Nº INFORME 12_

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1 Nº INFORME 12_ CLIENTE PERSONA DE CONTACTO DIRECCIÓN OBJETO ALUMINIOS PEREZ SOTO, S.L. ELADIO PEREZ CAMÍN DEL FONTÁN, POL. IND. DE PORCEYO l PORCEYO -GIJÓN- (ASTURIAS) CÁLCULO Y SIMULACIÓN DEL COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN TÉRMICA «U» (UNE-EN ISO :2010) Razón Social: Fundación Tecnalia Research & Innovation Nº F-69 Reistro de Fundaciones del Gobierno Vasco CIF: G MUESTRA ENSAYADA FECHA DE RECEPCIÓN VENTANA DE PVC REF.: «SERIE 7500 FANTASIA» FECHA DE ENSAYO FECHA DE EMISIÓN Ainhoa Galparsoro Técnico Laboratorio Envolventes Arquitectónicas Construcción - Servicios Miuel Mateos Responsable Laboratorio Envolventes Arquitectónicas Construcción - Servicios * Los resultados del presente inorme conciernen, única y exclusivamente al material ensayado. * Este inorme no podrá ser reproducido sin la autorización expresa de FUNDACIÓN TECNALIA R&I, excepto cuando lo sea de orma íntera. TECNALIA RESEARCH & INNOVATION Área anardi, 5 E Azpeitia (Gipuzkoa) T T (International calls) Sede Social / Headquarters Parque Tecnolóico de San Sebastián Mikeletei Pasealekua, 2 E DONOSTIA SAN SEBASTIÁN (Spain) Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 1 DE 15

2 Índice 1. Antecedentes 3 2. Objetivos 4 3. Hipótesis de Cálculo 3.1 Método computacional Características de la muestra Proceso de cálculo del coeiciente 7 de transmisión térmica 4. Resultados 8 5. Transmisión en ventana completa Método de cálculo seún la norma 12 UNE - EN ISO : Anexo 14 Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 2 DE 15

3 1. Antecedentes El 19 de marzo se recibieron en TECNALIA, enviados por la empresa ALUMINIOS PEREZ SOTO, S.L., planos de secciones de periles de ventana con las siuientes reerencias: SERIE 7500 FANTASIA Lateral SERIE 7500 FANTASIA Nudo Central Se solicitó para estos periles el cálculo teórico del coeiciente de transmisión térmica mediante simulaciones seún la norma UNE EN ISO :2008 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas Cálculo de la transmitancia térmica Parte 2: Método numérico para los marcos». Para el cálculo de la ventana completa se empleará la metodoloía y los requerimientos reeridos en la norma UNE-EN ISO :2010 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas. Cálculo de la transmitancia térmica. Parte 1: Generalidades». Con echa 23 de abril de 2012, TECNALIA emite el presente inorme con los resultados obtenidos, detallados a continuación. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 3 DE 15

4 2. Objetivos El objetivo del presente inorme es caracterizar térmicamente los periles enviados por ALUMINIOS PEREZ SOTO, S.L.. Para ello se calculará el coeiciente de transmisión térmica de los mismos y se realizarán representaciones ráicas de las distribuciones de temperaturas y de lujos de calor resultantes del cálculo. La simulación se ha llevado a cabo seún la norma UNE EN ISO :2008 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas Cálculo de la transmitancia térmica Parte 2: Método numérico para los marcos». En el inorme se presenta el cálculo de una ventana completa incluyendo el vidrio, teniendo en cuenta el eecto borde de interacción entre el conjunto marco-hoja y el propio vidrio. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 4 DE 15

5 3. Hipótesis de Cálculo 3.1 Método computacional La simulación se ha realizado utilizando el prorama THERM 6, desarrollado en el Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Se trata de una herramienta inormática basada en el método de elementos initos para la resolución de la ecuación de transmisión de calor bidimensional. Esta herramienta computacional ha sido convenientemente testada mediante los ejemplos de cálculo propuestos por dierentes normativas, como UNE-EN ISO :2008 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas. Cálculo de la transmitancia térmica. Parte 2: Método numérico para los marcos», o UNE EN 1745:2002 «Fábrica de albañilería y componentes para ábrica. Métodos para determinar los valores térmicos de proyecto». El cálculo se realiza importando a THERM la sección correspondiente y creando sobre esta plantilla el modelo a simular mediante combinaciones de políonos. Es necesario deinir a continuación las propiedades de los materiales involucrados, así como las condiciones de contorno a aplicar. Con la inormación anterior, THERM realiza el mallado para el análisis por elementos initos y el cálculo de la transerencia de calor en el sistema simulado Características de la muestra La muestra a simular es un sistema marco- hoja correspondiente al lateral de la ventana y un sistema que representa el nudo central. Se enviaron representados en planos en ormato inormático. Los periles están constituidos principalmente de PVC con reuerzo de acero y juntas de EPDM. En el anexo se muestran las piezas de las secciones de los periles simulados, tal y como han sido enviadas por ALUMINIOS PEREZ SOTO, S.L. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 5 DE 15

