Acristalamientos eficientes en proyectos de rehabilitación

Transcripción

1 Artículo Acristalamientos eficientes en proyectos de rehabilitación Eduardo DE RAMOS VILARIÑO Dtr. del CITAV SAINT-GOBAIN CRISTALERÍA De todos es conocido que uno de los aspectos más importantes que hoy relacionamos con la sostenibilidad de nuestros núcleos urbanos y con la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero es la rehabilitación de nuestro parque edificatorio con criterios de eficiencia energética S i consideramos que en torno al 40 % del consumo de energía se debe al sector de la edificación y que esto puede suponer aproximadamente la cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero tenemos delante de nosotros una inequívoca fuente de importantes ahorros potenciales en ambos conceptos. Evidentemente los medios para la reducción de emisiones pueden platearse a través de diferentes estrategias, pero cualquier energía por limpia y renovable que sea, requiere unos medios de producción, un transporte y unos equipos para su utilización. Todo ello supone equipos e infraestructuras que es necesario producir y mantener. Por tanto parece lo más racional que la base de cualquier estrategia pase por una reducción de la demanda como primer paso, seguido de la utilización de equipos eficientes y finalmente el consumo de la energía necesaria se realice a partir de fuentes renovables. Fig. 1 Fig. 1.- Uso racional de la energía. Tríada energética. Esta reducción de la demanda, en el caso de la edificación, pasa por la mejora de las prestaciones de la envolvente de los edificios optimizando sus características de aislamiento térmico para evitar las pérdidas energéticas tanto en calefacción como en refrigeración. Si consideramos que los huecos acristalados, ventanas, balcones y puertas de terrazas, son a priori los elementos térmicamente más débiles de la envolvente en el sector residencial podemos adelantar la repercusión que un correcto tratamiento de los mismos puede tener sobre el comportamiento energético del edifico. Fig. 2. Fig. 2.- Pérdidas energéticas a través de las ventanas. Por otra parte no podemos olvidar que, a diferencia del muro opaco, los cerramientos acristalados son, en cierto grado, transparentes a la radiación solar y con ello fuente de aportes energéticos que en épocas estivales pueden ocasionar recalentamientos indeseados del interior de las viviendas reduciendo el nivel de confort o incrementando el consumo energético de las instalaciones de climatización. El control adecuado de estos aportes solares en equilibrio con el aislamiento térmico ofrecido definirá el balance energético anual que permitirá mantener las condiciones de confort optimizando los consumos energéticos. Fig. 3. El impacto que sobre el comportamiento energético del edificio, tanto en condiciones de invierno como en las de verano, tiene el acristalamiento es mucho mayor en el sector terciario al encontrarnos con fachadas ampliamente acristaladas y edificios de alta carga interna. En Fig. 3.- Fachada de control solar en edificio rehabilitado. estos casos los aportes solares a través del acristalamiento y el efecto invernadero que se produce van a ser fundamentales en el consumo energético en aire acondicionado necesario para mantener las condiciones interiores. Es en estos casos donde los acristalamientos de control solar y alta selectividad permiten minimizar la demanda sin renunciar a los aportes de luz natural y grandes espacios acristalados. Los acristalamientos existentes hoy en día, conocidos como vidrios de capa, mejoran las capacidades de aislamiento y control solar permitiendo reducir fuertemente las pérdidas a través de los mismos hasta niveles en muchos casos desconocidos. Aislamiento Térmico La capacidad de aislamiento térmico de un acristalamiento está definida por su transmitancia térmica o valor U, expresada en W/m²K, siendo más aislante cuanto menor es el valor U. Este valor nos indica el paso de energía a través del paramento de vidrio por unidad de superficie y tiempo en función del salto térmico entre temperaturas interior y exterior, tanto en invierno como en verano. En régimen de invierno se producirán pérdidas de calefacción hacia el exterior más frío y en régimen de verano entradas de calor que reducirán el confort o requieren mayor consumo de aire acondicionado. RHBN 18

