Aunque la certificación de edificios ya construidos es de reciente creación, la certificación de edificios de nueva construcción está en vigor desde septiembre de 2006 en el Código Técnico de la Edificación en su Documento Básico HE, Ahorro de Energía.

Durante el desarrollo de este manual se tratarán aspectos como la limitación de la demanda energética (donde se indicarán los valores límite para los distintos cerramientos de un edificio), la eficiencia energética en instalaciones de iluminación (estableciéndose por primera vez en la normativa española este concepto), la contribución de la energía solar para la producción de agua caliente sanitaria (que variará entre el 30% y el 70% según el consumo) y el aporte de energía fotovoltaica para la producción de energía eléctrica (encaminada sobre todo al sector servicios, donde para superficies de nueva construcción superiores a 4.000 m² se exigirá que una parte de la energía eléctrica consumida provenga de la contribución fotovoltaica).

2. Ámbitos de aplicación

Durante el transcurso del capítulo se darán las indicaciones necesarias para reflejar la necesidad de que los edificios dispongan de una envolvente térmica que pueda limitar en alguna medida la demanda energética necesaria para alcanzar un ambiente de bienestar en su interior. Todo ello vendrá determinado por diversos factores:

1 El clima de la zona en el que se ubica el propio edificio.

2 El uso al que esté destinado el edificio.

3 Las características de aislamiento del edificio.

4 El tiempo y el tipo de exposición a los rayos solares.

Nota

Se estima que con la aplicación del Código Técnico de la Edificación CTE se reduzcan entre un 40-50% las emisiones de CO₂ a la atmósfera.

Esta limitación de demanda energética únicamente podrá llevarse a cabo en edificios de nueva construcción o bien en reformas de edificios ya construidos que posean una superficie útil superior a 1.000 m² donde se rehabilite más del 25% del total de los cerramientos de fachadas. No obstante, se excluirán de esta aplicación las siguientes edificaciones:

1 Aquellas que por su uso deban permanecer abiertas.

2 Edificios o monumentos que estén protegidos y cuyas modificaciones puedan alterar su fachada.

3 Edificios destinados a uso religioso.

4 Edificios de construcción provisional que tengan una previsión de uso menor de dos años.

5 Edificios destinados a uso industrial o agrícola, tales como granjas o criaderos de animales.

6 Edificios aislados que posean una superficie útil menor de 50 m2.

Actividades

1. Buscar información sobre edificios públicos próximos a su zona de residencia que cumplan los anteriores requisitos de excepción.

3. Fundamentos técnicos de la limitación de demanda energética

Para poder entender el concepto de la demanda energética de los edificios, en un primer momento se deberá conocer el significado de diversos conceptos que serán de gran importancia durante el desarrollo del presente manual. Como conceptos más importantes se estudiarán aquellos que influyen en el cálculo de los diversos factores que determinarán la demanda energética de un edificio, tales como:

1 El clima de la zona en el que se ubica: para ello, se hará uso de la determinación de la zona climática.

2 La carga interna de los espacios internos y los cerramientos: permitirá conocer qué cantidad de calor se genera dentro del cerramiento de un edificio según su ocupación o uso. Nota: un cerramiento es el elemento constructivo de un edificio que separa a este del exterior.

3 La transmitancia: ayudará a evitar la existencia de descompensaciones en cuanto a la calidad térmica se refiere.

4 La envolvente térmica: agrupará a diversos parámetros característicos.

Actividades

2. ¿Qué edificios no están obligados a tener una certificación de eficiencia?

3.1. Clasificación de espacios

Una vez que se dispone de los datos del proyecto del edificio, se deben clasificar los espacios existentes en él. Estos podrán ser diferenciados en espacios habitables o no habitables.

Definición

Espacio no habitable

Aquel que está formado por uno o varios recintos no habitables ubicados de manera contigua.

Teniendo en consideración los cálculos para la demanda energética, los espacios habitables se deberán clasificar en función dos factores determinantes tales como la cantidad de calor que se va a desprender en el interior (debido al uso que se dará a esa zona habitable) y el tiempo de utilización de esa zona en concreto. Así, se pueden establecer las siguientes categorías:

1 Espacios en los que se desprenderá poco calor: denominados con carga interna baja. Se incluirán en esta categoría los núcleos residenciales, tales como edificios de viviendas, habitaciones de hoteles, hospitales, salas de espera, así como zonas de circulación vinculadas.

