Guía introductoria sobre Ventanas y Sistemas de Ventana Por qué aprender sobre Ventanas y Sistemas de Ventanas? La respuesta es porque es parte de las medidas de eficiencia energética, que cuando se cumplen dan como resultado un ahorro de energía elevado. CONTENIDOS 1. Introducción 2. Paneles de vidrio 3. Unidades de acristalamiento múltiple 4. Perfiles de ventana 5. Ventanas como colectores solares 1
1. INTRODUCCIÓN: VENTANA PARA LA EFICIENCIA ENERGÉTICA La eficiencia energética en el sector de la construcción es un tema que preocupa a todo el mundo, comenzando por los expertos en el sector y concluyendo con los usuarios finales de los edificios. Las ventanas y las superficies acristaladas constituyen una buena parte de la fachada del edificio. Protegen la vivienda contra las pérdidas de calor y proporcionan luz natural. Además, a través de la luz solar se suministra calor al espacio del interior. En edificios nuevos, las ventanas constituyen entre un 10 y un 25% de las paredes exteriores. El propósito principal de las ventanas eficientes es controlar la penetración del calor desde el interior hacia el exterior y viceversa. 2
Qué transforma una ventana común en una de eficiencia energética? 1. El uso de materiales de alta calidad para los perfiles. 2. El uso de una unidad de acristalamiento doble o múltiple con un gas inerte (incoloro y atóxico) entre los paneles de vidrio. 3. El uso de un panel de vidrio de baja emisividad. Alrededor del 40% de las pérdidas de calor de un edificio se deben a las ventanas y la parte restante a las paredes, suelos y techo. A diferencia de las paredes, donde se realiza la conducción de calor mediante transferencia molecular, el proceso en la ventana es más complejo, ya que los tres tipos de intercambio de calor participan: conductividad de calor en las partes no transparentes de la estructura de las ventanas, convección en la bolsa de aire entre los paneles de vidrio sobre las superficies interna y externa, así como la radiación de calor por la superficie de los paneles de vidrio y por la capa de gas entre ellos. Vamos a considerar unos materiales en particular y las soluciones que han demostrado ser eficaces en la práctica para la mejora del aislamiento térmico y, por lo tanto, para la mejora de las propiedades de eficiencia energética de las ventanas. 3
2. PANELES DE VIDRIO Las unidades de acristalamiento múltiple para ventanas se fabrican de paneles de vidrio de diferentes clases. Generalmente se trata de vidrio flotado, vidrio templado, vidrio de baja emisividad, vidrio reforzado y vidrio triplex. Sin embargo, cuando se trata de la eficiencia energética de ventanas y otras partes acristaladas del edificio, es mejor instalar vidrio de baja emisividad y de protección solar. Se establece que 2/3 de las pérdidas de calor de las unidades de acristalamiento múltiple se deben a la radiación y 1/3 a la convección. Con el fin de reducir las pérdidas por emisiones a través de las unidades de acristalamiento múltiple, los fabricantes mundiales de paneles de vidrio para el sector de la construcción han encontrado una solución eficiente en la producción de paneles de baja emisividad. Este vidrio refleja la radiación infrarroja en el espectro de longitud de onda larga radiada por las fuentes de calor. De esta manera evitan que la radiación de calor salga, lo que reduce considerablemente las pérdidas de calor en la época fría del año. Al mismo tiempo, este cristal no puede reflejar longitudes de onda corta del espectro visible, lo que permite a la luz del día pasar libremente a través de las ventanas y otras partes acristaladas en el edificio. Estas propiedades específicas del vidrio de baja emisividad se deben a la capa ionizada de metales nobles que se extiende por su superficie. Con frecuencia, cuando hay una conferencia sobre el vidrio de baja emisividad, se hace referencia a él como "vidrio K. Debemos tener en cuenta que ésta es una marca registrada de la empresa que fabrica ese vidrio, que se ha convertido en sinónimo de vidrio de baja emisividad. El llamado vidrio K o de baja emisividad se obtiene cuando en el proceso de producción una capa ionizada de metales nobles se extiende por una de las superficies del vidrio. Este tipo de vidrio refleja el 70% de la radiación de calor emitida por los dispositivos de calentamiento y, de esta manera, la radiación de calor sale de la habitación, pero permanece a la vez en ella. En verano, el vidrio de baja emisividad refleja los rayos solares infrarrojos y les impide entrar en el edificio, lo que reduce su calentamiento. 4