2 Los vidrios de capa denominados vidrios de Aislamiento Térmico Reforzado, vidrios ATR, incorporan una capa de baja emisividad sobre la superficie interna de uno de las hojas ensambladas en doble acristalamiento proporcionan niveles de aislamiento muy superiores al doble acristalamiento sencillo. Fig. 4. Fig. 4.- Fachada de control solar en edificio rehabilitado. Podemos estimar que en más de la mitad de los huecos de fachada del parque edificatorio se encuentran instalados vidrios sencillos, de una sola hoja, con escasa capacidad aislante. El valor de aislamiento atribuido a este tipo de acristalamiento es de 5,7 W/m²K permitiendo elevadas pérdidas de energía a su través. La instalación de dobles acristalamientos básicos, constituidos por dos vidrios separados por una cámara estanca de aire seco, como SGG CLI- MALIT nos permite duplicar la capacidad de aislamiento reduciendo al 50 % la transmitancia térmica del acristalamiento. Es decir nos permite alcanzar valores de transmitancia térmica que oscilan entre 3,3 W/m²K para cámaras de 6 mm y 2,7 W/m²K para cámaras de 16 mm. por encima de los 16 mm de cámara de aire se producen fenómenos de convección que hacen imposible mejorar la capacidad aislante de los mismos. La incorporación de vidrios de capa de baja emisividad en acristalamientos ATR, como los vidrios PLANITHERM o con PLANISTAR incorporados en dobles acristalamientos SGG CLIMALIT PLUS, reducen las pérdidas de energía de calefacción o refrigeración a través del cristal a menos del 50% de un doble acristalamiento básico alcanzando valores de U entre 2,6 W/m²K y 1,4 W/m²K. Esto significa una reducción superior al 75 % respecto al vidrio monolítico, sencillo, instalado hasta no hace muchos años de manera general y que incluso hoy está permitido en nuestro Código Técnico de la Edificación (CTE) en algunas zonas climáticas, Fig. 5. Fig. 5.- Funcionamiento de SGG PLANISTAR (vidrio ATR). La instalación de este tipo de acristalamientos, habituales en Europa y exigidos por las normativas de la mayoría de los países vecinos desde hace años, se ha potenciado en los últimos años como medida de ahorro y eficiencia energética en la edificación a través de numerosos Planes Renove de Acristalamientos y Ventanas, que han supuesto la renovación de acristalamientos en miles de hogares en prácticamente todas las Comunidades Autónomas. Fig. 6. Fig. 6.- Doble acristalamiento básico frente a una fuente de calor (luz halógena). Los niveles de aislamiento alcanzados con este tipo de acristalamientos de ATR pueden verse aún mejorados con la inclusión de gases de menor conductividad térmica en la cámara estanca delimitada por los vidrios de un acristalamiento ATR. La incorporación de gas argón permite reducir los valores de transmitancia térmica, para los vidrios bajo emisivos SGG PLANI- THERM o SGG PLANISTAR existentes hoy en día a valores de 1,0 W/m²K. Esta reducción adicional sobre los vidrios de ATR no es aconsejable sobre los dobles acristalamientos básicos ya que el sobre-coste de la incorporación del gas argón puede llegar a ser equivalente al de la incorporación de un vidrio bajo emisivo siendo la ganancia de asilamiento muy superior en el segundo caso. La incorporación de otros gases de menor conductividad térmica no es aplicable en la edificación debido al coste de los mismos. Fig. 7. Fig. 7.- Doble acristalamiento ATR frente a una fuente de calor (luz halógena): SGG CLIMALIT PLUS con PLANINTHERM 4S 4/16 ar 90%/4. Pero todavía puede aumentarse más la capacidad aislante de los acristalamientos. En determinadas situaciones pueden instalarse triples acristalamientos que dotados de dos vidrios de baja emisividad y gas argón en sus cámaras permiten alcanzar valores de U = 0,52 W/m²K, es decir por debajo de los 0,66 que el CTE exige para una zona climática D como por ejemplo Madrid. Fig. 8. Fig. 8.