6 Se adjuntan a continuación los valores de conductividad térmica de los materiales que han sido utilizados en el cálculo: Material λ (W/m K) PVC 0,17 Acero 50 Juntas de EPDM 0,25 Panel calibración 0,035 Tabla 1. Conductividad térmica de los componentes de los periles. Fuente: Norma UNE-EN 12524:2000, «Materiales y productos para la ediicación. Propiedades hirotérmicas. Valores de diseño tabulados». La emisividad de las supericies contiuas a cámaras de aire es iual a 0,9 (en ausencia de datos), seún la norma UNE-EN ISO :2008 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas Cálculo de la transmitancia térmica Parte 2: Método numérico para los marcos». A su vez, el rano del lujo de calor considerado en los huecos se ha representado por una conductividad equivalente λequi de acuerdo con la norma UNE-EN ISO :2008 «Comportamiento térmico de ventanas, puertas y persianas Cálculo de la transmitancia térmica Parte 2: Método numérico para los marcos». Esta conductividad térmica equivalente incluye el lujo de calor por conducción, convección y radiación y depende de la eometría del hueco y de los materiales colindantes. Las resistencias supericiales utilizadas son las que establece la norma EN ISO :2008 Anexo normativo B Resistencias Supericiales para Flujo de Calor Horizontal. Posición Exterior (Rse) m 2 K / W Interior (Rsi) m 2 K / W Normal (supericie plana) 0,04 0,13 Radiación/Convección reducida (en bordes o uniones entre dos supericies) 0,04 0,20 Tabla 2. Resistencias Supericiales para Flujo de Calor Horizontal Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 6 DE 15

7 Las temperaturas de los ambientes a ambos lados de los periles se han establecido en 20ºC en el lado interior, y en 0ºC en el exterior. Estos valores son los empleados en la normativa EN ISO de determinación experimental de las propiedades de transmisión térmica de ventanas. Desde un punto de vista teórico, estos valores no inluyen en el resultado inal, puesto que el valor de U se da por rado de dierencia, y el modelo realizado mantiene las propiedades térmicas de los materiales constantes a cualquier temperatura Proceso de cálculo del coeiciente de transmisión térmica La norma UNE EN ISO :2008 establece el procedimiento para calcular el coeiciente de transmisión térmica del marco. Dicha manitud se calcula para cada sección de acuerdo con la expresión: U = L 2D U b p b p (2) donde, - U : Coeiciente de transmisión térmica del marco, ( m K ) W 2. - L 2D : es el coeiciente de transmisión térmica lineal de la sección con el acristalamiento sustituido por un panel de calibración de iual espesor y conductividad térmica λ=0.035 W/mK. - U p : coeiciente de transmisión térmica en el centro del panel de calibración, ( m K ) W 2. - b p : lonitud visible del panel de calibración, ( m ). - b : lonitud proyectada del marco, ( m ). Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 7 DE 15

8 4. Resultados SERIE 7500 FANTASIA Lateral L 2D U p b p b U (W/mK) (W/m 2 K) (m) (m) (W/m 2 K) 0,39 1,26 0,19 0,09 1,6 Fi. 1: Distribución de temperatura y lujo de calor en el peril, junto con las escalas correspondientes. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 8 DE 15

9 SERIE 7500 FANTASIA Nudo Central L 2D U p b p b U (W/mK) (W/m 2 K) (m) (m) (W/m 2 K) 0,72 1,25 0,39 0,14 1,7 Fi. 2: Distribución de temperatura y lujo de calor en el peril, junto con las escalas correspondientes. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 9 DE 15