Así que en invierno ahorra dinero por un menor consumo de energía en calefacción y en verano por el menor trabajo de los sistemas de aire acondicionado. Ya que los paneles de vidrio de baja emisividad transmiten de forma selectiva la radiación de longitud de onda corta del sol en la habitación y evitan al mismo tiempo que salga la radiación de calor de longitud de onda larga que emiten los dispositivos de calentamiento y la luz del sol transformada, también se les llama selectivos. Gracias a los paneles de vidrio de este tipo, usted puede reducir los gastos de energía eléctrica en un 30-60%. El vidrio protector solar es el otro tipo de vidrio que puede ayudarle a obtener soluciones de eficiencia energética para las ventanas y para las restantes partes acristaladas del edificio. Tal vidrio puede proteger el edificio contra los rayos del sol de dos maneras: bien es moderado en el volumen o bien se extiende una capa reflectante especial sobre su superficie, también llamada "stopsol". 5
3. UNIDADES DE ACRISTALAMIENTO MÚLTIPLE Esta parte de la ventana es una estructura de dos o más paneles de vidrio, entre los cuales existe un espacio vacío herméticamente sellado. Dependiendo del número de paneles de vidrio, las unidades de acristalamiento múltiple pueden ser: de doble acristalamiento (con dos paneles de vidrio), de triple acristalamiento (con tres paneles de vidrio) y así sucesivamente. Las unidades de acristalamiento múltiple pueden ser de diferentes anchuras y las dimensiones estándar son de 24 mm, 28 mm, 32 mm, 46 mm y 40 mm. La estructura de la unidad acristalada se describe con cifras unidas por un guión que muestran el grosor de los paneles de vidrio y la anchura del espacio de gas entre ellos. Por ejemplo, la descripción 4-16-4 significa unidad de doble acristalamiento con dos paneles de vidrio de 4 mm de grosor y una distancia entre ellos de 16 mm. El número y tipo de paneles de vidrio son parámetros básicos que determinan las propiedades de aislamiento térmico de la unidad de acristalamiento múltiple. En una sola unidad de acristalamiento construida con vidrio común es posible que el condensado aparezca incluso a 9 C. En un vidrio de baja emisividad utilizado en una sola unidad de acristalamiento, incluso a 27 С, el condensado no se formará. Si la unidad de acristalamiento está construida con paneles de vidrio común pero es de doble acristalamiento, entonces un condensado puede aparecer a 19 С. En comparación con una unidad de acristalamiento múltiple hecha de paneles de vidrio común, una de paneles de vidrio de baja emisividad con el mismo espesor tiene 10 veces menos pérdidas de radiación. Además, los paneles de vidrio de baja emisividad mejoran el efecto del gas inerte entre los paneles de vidrio en la unidad de acristalamiento múltiple. Si una unidad de acristalamiento común se rellena con argón, la resistencia a la transferencia de calor aumenta en un 5-10% y, cuando el argón se suministra a una unidad de múltiple acristalamiento con vidrio de baja emisividad, la eficiencia del gas crece hasta un 30%. La anchura del espacio entre los paneles de vidrio en una unidad de acristalamiento múltiple está determinada por el tamaño del espaciador. Como ya hemos mencionado, con el fin de lograr un mejor efecto en el ahorro de energía utilizando 6