- Capacidad aislantete de los acristalamientos. Esta reducción, tanto en invierno como en verano es fundamental en las viviendas para aumentar los niveles de confort y ahorro, pero mucho más en los edificios no residenciales que tienen mayor consumo y cuya superficie acristalada es muy superior a la de una vivienda. En estos casos, las soluciones constructivas de fachadas ventiladas, basadas en dobles acristalamientos de ATR, que incorporan dobles pieles como estrategias para una mejora del aislamiento ofrecen un amplio abanico de posibilidades para resolver el cerramiento acristalado con elevados niveles de aislamiento térmico y acústico. Todo ello puede combinarse con vidrios de control solar SGGCOOL-LITE que ofrecen aislamiento térmico reforzado con una amplia gama de transmisiones luminosas permitiendo estéticas reflectantes para mantener el aspecto del edificio original o estéticas neutras, como un vidrio incoloro, y mayores aportes luminosos. Fig. 9. RHBN 19

3 2012 EUROFUTUR CLIMALIT PLUS 4S) En el sector terciario, donde las superficies acristaladas ocupan mayores porcentajes de fachada, es esperable mayor repercusión del acristalamiento. Fig. 11. Fig. 9.- Tipologías de acristalamientos y prestaciones. Como regla general, en una rehabilitación energética tanto en el sector residencial como en el terciario, debe instalarse el mayor aislamiento térmico, es decir un vidrio bajo emisivo de ATR y cámara lo mayor posible, 16 mm como máximo, acompañado de la protección solar más adecuada en función de la ubicación y la orientación de la fachada. La presencia de los vidrios de capa supone siempre, por la presencia de la capa, una reducción del factor solar y consecuentemente de los aportes solares gratuitos en invierno que en climatologías meridionales pueden ser significativos en algunas orientaciones. Sin embargo, considerando una reducción de transmitancia significativa y la amplia gama de productos existentes con diferentes factores solares, la ganancia en reducción de pérdidas es muy superior a la reducción de ganancias por aportes solares gratuitos. Fig. 10. Fig Vidrios ATR - Reducción de aportes solares compensados sobradamentepor reducción de las pérdidas energeticas. Los ahorros en calefacción pueden ser muy significativos pudiendo llegar a ser en torno al 30 % respecto a viviendas acristaladas con un vidrio sencillo o el 20% respecto a viviendas acristaladas con dobles acristalamientos básicos en carpinterías metálicas (Fuente: Estudio de la Mejora Eficiencia Energética por Renovación de Ventanas ANDIMAT Fig Estudio de la mejoras de la Eficiencia Energética por renovación de ventanas (Andinat, 2012). Un doble acristalamiento de ATR como es SGGCLIMALIT PLUS permite alcanzar un ahorro a lo largo de su vida útil estimado en más de 135 veces la energía necesaria para su fabricación sobre un vidrio sencillo, repercutiendo directamente sobre la factura energética del edificio y las emisiones asociadas. Control solar La entrada de sol por el acristalamiento es la fuente del recalentamiento de los espacios habitables en verano. La permeabilidad a la radiación solar en el espectro visible e infrarrojo de los acristalamientos supone la entrada de energía calorífica que puede llegar a suponer una importante disminución de confort o, para compensarla, un aumento de consumo energético en climatización. Tradicionalmente se ha luchado contra el recalentamiento indeseado y contra el efecto invernadero mediante la instalación de persianas exteriores, voladizos y toldos que proporcionan sombreamiento en las horas de insolación directa aunque ello supusiese la pérdida de aportes luminosos y el contacto visual con el exterior tanto para el sector residencial como para el terciario. Hoy, la instalación de vidrios de control solar como SGG COOL-LITE permite controlar los aportes energéticos producidos a través de las grandes superficies acristaladas que encontramos en las fachadas de algunos edificios. Los acristalamientos de control solar permiten reducir estos aportes sin que ello suponga renunciar a la vista a través de la ventana ni a reducciones sensibles de los aportes de luz natural. Fig. 12. Fig Fachada de control solar. Reflexión de energía La protección solar ofrecida por un acristalamiento está determinada por su factor solar. El factor solar representa el % de calor que entra a