10 5. Transmisión en ventana completa A continuación se procede al cálculo del coeiciente de transmisión térmica, Uw, de la ventana completa. Se ha realizado el cálculo de transmisión para una ventana de dimensiones 1,23 x 1,48 m. A-A B-B E-E D-D Fi. 3. Ventana C-C La sección del peril de la ventana (A-A) corresponde: SERIE 7500 FANTASIA Lateral superior U = 1,6 W/m 2 K La sección del peril central (B-B) corresponde a: SERIE 7500 FANTASIA Lateral derecho U = 1,6 W/m 2 K La sección del peril (C-C) corresponde a: SERIE 7500 FANTASIA Lateral inerior U = 1,6 W/m 2 K La sección del peril (D-D) corresponde a: SERIE 7500 FANTASIA Lateral izquierdo U = 1,6 W/m 2 K La sección del peril (E-E) corresponde a: SERIE 7500 FANTASIA Nudo central U = 1,7 W/m 2 K Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 10 DE 15

11 El doble acristalamiento utilizado para el cálculo del coeiciente de transmisión térmica responde al siuiente esquema: Fi.4. Detalle del Doble Acristalamiento Se emplean dos vidrios para la obtención de la transmitancia térmica del a ventana completa, que se corresponde con un doble acristalamiento de espesor total de 34 mm, relleno de aire y una transmitancia térmica de vidrio de U = 1,0 W/m 2 K y U = 1,5 W/m 2 K, respectivamente. En cuanto a las dimensiones correspondientes a cada elemento: A = 1,189 m 2 área correspondiente al acristalamiento A nudo central =0,198 m 2 A lateral inerior =0,094 m 2 A lateral superior =0,094 m 2 A lateral derecho =0,122 m 2 A lateral izquierdo =0,122 m 2 l = 7,040 m área correspondiente al nudo central área correspondiente al lateral inerior área correspondiente al lateral superior área correspondiente al lateral derecho área correspondiente al lateral izquierdo perímetro total visible del acristalamiento Los cálculos se realizan seún la metodoloía recoida en la norma de producto UNE- EN Ventanas y puertas peatonales exteriores - Norma de producto, características de prestación. Parte 1: Ventanas y puertas peatonales exteriores sin características de resistencia al ueo y/o control de humo. Dicha norma establece que la transmitancia térmica de ventanas y puertas exteriores peatonales debe determinarse por cálculo utilizando la norma UNE-EN ISO :2010: Características térmicas de ventanas, puertas y contraventanas. Cálculo del coeiciente de Transmisión Térmica. Parte 1: Método simpliicado. Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 11 DE 15

12 5.1. Método de cálculo seún la norma UNE - EN ISO :2010 Una vez determinado el valor correspondiente al coeiciente de transmisión térmica del marco (U ), debe tenerse en cuenta la interacción entre marco y vidrio, para lo que es necesario calcular el coeiciente de transmisión térmica lineal (ψ ), que puede determinarse por cálculo numérico seún establece la norma UNE-EN ISO :2008, o bien utilizar los valores predeterminados en el Anexo E de la norma UNE-EN ISO :2010. Con el valor de transmisión del marco, el vidrio y el eecto borde, se procede a calcular el valor del coeiciente de transmisión térmica de la ventana seún la metodoloía recoida en el apartado 5 de la norma UNE-EN ISO :2010: Cálculo del coeiciente de Transmisión Térmica, y que debe ser calculado mediante la siuiente ecuación. U w = A U + A A U + A + l ψ Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 12 DE 15

13 donde, U w ( W m 2 K ) es el coeiciente de transmisión térmica correspondiente a la ventana U es el coeiciente de transmisión térmica del acristalado ( W m 2 K ) U es el coeiciente de transmisión térmica del marco ( W m 2 K ) ψ es el coeiciente de transmisión térmica lineal debido a los eectos térmicos combinados del intercalado, del cristal y del marco ( W mk ) 2 A es el área correspondiente al acristalamiento ( m ) 2 A es el área proyectada correspondiente al marco ( m ) l es el perímetro total visible del acristalamiento ( m ) Teniendo en cuenta la tipoloía de los dos acristalamientos empleados, hay que considerar que ambos vidrios son bajoemisivos y el actor de borde es: ψ = 0,08 W/mK Por tanto, el coeiciente de transmisión térmica de la ventana 7500 FANTASIA seún la norma UNE - EN ISO :2010 es: Vidrio U w (W/m 2 K) U = 1,0 W/m 2 K 1,5 U = 1,5 W/m 2 K 1,9 NOTA: Los valores de transmitancia térmica de ventana completa (U W ) recoidos en este inorme corresponden a unas dimensiones de ventana y tipo de acristalamiento determinados, cualquier variación en los mismos dará luar a variaciones en el resultado Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 13 DE 15

14 ANEXOS Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 14 DE 15

15 Secciones simuladas SERIE 7500 FANTASIA Lateral SERIE 7500 FANTASIA Central Nº DE INFORME: 12_ PÁG. 15 DE 15