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 2 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 3 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 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. 5 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 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. 6 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 7 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 ‐ ‐ III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 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 9 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 10 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. III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 11 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] III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 12 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 13 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 14 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 III Congreso sobre Estrategias para la Rehabilitación Energética 28-29 Octubre 2015, Madrid. de Edificios (ERE2+) 15 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! termica@euskadi.eus www.euskadi.net/LCCE 16