Calificación energética de los edificios. ENAC0108

3.5. Permeabilidad al aire

La permeabilidad al aire tiene como objetivo realizar una clasificación de las carpinterías instaladas en los huecos, ya sean ventanas, puertas o lucernarios, en función de la cantidad de aire que atraviesa el cerramiento si está cerrado. Esta medida se realiza con una sobrepresión de 100 Pa.

Definición

Pascal

Unidad de medida de presión en el Sistema Internacional. Se define como la fuerza que ejerce 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado.

Actividades

6. Buscar información en Internet y realizar una clasificación de las distintas clases de carpinterías que existen en el mercado para instalar en huecos.

Para el cálculo de este proceso, se tomará como guía la norma UNE-EN 12207:2000. No obstante, su valor irá en función del clima de la zona donde se ubique el edificio. Para ello, se deberán tener en consideración las indicaciones de la zona climática.

Como guía, se indican a continuación los valores límite de la permeabilidad al aire según la zona climática:

La norma UNE-EN 12207 muestra sobre una gráfica las diferentes infiltraciones que pueden originarse según la presión del viento y el caudal del mismo medido en m³.

Así, un determinado cerramiento que ha sido sometido a ensayo pertenecerá a una clase siempre y cuando su permeabilidad no sobrepase los valores determinados. De este modo, un cerramiento puede clasificarse desde clase 4 (menor grado de permeabilidad) a clase 0 (sin ensayar).

Nota

Para las clases 4 y 3, la presión de ensayo es de 600 Pa. Para la clase 2 de hasta 300 Pa y para la clase 1 de hasta 150 Pa.

Aplicación práctica

Se desea conocer qué permeabilidad posee una ventana que va a instalarse en una vivienda; y para ello, se hará uso de la siguiente gráfica. Determine, para un valor de presión de 100 Pa, en qué clase está encuadrado dicho cerramiento.

Solución

Para un valor de la presión de 100 Pa puede observarse que la ventana quedará clasificada como de clase 4 (la máxima permeabilidad) siempre que no sobrepase una infiltración de 3 m³/h.

4. Determinación de la zona climática

Este procedimiento podrá realizarse de dos modos a elección del técnico competente en la materia. Se puede calcular la zona climática a partir de datos ya tabulados, o bien trabajar a partir de registros contrastados de la zona donde está el edificio sobre el que se va a trabajar.

4.1. A partir de datos tabulados

Para determinar la zona climática de cualquier localidad en la que se va a trabajar se tendrá en consideración la diferencia de altura que exista entre la localidad en la que esté el edificio y la altura de referencia a la que se encuentra la capital de la provincia.

Si esta diferencia de altura es menor de 200 m o la localidad se encuentra a una altura inferior a la de referencia, se tomará como dato para nuestro proyecto la zona climática que corresponde a la capital de provincia.

Para ello se tomará como referencia la tabla incluida en el apéndice 1 del presente manual y extraída del apéndice D del Documento Básico Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación. A modo de ejemplo, se utilizarán varios valores extraídos de la misma para conocer su funcionamiento:

Ejemplo

A partir de los siguientes datos, determinar qué zona climática corresponde a cada municipio:

1 Albacete.

2 Cumbres Mayores (Huelva).

Observando los datos indicados en la tabla, se ve que Albacete posee una zona climática D3.

Por otra parte, Cumbres Mayores no está incluida en la tabla. Es por ello que habrá que fijarse en el valor de la capital de provincia, en este caso Huelva. Así, consultando la documentación necesaria, se ve que Cumbres Mayores posee una altitud de 700 metros y Huelva de 50 metros. Por consiguiente, se trata de un desnivel entre ellas de 650 metros. Luego, fijándose en la parte derecha de la tabla, se buscará el desnivel encuadrado en ≥600 <800, indicando la zona climática C1.

Aplicación práctica

Haciendo uso de la tabla incluida en el apéndice 1, ¿sabría indicar la zona climática correspondiente a las siguientes localidades?

1 Málaga.

2 Montejícar.

SOLUCIÓN

Haciendo uso del apéndice 1, puede identificarse a Málaga como una zona climática A3.

Por su parte, Montejícar se encuentra a 1.140 m de altitud. Tendrá que hacerse uso de la parte de la derecha de la tabla, donde se tiene en consideración el desnivel existente entre la localidad de referencia y donde se ubica el edificio. Por tanto, posee una zona climática E1.