través del paramento acristalado con incidencia directa de la radiación solar. A menor factor solar mayor protección. Las capas de óxidos y compuestos metálicos depositadas sobre los vidrios en un espesor de unas decenas de manómetros, interfieren con las radiaciones solares modificando sus propiedades de transmisión y reflexión tanto luminosa como energética, además de la emisividad de su superficie. Así se obtiene n diferentes estéticas y una amplia gama de productos con diferentes niveles prestacionales en sus propiedades energéticas. Fig. 13. Fig Funcionamiento de vidrio de control solar. Para el sector no residencial, las posibilidades estéticas son muy variadas con los vidrios SGG COOL-LITE reflectantes plateados, verdes y azules, así como neutros de alta protección solar y los vidrios altamente selectivos que ofrecen altísimas protecciones solares acompañadas de elevadas transmisiones luminosas. En el análisis de la protección solar es fundamental considerar la orientación del RHBN 20

4 acristalamiento siendo los orientados entre el sureste y el oeste los más expuestos al sol y los que mayor protección necesitan. En este análisis es necesario contemplar el diferente comportamiento del vidrio frente a las distintas longitudes de onda de la radiación solar. Así, el vidrio es permeable en un porcentaje a la radiación infrarroja solar que penetra por el acristalamiento con longitudes de onda inferiores a 2500nm. Por encima de esta longitud de onda, lo que se conoce como infrarrojo lejano y que corresponde con la radiación a temperaturas habituales en nuestro entorno, el vidrio es opaco no permitiendo el paso a través. Esto es lo que produce un aumento de temperatura en el interior del habitáculo, conocido como efecto invernadero, que será necesario contrarrestar con un mayor consumo de energía de climatización. La protección solar se hace más necesaria cuanto mayor es el aislamiento del vidrio (bajo valor U) ya que la energía calorífica producida por la insolación directa se acumula cuanto mayor sea el aislamiento. Por ello es aconsejable contar con buenas protecciones solares, inferiores al 50%, en aquellos huecos que tengan orientaciones soleadas. En el sector terciario esta situación puede verse agravada por las carga internas del edificio que se suman a las entradas de aportes solares. En estos casos debe realizarse un estudio detallado de los aportes solares y de los niveles de protección adecuados. Las primeras estrategias de control solar mediante acristalamientos, además de los sombreamientos, estaban basadas en la instalación de vidrios de color que adecuadamente ensamblados en dobles acristalamientos permitían absorber parte del calor y reemitirlo hacia el exterior. Estas estrategias normalmente estaban acompañadas de una disminución de la transmisión luminosa del acristalamiento, buscando vidrios oscuros primando el control solar frente a la iluminación natural. Con la aparición de los vidrios de capa esta estrategia ha sido superada mediante la incorporación de vidrios reflectantes que ofrecen mayores prestaciones de control solar mediante la reflexión de un porcentaje de la energía incidente. Los acristalamientos SGG COOL-LITE ST y STB de control solar puro ofrecen distintas combinaciones de transmisión luminosa y factor solar. Desde productos altamente reflectantes dotados de factores solares en torno a 0,10 a vidrios de alta transparencia y factor solar moderado en torno a 0,50 y 0,60. La adecuada elección en función de las necesidades de luz y aportes solares puede siempre completarse con un vidrio de ATR que aporte la Fig Vidrio de control solar reflectante SGG COOL-LITE. reducción de transmitancia hasta los niveles más reducidos considerados., Fig. 14. Una segunda familia de vidrios de control solar corresponde a vidrios de capa, como SGG COOL-LITE K, que aportan sobre una misma capa las prestaciones de control solar y aislamiento térmico reforzado. Normalmente depositadas sobre vidrios incoloros, ofrecen amplias posibilidades de control solar reducido sin grandes reducciones de aportes luminosos. Es decir, es posible conservar un aporte luminoso importante a la vez que se alcanzan factores