una unidad de acristalamiento múltiple, se deben emplear los paneles de vidrio de energía eficiente descritos anteriormente. Pero esta no es la única condición. Para minimizar las pérdidas de calor a través de las ventanas se deben cumplir varios requisitos en cuanto a la estructura. La unidad de acristalamiento múltiple en la que confía para combatir las pérdidas de calor debe tener, por lo general, dos barreras contra las pérdidas de calor. Se extiende butilo a ambos lados del espaciador, que desempeña el papel de una barrera. La otra barrera es la sustancia, que rellena la distancia entre los paneles de vidrio y el espaciador. Por lo general, dicha sustancia es polisulfuro, tiocol o silicona. Además, el agua no puede penetrar desde el exterior en la unidad de acristalamiento múltiple de alta calidad y, si durante el proceso de producción se queda humedad dentro, se absorbe mediante el tamiz molecular que llena el espaciador. Esto evita la formación de condensación entre los paneles de vidrio. Como la unidad de acristalamiento múltiple constituye la parte más grande de la zona de la ventana, será inapropiado comprometerse con objetivos de ahorro de costes al elegirla, ya que esto puede dar lugar con posterioridad a mayores gastos debido a una insuficiente protección contra las pérdidas de calor. En otras palabras, la alta calidad de las unidades de acristalamiento múltiple de energía eficiente pueden ser más caras, pero si usted invierte en ellas ahorrará mucho más consumo de energía y dinero. 7
4. PERFILES DE VENTANA Al elegir una ventana, inmediatamente surge la pregunta de qué tipo de perfil de ventana o qué marco es mejor: de madera, plástico o metal. Cada uno de los materiales tiene diferentes valores de conductividad térmica. El material de mejores propiedades de aislamiento térmico que se utiliza en la práctica de la construcción para hacer los marcos de las ventanas y de los bastidores es la madera. Desafortunadamente, en comparación con los marcos hechos de otro material, los marcos de madera demuestran tener menos resistencia. El siguiente material, con respecto a los parámetros de aislamiento térmico que se utilizan en la estructura de ventanas, es el plástico. Principalmente, el cloruro de polivinilo (PVC) y, en raras ocasiones, otros materiales poliméricos. Su coeficiente de conductividad térmica es prácticamente igual al de la madera. A diferencia de los marcos de madera, los perfiles de plástico tienen grandes huecos de aire donde, no sólo se ha observado conductividad térmica, sino también convección y radiación. Así que para aumentar las propiedades de aislamiento térmico de las ventanas de plástico, los marcos deben ser de cámaras múltiples. Entre la variedad de materiales poliméricos aplicados en la estructura de la ventana, la opción más razonable son los materiales termoestables sobre la base de poliéster, resinas epoxi y, en particular, el laminado de fibra de vidrio con poliéster. Tienen la conductividad térmica de la madera, así como la fuerza y la resistencia de un metal. Las buenas propiedades de aislamiento térmico del laminado de fibra de vidrio permiten la obtención de una resistencia a la transmisión de calor para ventanas de doble acristalamiento iguales a Ro = 0,38 (m 2 С)/W, que es casi la misma que la de una ventana de madera con doble acristalamiento. Con respecto a sus propiedades de aislamiento térmico, las estructuras de metal (acero y aluminio) de la ventana tienen su propio lugar. La conductividad térmica de estos materiales es de 300 a 1000 veces mayor que la de la madera y el plástico. 8
Por eso, en el pasado, las ventanas con marco de metal sólo se han utilizado para el acristalamiento de edificios públicos (estructuras de aluminio) o edificios industriales (estructuras de acero). Pero ahora la experiencia mundial ha mostrado que, debido a la larga vida útil de tales materiales y la disponibilidad de tecnologías establecidas, es posible realizar estructuras metálicas de ventanas en cualquier tipo de edificios. Criterios para la selección de ventanas de eficiencia energética de acuerdo con el Programa Nacional de Bulgaria: Las ventanas de eficiencia energética incluyen unidades de acristalamiento múltiple de fábrica, que constan de dos o más paneles de vidrio separados por un