2 Espacios en los que debido a una gran ocupación o uso de equipos se desprenda una gran cantidad de calor: aquellos que no se incluyen en la categoría anterior. Reciben el nombre de zonas de alta carga interna del edificio.

Aplicación práctica

A partir del siguiente listado de edificios, realice una clasificación de los mismos en baja o alta carga interna: viviendas unifamiliares, sauna, gimnasio, habitación doble de hotel, lavandería, suite de hotel, pabellón deportivo, sala de espera de hospital, pasillo de hospital y sala de máquinas.

SOLUCIÓN

Baja carga interna: viviendas unifamiliares, habitación doble de hotel, suite de hotel, sala de espera de hospital y pasillo de hospital.

Alta carga interna: sauna, gimnasio, sala de máquinas, lavandería y pabellón deportivo.

Como particularidad dentro de los espacios habitables está la producción de exceso de humedad interior. Según la norma EN ISO 13788:2002 se establecerán las siguientes categorías:

Aplicación práctica

A partir de los siguientes planos correspondientes al alzado y la planta de un grupo de viviendas, indique sobre los mismos las zonas consideradas como habitables o no habitables.

Solución

Sobre los planos aparecen representadas las zonas habitables y no habitables con distintos códigos de colores para su comprobación.

3.2. Envolvente térmica

Según la normativa vigente, la envolvente térmica se define como todos los cerramientos que separan los espacios habitables del ambiente exterior, tales como aire y terreno, y todas las particiones interiores que delimitan los espacios habitables de los espacios no habitables como pueden ser las zonas de locales comerciales o el garaje.

Tomando como punto de partida los espacios habitables, los cerramientos y las particiones interiores antes mencionadas se clasificarán del siguiente modo:

1 Cubiertas: aquellos cerramientos superiores que, estando en contacto con el aire, tienen una inclinación inferior a 60° con respecto a la horizontal. Se incluyen los lucernarios. Nota: un lucernario es un hueco ubicado en la cubierta, que por consiguiente posee una inclinación inferior a 60°.

2 Suelos: zonas de cerramientos inferiores que están en contacto con el aire o bien con el terreno o un espacio no habitable.

3 Fachadas: todos los cerramientos exteriores que están en contacto con el aire y que poseen una inclinación superior a 60° de la horizontal. Estas se agrupan en seis tipos de orientaciones en función del ángulo formado por el norte geográfico y la normal exterior de la fachada (medido en sentido horario) que está representado por el símbolo α.

4 Medianeras: cerramientos que colindan con otros edificios ya construidos. Nota: si un edificio se construye con posterioridad a un cerramiento colindante, esta pasa a denominarse “fachada” en lugar de medianera.

5 Particiones interiores: todos los elementos constructivos (tanto horizontales como verticales) que delimitan el interior del edificio en diferentes habitáculos.

6 Cerramientos en contacto con el terreno: todos los cerramientos que no están incluidos en los anteriores y que están en contacto con el terreno.

Nota

El cerramiento del garaje no se considera parte de la envolvente térmica del edificio debido a que este cerramiento exterior limita con una zona no habitable del exterior.

Actividades

3. Realizar un plano de la vivienda propia e identificar sobre él las distintas partes que conforman su envolvente térmica:

1 Cubiertas y suelos.

2 Fachadas y medianeras.

3 Particiones interiores.

4 Cerramientos en contacto con el terreno.

Aplicación práctica

A partir del siguiente plano donde se representa el perfil de un edificio residencial, indique sobre el mismo los distintos cerramientos y particiones interiores que ayudan a definir la envolvente térmica. Indique además las zonas habitables y no habitables.

Solución

Sobre el dibujo se representan las siglas de los distintos cerramientos y particiones que son aclarados en la tabla adjunta.

3.3. Transmitancia térmica

La transmitancia térmica (U) es la cantidad de calor que puede atravesar una ventana. Esta cantidad se medirá por tiempo, área y diferencia de temperatura entre los elementos en los que se sitúa. Vendrá expresada en vatios/superficie por temperatura (W/m²K).

Importante

El aislamiento será mejor a menor valor de la transmitancia térmica (U).

Para no ocasionar descompensaciones entre las calidades térmicas en los diferentes espacios de un edificio, cada cerramiento, o bien la partición interior que forme parte de la envolvente térmica, tendrá un valor de transmitancia térmica que no deberá sobrepasar los siguientes parámetros. Estos valores estarán en función de la zona climática en la que se ubique el edificio.