solares reducidos ofreciendo una selectividad moderada. La última generación de vidrios de capa de control solar son los conocidos como vidrios altamente selectivos o extremadamente selectivos. Este tipo de vidrios de capa permiten elevados controles solares con altos aportes de luz natural. Es decir impiden el paso de las radiaciones de longitud de onda correspondiente al espectro infrarrojo permitiendo el paso de gran parte de las radiaciones del espectro visible. Estos vidrios de alta selectividad, como el SGG COOL-LITE SKN o SGG COOL-LITE XTREME, presentan un aspecto muy neutro y una transparencia tan elevada que en ocasiones son difícilmente diferenciables de un vidrio sin tratamiento de capa. Así podemos encontrar acristalamientos que impiden la entrada del 60% de la radiación solar recibida con una disminución de transmisión luminosa en torno al 5% respecto a un doble acristalamiento tradicional a la vez que proporciona elevado asilamiento térmico. Fig. 15. (Mas información en: ) Fig Vidrio de control solar neutro SGG COOL-LITE UTE 5 KN. Otras estrategias para aumentar el control solar pasan por los vidrios serigrafiados que realizan una función de sombreado parcial impidiendo el paso directo de la radiación solar. Selectividad del acristalamiento El control solar ofrecido por un acristalamiento está íntimamente ligado a su transmisión luminosa. Normalmente un vidrio de control solar reduce el paso de la radiación solar en diferentes longitudes de onda modificando así la transmisión luminosa del acristalamiento. Cuando un vidrio es capaz de permitir el paso de una gran parte del espectro visible, correspondiente a la luz, e impide el paso de las longitudes de onda correspondientes al espectro infrarrojo, es decir energía, hablamos de vidrios selectivos o altamente selectivos. Fig. 16. Fig Funcionamiento de vidrio no selectivo. La selectividad de un acristalamiento suele definirse como el cociente entre su transmisión luminosa y su factor solar, proporcionando una referencia de la protección que ofrecen respecto a la cantidad de luz que dejan pasar Un doble acristalamiento incoloro permite un paso de luz en torno al 80% ofreciendo un factor solar de 725%. Es decir, su selectividad es prácticamente la unidad. Fig. 17. Los vidrios altamente selectivos poseen selectividades superiores a 1.5 y próximas a 2. El valor de la selectividad no puede RHBN 22

5 Fig Funcionamiento de vidrio de control solar altamente selectivo. superar un valor máximo fijado en torno a 2.37 que representa la situación teórica que se produciría si se rechaza toda la energía infrarroja y se deja pasar toda la radiación visible, es decir la luz. En esa situación teórica, cualquier reducción de energía supone eliminar parte de la luz que es portadora de esa energía. Fig. 18. Fig Vidrios de diferente selectividad en función de su transmisión luminosa y factor solar. Los acristalamientos altamente selectivos presentan altas transmisiones en el espectro visible y altas reflexiones en las longitudes de onda correspondientes al infrarrojo. La combinación de estos tres elementos en la rehabilitación, bien en el sector residencial bien en el sector terciario es la clave para un resultado óptimo. En cualquier caso hoy en día siempre es posible encontrar acristalamientos que ofrecen elevadas prestaciones de aislamiento térmico y factor solar sin renunciar a la ejecución de grandes huecos acristalados. Los acristalamientos realizados hoy en día en la rehabilitación de cualquier edificio no deberían superar valores de transmitancia de W/m²K, considerando los productos a instalar en función del factor solar deseado para alcanzar una protección adecuada en régimen de verano. Una rehabilitación energética siempre deberá considerar el tratamiento de los huecos como el elemento fundamental de la envolvente y a través del cual se ponen en Fig Edificio rehabilitado con vidrios de control solar frente a otro no rehabilitado con cerramientos sin control solar con numerosos equipos de climatización. juego los balances energéticos de aportes y pérdidas en las diferentes épocas del año. SAINT-GOBAIN CRISTALERÍA, S.L. Pº Castellana, 77 - Planta Madrid Telf Fax: