La envolvente térmica de un edificio es la piel o dermis del mismo, la capa más externa que define los límites entre el exterior y el interior. Este límite entre espacios habitables y no habitables está conformado por distintos elementos que deben cumplir unas prestaciones mínimas según la normativa en vigor en cada lugar.
Qué es la envolvente, principios generales
El aislamiento de un elemento constructivo está vinculado a tres mecanismos que usa la naturaleza para transferir calor:
- la conducción
- la convección
- la radiación
Las soluciones constructivas para la envolvente de un edificio se deben basar en estos tres principios para realizar un aislamiento efectivo.
Tanto los sistemas empleados como los materiales son fundamentales para lograr los objetivos de confort y aislamiento de las condiciones exteriores planteados en el proyecto de una edificación. Los factores a regular son la temperatura, la humedad y la ventilación.
Normativa sobre la envolvente térmica
En España, el Código Técnico de la Edificación define en los objetivos del Documento Básico correspondiente al Ahorro de Energía (CTE DB-HE) que en este caso la función de la envolvente es limitar la demanda energética que se necesita para conseguir el bienestar térmico deseado (que será función del uso del edificio y del clima local) para unas características dadas «de aislamiento e inercia, permeabilidad al aire y exposición a la radiación solar». Se marcan los parámetros a controlar y se establecen rangos aceptables dependiendo de la zona climática.
La legislación en otros países suele establecerse en este sentido, dividiendo el territorio en zonas según la radiación solar recibida, estableciendo unos mínimos para los distintos elementos y proponiendo soluciones constructivas para la envolvente de edificios.
Algo que es usual en todas las normativas internacionales y nacionales y que tienen como objetivo la reducción de energía en los edificios son:
- Evitar grandes diferencias en confort térmico entres los distintos espacios de una vivienda o local, limitando así una transferencia de calor entre esos recintos.
- Cuando se realicen reformas importantes (en España el 25% de la superficie total de la envolvente térmica) o se cambie su uso se deben recalcular el aislamiento del edificio para que no desperdicie energía.
A continuación se estudia las características de los cerramientos (fachadas, paredes, suelos, ventanas) que deben exigirse según la normativa española.
Determinar la zona climática del edificio
Para la realización de cualquier cálculo relacionado con la envolvente térmica de los edificios, es necesario conocer la zona climática donde se encuentra la ciudad donde está el local o vivienda a climatizar.
Esta tabla que proviene del Código Técnico limitará el valor de la transmitacia térmica de los cerramientos y particiones interiores en los edificios. Además la zona climática limita la demanda energética del edificio a unos valores máximos.
La transmitancia (U) indica la capacidad de aislamiento de un material, junto con la resistencia térmica que es su inversa (R)
R = 1/U
La resistencia térmica de una crecimiento es la oposición de esta al paso del frío o el calor
Se diferencia entre envolvente térmica y particiones interiores a la hora de introducir límites en los valores de transmitancia.
Tiene lógica, ya que el aislamiento para un muro exterior no puede ser igual que el de una medianería.
Estos son los valores máximos para las envolventes y en las siguientes tablas se limitan para particiones interiores según sea del mismo local o vivienda (mismo uso) o una medianería o separación entre espacios distintos (por ejemplo 2 viviendas diferentes)
Vapor de agua en las envolventes y las condensaciones
El vapor de agua es un gas inodoro e incoloro presente en el aire en cantidades muy diferentes y sus efectos sobre la envolvente de un edificio son considerables.
El mejor modo de definir el vapor de agua en el aire es mediante la humedad relativa.
La humedad relativa se puede aumentar de manera sencilla en un espacio cerrado, bañándose, hirviendo agua, respirando. Si se aumenta hasta el 100 %, como ocurre en las saunas, el aire con puede contener más vapor y parte de él se empieza a condensar en paredes y ventanas.
Otra forma de aumentar la humedad relativa es reducir la temperatura de un espacio sin dejar escapar el aire. Mientras la temperatura disminuye, la masa de vapor de agua en el aire es la misma, pero la capacidad del aire para contenerla disminuye y por lo tanto aumenta la humedad relativa. Si se continua disminuyendo la temperatura se alcanza una temperatura conocida como el punto de rocío, donde el aire llega al 100 % de humedad relativa. A partir de aquí cualquier reducción de temperatura hace que el vapor de agua forme gotitas de niebla en el aire.
El vapor de agua en el aire ejerce una presión de gas parcial conocida como presión de vapor. A mayor humedad que contiene el aire más alta es la presión de vapor. Esta presión lleva al vapor de agua a dilatarse en zonas de presión más baja para buscar así un equilibrio.
Así en una pared el vapor de agua del aire húmedo se dirige para equilibrarse hasta el lado seco para equilibrar la presión de vapor. La temperatura de la envolvente es diferente en su interior en función de los materiales que la compongan. El problema existe cuando a lo largo de las capas de la pared el aire llega al punto de rocío, provocando condensaciones de agua que traen como consecuencia humedades.
La mejor solución es colocar una barrera contra el vapor los más cerca posible de la principal capa de aislante y el lado caliente (el exterior o el interior en función del clima del sitio).
Puentes térmicos
La envolvente térmica no es uniforme y cuando cambia de material, de espesor o cuando la conductividad térmica es entre los materiales empleados se produce un cambio en la uniformidad de las resistencia térmica, ese es el lugar donde existe un puente térmico.
UNE-EN ISO 10211 lo define como aquella zona del crecimiento donde la resistencia térmica cambia debido a:
- Penetraciones parciales o totales de materiales de diferente conductividad térmica en el cerramiento de un edificio.
- Cambio en los espesores.
- Diferencia entre areas externas e internas, en lugares como juntas entre techos, suelos o paredes.
Son lugares propensos para que existan problemas de humedad debido a las condensaciones superficiales que se producen y zonas donde se puede producir una transferencia de calor no deseado entre el exterior y el interior disminuyendo la eficiencia energética del edificio en su conjunto.
Según el Código Técnico de la Edificación existen cinco lugares principales donde existen puentes térmicos:
- Integrados en los cerramientos: pilares, contornos de huecos, cajas de persianas.
- Encuentros de cerramientos: entre forjados, cubiertas y cimentaciones.
- Esquinas.
- Voladizos o balcones.
- Encuentros de tabiques interiores con cerramientos exteriores.
En este documento de apoyo del HE-3 de ahorro de energía se establecen métodos de cálculo para los puentes térmicos y las condensaciones superficiales que se pueden producir en los edificios.
Rotura de puente térmico
Hay que evitar que el calor se transmita y una de las mejores estrategias es colocar un material que no conduzca el calor, o lo que es lo mismo un aislante, con lo que se reducen las perdidas de energía.
Habitualmente se ha asociado la rotura de puente térmico con las ventanas y carpinterías porque son los lugares donde son más evidentes la formación de condensación y la pérdida de calor. Es un error no tener en cuenta los cantos de forjado, los pilares y las vigas.
Fuentes:
Ponencia sobre los puentes térmicos. Abajo el vídeo de la ponencia.
Donde se tramita el certificado de eficiencia energética
Perspectives of double skin façade systems in buildings and energy saving
Innovation in Solar Building Skins & Energy Efficiency Towards Sustainable Buildings
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