4.2. A partir de datos contrastados

Este procedimiento a seguir se realizará únicamente para aquellos casos en los que se disponga de unos registros climáticos bien contrastados tanto en invierno como en verano.

1 El procedimiento de trabajo será el siguiente:

2 Se calculará la severidad climática en la estación de invierno.

3 Se calculará la severidad climática en la estación de verano.

Una vez obtenidos ambos datos, se determinará la zona climática localizando los dos intervalos donde se superponen ambas severidades. Para ello se hará uso de la siguiente tabla:

Severidad climática de invierno (SCI)

Para conocer el valor de la severidad climática se combinarán los grados-día y la radiación solar de la localidad, de manera que se pueda comprobar que, si dos localidades tienen la misma severidad climática en invierno, la demanda energética de calefacción de un mismo edificio será igual en ambos lugares. Este proceso de razonamiento puede llevarse a cabo del mismo modo para la estación verano.

El valor de SCI puede calcularse de dos formas según los datos de los que se disponga:

1 La primera de ellas se basa en los datos de grados-día de invierno y la radiación global acumulada. Con estos datos se aplicará la siguiente ecuación matemática:Donde las letras a, b, c, d, e y f representan una serie de parámetros fijos indicados a continuación:

Donde:

1 GD: representa la media de los grados-día de invierno en base 20 para los meses de enero, febrero y diciembre.

2 Rad: representa la media de la radiación global acumulada para los meses de enero, febrero y diciembre empresada en kW h/m2.

 

1 La segunda opción de cálculo se realizará a partir de los grados-día de invierno y el ratio entre número de horas de sol y el número de horas de sol máximas. Para ello se hará uso de la siguiente expresión matemática:Donde las letras a, b, c, d y e representan una serie de parámetros fijos indicados a continuación:

Donde:

1 GD: representa la media de los grados-día de invierno en base 20 para los meses de enero, febrero y diciembre.

2 n/N: representa el número de horas de sol y el número de horas de sol máximas sumadas cada una de ellas por separado para los meses de enero, febrero y diciembre.

Una vez realizados los cálculos, se hará uso de la siguiente tabla, que establece cinco categorías en función del valor obtenido:

Severidad climática de verano (SCV)

De igual modo que para el caso anterior, el cálculo de la severidad para la estación de verano podrá realizarse de dos modos dependiendo de los datos que se conocen:

1 La primera de ellas se basa en los datos de grados-día de invierno y la radiación global acumulada.Donde las letras a, b, c, d, e y f representan una serie de parámetros fijos indicados a continuación:

Donde:

1 GD: representa la media de los grados-día de verano en base 20 para los meses de junio, julio, agosto y septiembre.

2 Rad: representa la media de la radiación global acumulada para los meses de junio, julio, agosto y septiembre en kW h/m2.

1 La segunda opción de cálculo se realizará a partir de los grados-día de verano y el ratio entre número de horas de sol y el número de horas de sol máximas. Para ello se hará uso de la siguiente expresión matemática:Donde las letras a, b, c, d y e representan una serie de parámetros fijos indicados a continuación:

Donde:

1 GD: representa la media de los grados-día de invierno en base 20 para los meses de enero, febrero y diciembre.

2 n/N: representa el número de horas de sol y el número de horas de sol máximas sumadas cada una de ellas por separado para los meses de enero, febrero y diciembre.

Del mismo modo que antes, realizados los cálculos, se hará uso de la siguiente tabla donde, según los valores obtenidos, se establecerán cuatro divisiones:

Mediante combinaciones de las cinco divisiones del SCI y las cuatro del SCV se pueden obtener 20 combinaciones correspondientes a las 20 zonas climáticas distintas a nivel mundial. De ellas, únicamente se tomarán en consideración las 12 zonas que corresponden a las zonas climáticas en las que se localizan las poblaciones españolas.