espaciador que forma un espacio relleno de aire o argón, y el marco hecho de madera, PVC o aluminio. El coeficiente máximo de pérdida de calor a través de la carpintería es, de acuerdo con la norma europea EN ISO 10077-1, U máx <2 W/m 2 K. En la página web del programa (http://www.reecl.org) puede encontrar también una lista de ventanas de eficiencia energética que cumple los requisitos e incluye el nombre del fabricante, la tecnología de producción, el nombre del producto y el modelo. Además, según la Ordenanza Nº 7 del 15 de diciembre de 2004 para la conservación del calor y el ahorro de energía en los edificios, el coeficiente de pérdida de calor de ventanas, en función del material del que estén hechos sus marcos, no debería ser mayor a los siguientes valores: para marcos de madera o de plástico, o su combinación: 2,0 W/(m 2 K); para marcos de metal: 2,2 W/(m 2 K). 9
HAY UN NÚMERO DE FACTORES QUE HACEN QUE LA CARPINTERÍA SEA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA. La primera característica de las ventanas de eficiencia energética es el uso de más de una capa de vidrio: unidad de doble o triple acristalamiento. En comparación con los sistemas de un solo cristal, los sistemas de doble acristalamiento reducen las pérdidas de calor alrededor de un 50% aproximadamente y limitan el flujo de aire, el condensado y la formación de escarcha en la superficie de la ventana. La distancia entre los paneles de vidrio en una unidad de acristalamiento múltiple se determina por el llamado espaciador. El espaciador es un perfil hueco conectado a los extremos y relleno por un deshidratador especial que seca el aire o gas en la unidad de acristalamiento múltiple. Los materiales del espaciador se hacen generalmente de aluminio o acero galvanizado. Además de tener paneles de vidrio adicionales, las ventanas de eficiencia energética se pueden rellenar con gas inerte entre los paneles, lo que proporciona un aislamiento adicional. El kriptón y el argón son los principales gases utilizados para tal fin, ya que se consideran mejores aislantes que el aire. La combinación de vidrio de baja emisividad con gas inerte en una unidad de acristalamiento múltiple aumenta la eficiencia del gas hasta un 30%. Las ventanas de eficiencia energética tienen revestimientos especiales que reflejan el calor dentro de la habitación y evitan que sea irradiado hacia el exterior a través de los paneles de vidrio, al tiempo que dejan que el calor pase desde el exterior hacia el interior de la habitación. Existen también recubrimientos especiales que detienen la penetración de los rayos UV a través de la ventana a la habitación. 10
Es más probable la formación de condensado en una unidad de acristalamiento con vidrio común que en una unidad de acristalamiento con paneles de vidrio de baja emisividad. Éstos influyen en el efecto del gas inerte entre los mismos. La eficiencia de las ventanas también depende del material del marco. Los distintos materiales tienen una conductividad térmica diferente. Los materiales que se pueden elegir son madera, PVC y metal. Las propiedades de aislamiento térmico de los materiales mencionados se describen según el orden de mención de los mismos. La madera tiene la conductividad térmica más baja, alrededor de 0,18 W/m 2 C, que varía en función del tipo de madera y estructura. El siguiente material en la lista de coeficiente de conductividad térmica es el PVC, con 0,15-0,20 W/m 2 С, que es casi el mismo valor que para el de la madera. Pero cuando los perfiles de plástico se procesan, aparecen huecos de aire. Esto hace necesario que los perfiles de PVC se hagan con más de una cámara. Así que la construcción de una carpintería de cinco cámaras tiene una capacidad de aislamiento térmico cercana a la de la carpintería de madera. Los marcos de las ventanas hechas de metales como el acero y el aluminio tienen la siguiente conductividad térmica: 58 W/(m 2 С) y 221 W/(m 2 С). El desarrollo de tecnologías para la estructura de la ventana y la resistencia de estos materiales los coloca entre las posibles variantes para la producción de marcos. Las estructuras revestidas de aluminio que tienen puentes térmicos y que se sellan con espuma de poliestireno o espuma de poliuretano muestran un coeficiente de transmisión de calor igual a Ro = 0,47 (m 2 С)/W. 11