Definición

Zona climática

Zona en la que se ubica un municipio. El concepto de zona climática será desarrollado con mayor profundidad en un apartado posterior.

3.4. Condensaciones

Dentro de los diversos factores que deben conocerse para determinar la cuantificación energética de un edificio está la determinación de los condensados.

El fenómeno de los condensados es un desagradable proceso que sucede en determinadas ocasiones en el interior de los cerramientos de un edificio. Estas condensaciones ocurren debido a diversos factores como son la temperatura exterior del edificio, la interior, la humedad relativa y sobre todo por el material empleado en la construcción de los cerramientos.

El proceso de condensación se origina debido a que, para cada temperatura, el aire acepta una cantidad limitada de agua. Cuando esta cantidad es superada, el aire empieza a soltar agua como si fuera una esponja. Aparece entonces la condensación, con la particularidad que se originará en primer lugar sobre las superficies más frías, es decir, sobre aquellos elementos que posean un coeficiente U más elevado.

Por otra parte, se define el concepto de humedad relativa del aire como la relación que guarda la cantidad de agua que tiene el aire en una determinada temperatura y la máxima que aceptaría a esa misma temperatura.

En el caso de que la humedad relativa sea del 100%, se estará en el punto de rocío y surgirá el fenómeno de la condensación.

A continuación, se realiza una clasificación de los diferentes tipos de condensaciones.

Importante

A temperaturas más elevadas del aire, mayor cantidad de agua puede retener. La probabilidad de que aparezcan condensados es mayor cuanto mayor sea la humedad del ambiente y menor la temperatura interior.

Actividades

4. Indicar un proceso natural de condensación y describir cómo se origina.

Condensaciones superficiales

Responsables de la formación de condensados sobre los cerramientos y las particiones interiores. Es la principal causa del origen de moho sobre estos.

Para evitar su formación en las superficies que son susceptibles de absorber una cierta cantidad de agua que pudiera deteriorarlas, se controlará la humedad relativa de modo que sea inferior al 80%.

Para su cálculo, se tomará por defecto una temperatura interior de 20 °C para el mes de enero.

Nota

Para no tomarse este dato por defecto, se deberá calcular la humedad relativa mediante el procedimiento descrito en el apartado G del Documento Básico de Ahorro Energético (HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE).

Seguidamente, se procederá a conocer el factor de temperatura de la superficie interior de un cerramiento (f_RSi) mediante la siguiente expresión matemática:

Donde:

1 U: representa la transmitancia de los cerramientos.

Para comprobar que se cumplen con las especificaciones de la limitación de demanda energética, se comparará el valor de la temperatura de la superficie interior con otro valor considerado como mínimo según la zona climática del edificio e indicado en la siguiente tabla.

Nota

Tendrán que comprobarse las particiones interiores que estén ubicadas junto a espacios no habitables donde se prevea poca producción de vapor de agua. Se incluyen además los cerramientos y los suelos en contacto con el terreno.

Condensaciones intersticiales

Son las responsables de la formación de condensados en el interior de los elementos que forman parte de las particiones interiores y los cerramientos. Estos condensados pueden causar el deterioro de los elementos constructivos y acortar su vida útil.

De igual manera, se buscará controlar las condensaciones intersticiales en los cerramientos y las particiones interiores. Así, se controlarán las prestaciones térmicas de los materiales y un posible deterioro de los mismos.

Para su cálculo, se tomará por defecto una temperatura interior de 20 °C durante todo el año y una humedad relativa que irá función de la clase de higrometría del espacio en estudio.

Nota

Para no tomarse este dato por defecto, se deberá calcular la humedad relativa mediante el procedimiento descrito en el apartado G del Documento Básico de Ahorro Energético (HE) del Código Técnico de la Edificación (CTE).

Para cerciorarse de que no se forman condensaciones intersticiales, se deberá verificar que la presión de vapor en la superficie de los cerramientos es inferior a la presión de vapor de saturación. Para ello se deberá conocer la distribución de temperaturas, las presiones de vapor y las presiones de vapor de saturación.

Para proceder al cálculo de esta limitación se deberá hacer uso de algún programa informático, ya que sus cálculos, aunque no muy complicados, sí son algo engorrosos y necesitan tener una base de datos sobre presiones de vapor y presiones de vapor de saturación.

Actividades

5. Indicar las principales características de una clase higrométrica 3 y 4. Realizar un mapa conceptual de los condensados y sus tipos.