Así, se establecerán en la anterior tabla las zonas climáticas donde la letra corresponderá a la severidad climática de invierno y un número correspondiente a la severidad climática en verano. No obstante, en la imagen anterior puede observarse que faltan algunas combinaciones. Esto se debe a que:

1 Las zonas A1 y A2 tendrán las mismas condiciones que la zona climática A3.

2 Las zonas B1 y B2 tendrán las mismas condiciones que la zona climática B3.

3 Las zonas E2, E3 y E4 se considerarán como si estuvieran en la zona climática E1.

5. Procedimiento de verificación

Para realizar un adecuado estudio se deberán comprobar las siguientes aplicaciones teniendo en consideración que en el proyecto se elegirá uno de los procedimientos alternativos de comprobación: la opción simplificada o la opción general.

En ambas opciones se limitará la presencia de condensaciones en la superficie y en el interior de los cerramientos, así como la limitación de pérdidas energéticas originadas por las corrientes de aire que procedan del exterior. Estas circunstancias deberán darse bajo condiciones normales de utilización del edificio.

5.1. Opción simplificada

Está basada en un control indirecto de la demanda energética de un edificio que será rehabilitado o bien de nueva construcción. Para ello se limitarán los parámetros característicos de los cerramientos y los habitáculos interiores que forman parte de su envolvente térmica. Para ello se controlará la transmitancia térmica U y el factor solar modificado F.

Definición

Transmitancia térmica

Flujo de calor entre los dos lados del elemento que se está estudiando. Se expresa en W/m² K.

Este factor solar modificado se describe como el producto de dos términos que se describen a continuación:

1 Factor solar: se indica mediante la división entre la radiación solar que incide normalmente sobre el edificio a través del acristalamiento y la radiación que se introduciría si se pusiera un hueco totalmente transparente en lugar del acristalamiento.

2 Factor de sombra: es la cantidad de radiación que incide sobre un hueco y que no es bloqueada por la presencia de algún obstáculo de la fachada.

Además, se deberá limitar la presencia de condensaciones tanto sobre la superficie como en el interior de los cerramientos. Otra de las limitaciones de parámetros que se deberá controlar será la entrada de aire desde el exterior a través de huecos y lucernarios.

Definición

Lucernario

Ventana situada en el techo o la parte superior de una pared y utilizada para proporcionar luz al interior de un habitáculo.

Para finalizar, se deberá controlar la transmisión de calor entre los habitáculos calefactados y los que no son necesarios calefactar

Esto se comprobará realizando una comparativa entre los valores obtenidos mediante procedimientos de cálculo y los valores límite permitidos.

Recuerde

Para aplicar este tipo de opción el edificio deberá ser de nueva construcción o rehabilitado.

Actividades

7. Explicar brevemente en qué consiste el modelo de opción simplificada.

8. Buscar información sobre los distintos cerramientos y la transmitancia térmica que ofrecen.

Aplicación de la opción simplificada

Este tipo de opción se podrá llevar a cabo cuando se cumplan dos circunstancias en el edificio:

1 Que la superficie de los huecos en cada una de las fachadas sea inferior al 60% de la superficie de dichas fachadas. De manera excepcional, en casos donde la cubierta de una de las fachadas sea inferior al 10% del área total de las fachadas del edificio, se aceptará una superficie de huecos superior al 60%.

2 Que la superficie de los lucernarios sea inferior al 5% de la superficie total de la cubierta.

Estarán excluidos los edificios cuyos cerramientos los formen otras soluciones constructivas llamadas no convencionales, como los muros Trombe.

Nota

El muro Trombe es un tipo de cerramiento que realiza el calentamiento del interior de un edificio haciendo uso de la energía solar. Su estructura se compone de una hoja de fábrica interior, una cámara de aire y un acristalamiento exterior. En él, la circulación del aire se produce de modo natural o forzado.

Parámetros característicos medios

Para llevar a cabo la comprobación de la limitación de la demanda energética del edificio se determinarán los valores de los siguientes parámetros (hay que aclarar que las dimensiones de las áreas de los cerramientos que se utilizarán en estos cálculos se tomarán desde el interior del edificio):

1 Transmitancia media de suelos Usm.

2 Transmitancia media de cubiertas Ucm. Nota: se deberán incluir el promedio de la transmitancia de los lucernarios UL y los puentes térmicos integrados en cubierta UFC.

3 Factor solar modificado medio de lucernarios de cubiertas FHM.

4 Factor solar modificado medio de huecos de fachadas FHM para cada orientación.

5 Transmitancia media de huecos de fachadas UHM para cada una de las orientaciones.

6 Transmitancia media de cerramientos en contacto con el terreno UTM.

7 Transmitancia media de muros de fachada para cada orientación UHM. Nota: se deberán incluir los puentes térmicos integrados en la fachada; por ejemplo, los pilares en fachada UPF2 y la caja de persianas cubierta UPF3.

Para el cálculo de los parámetros característicos de los cerramientos y las particiones interiores de los edificios se calcularán las zonas de baja carga interna y las zonas de alta carga interna tal y como se indica en el apéndice E del Código Técnico de la Edificación en el Documento Básico de Ahorro Energético (CTE-DB).

5.2. Opción general

Basada en la comprobación de la demanda energética del edificio, utiliza para ello la comparativa con la demanda que ejerce otro edificio que se tomará como referencia. Tiene tres objetivos que se indican a continuación:

1 Limitar la demanda de energía del edificio de un modo directo mediante el uso de un método de cálculo (será estudiado más adelante en este apartado).

2 Limitar la presencia de condensados en la envolvente térmica.

3 Limitar las infiltraciones de aire.

Las carpinterías destinadas a ocupar los huecos de los espacios habitables, ya sean las ventanas, las puertas o los lucernarios de los cerramientos, se caracterizan por tener cierta permeabilidad al aire.

Nota

La permeabilidad dependerá del clima de la localidad, es decir, de la zona climática.

Esta permeabilidad al flujo de aire se mide con una sobrepresión de 100 Pa y deberá tener un valor inferior según unos valores tabulados en cada zona climática.

Sabía que...

La única condición para poder realizar esta opción general es que se construya un edificio con técnicas constructivas innovadoras cuyos datos no puedan ser introducidos en un programa informático.

Aplicación de la opción general

Esta aplicación se empleará únicamente en aquellas construcciones que se realicen mediante técnicas constructivas innovadoras y que impiden que se pueda introducir sus datos en los programas informáticos correspondientes. No obstante, si se utilizan este tipo de construcciones, se deberán justificar las medidas de ahorro energético realizadas.

Especificaciones del método

Para el cumplimiento de este método se calculará hora a hora el comportamiento térmico del edificio; es por ello que se tendrán en consideración las solicitaciones tanto externas como internas. Su desarrollo tendrá diversos aspectos a tratar:

1 Estudio de las solicitaciones exteriores de radiación solar sobre los cerramientos de la envolvente. Nota: la solicitación es el tipo de acción o fenómeno externo que afecta a una estructura y que necesita ser tenido en cuenta en los cálculos estructurales.

2 Definición de las sombras originadas sobre huecos por elementos de la propia fachada.

3 Estudio de ganancias y pérdidas de la transmisión de calor por conducción a través de cerramientos y huecos.

4 Limitación de condensaciones tanto superficiales como intersticiales.

5 Transmisión de la radiación solar a través de las superficies semitransparentes.

6 Se valorará la ubicación de persianas y cortinas exteriores haciendo uso de los coeficientes correctores del factor solar y la transmitancia térmica del hueco.

7 Conocimiento de las infiltraciones a partir de la permeabilidad a través de las ventanas.

8 Se considerará la ventilación en términos de renovaciones/hora.

9 Conocimiento del efecto de la carga interna.

10 Estudio sobre el comportamiento a temperatura controlada o libre de los espacios.

11 Conocimiento del acoplamiento térmico entre las zonas próximas al edificio que poseen niveles térmicos distintos.

Programas informáticos de referencia

Para llevar a cabo el proceso de cálculo de la opción general se optará por el uso de programas informáticos oficiales, o bien desarrollados al efecto, que realizarán todos los aspectos mencionados anteriormente. El técnico únicamente deberá saber qué parámetros ha de introducir en cada entrada. A continuación se explican algunos de los programas que se pueden encontrar:

1 LIDER: denominado Limitación de Demanda Energética, tiene la misma consideración que el Código Técnico de la Edificación. Es, por tanto, un programa oficial y de libre acceso para todas las personas.

2 Programas propios desarrollados por empresas del sector de las ingenierías: con este fin, cualquier programa informático que se desarrolle deberá ser validado con el procedimiento que se establece para su reconocimiento según se indica en el CTE.

Actividades

9. Buscar información sobre los distintos programas informáticos que se utilizan para realizar el cálculo de la opción general.