La sustitución de ventanas por las de eficiencia energética es de especial importancia para la eficiencia energética del edificio en su conjunto. Es por ello que el planteamiento para la elección de las ventanas debe ser cuidadoso y competente. En el nivel de diseño, hay dos pasos decisivos que afectan a las ventanas: el primero es su posición apropiada teniendo en cuenta la orientación del edificio con respecto a los cuatro puntos cardinales. El segundo paso es la elección de las ventanas eficientes con las características adecuadas para el edificio correspondiente. En el lado sur del edificio es razonable diseñar grandes ventanas que permitan que entre el sol en invierno para calentar las estancias interiores. Sin embargo, para los meses de verano deben protegerse adecuadamente. En el lado norte, las ventanas deben ser pequeñas con el fin de reducir al mínimo la pérdida de calor. 12
5. VENTANAS COMO COLECTORES SOLARES Cómo le suena la idea de reducir las facturas mensuales de electricidad y de participar en la protección del medio ambiente mediante el uso de estas ventanas? Los colectores solares para las ventanas generan electricidad mediante la captura de energía solar y su acumulación en paneles solares. Los propietarios de viviendas con orientación sur son conscientes del calor de las habitaciones con ventanas de este tipo y saben que requieren sombra con el fin de evitar la perturbación de su comodidad debido a las altas temperaturas. Según los expertos, las ventanas más eficaces son aquellas con orientación sur, pero cualquier cambio dentro de los 30 grados sería aceptable. De acuerdo con los expertos, estas son las mejores fuentes de energía alternativas. Las ventanas tienden a perder calor durante la noche, lo que hace necesario el uso de pantallas de aislamiento o cortinas. 13
6. CONCLUSIÓN Se puede decir que la elección de las ventanas o la sustitución de las ventanas viejas por otras de eficiencia energética tiene un impacto crucial en el aumento de la eficiencia energética del edificio. Si no se escoge de forma apropiada el tipo de ventana, se malgastarán grandes cantidades de energía. Esto se debe a que las carpinterías tienen menor capacidad aislante que los paneles de vidrio y a que el sellado entre la carpintería y la pared no es suficiente. Lo que también ha de tenerse en cuenta es el valor del llamado coeficiente g de la ventana, que muestra qué cantidad de calor del sol puede penetrar en el edificio. Cuanto más elevado sea el valor de g, mayor será el efecto solar logrado. Hoy en día se utilizan ventanas con valores de g superiores a 0,5 en el diseño de los edificios de bajo consumo energético. Se debe prestar especial atención a la elección del tipo de ventana adecuado. Ventanas de eficiencia energética con doble acristalamiento, incluso con triple acristalamiento. Cuanto más grande sea el área de la carpintería, mayores serán las pérdidas de energía. Esto significa que las ventanas con menor área son mejores que las ventanas muy pequeñas. Se deben utilizar columnas de separación. La estructura de la carpintería debe limitar la pérdida de energía en la conexión entre ésta y el panel de vidrio de la ventana. La conexión entre la carpintería y la pared debe sellarse mediante un material adecuado. Hoy en día se ofrecen ventanas en el mercado que tienen un coeficiente de transmisión de calor U igual o menor a 0,70 0,85 W/m 2 *K. Estas ventanas tienen mayor grado de eficiencia energética que las ventanas comunes. 14
Esto es todo en esta unidad. Qué puede hacer ahora? Puede buscar en casa y en el vecindario sistemas deficientes de ventanas. Puede hacer el cuestionario rápido (por diversión) para comprobar cuánto sabe de Ventanas y Sistemas de Ventanas. Buena suerte! 15
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