COMPRENDIENDO LA ENVOLVENTE TÉRMICA

LA ENVOLVENTE TÉRMICA

¿Por qué gasto tanto dinero en calefacción y no consigo encontrarme confortable?

En algunos edificios, solo un pequeño porcentaje de la energía que gastamos en los edificios construidos de manera convencional con sistemas de calefacción convencionales se aprovecha en dar confort al usuario. Casi toda la energía se destina a evitar que el edificio se enfríe demasiado. Esto se debe a que los edificios convencionales pierden mucha energía hacia el exterior. ¿Pero cómo se quema nuestro dinero?

 

Para entendernos, vamos a utilizar un paralelismo como simplificación. Salvando a Wanda, el pez :

Tenemos 3 recipientes: El primero es un gran colador, el segundo una maceta y el tercero un cubo. Tenemos un
grifo con agua corriente a placer. Para mantener al pez vivo, es necesario que tenga suficiente agua como para no ahogarse en el exceso de aire. Conseguirlo es posible con los tres recipientes, pero existe una gran diferencia para el
pez el que utilicemos uno u otro de ellos. Veamos las tres opciones:

Conclusión; Igual que se pierde más o menos agua en cada uno de los tres casos debido al tipo de material que encierra al pez, en cada se pierde el calor según como esté constituida la envolvente térmica del mismo. Según pierda más o menos, podremos
decir que una una envolvente térmica es peor o mejor que otra. Una parte del
dinero de nuestra calefacción se pierde en compensar esas pérdidas de calor
para evitar que la temperatura del edificio baje por debajo de lo tolerable, no
realmente en calentarnos sino en evitar que nos congelemos.
Es impresionante
comprobar como en algunos edificios, no importando la cantidad de energía que
inyectamos, no somos capaces de encontrarnos confortables igual que wanda no consigue tener suficiente agua para estar a gusto en el primer caso expuesto.El funcionamiento de los edificios convencionales, (no es así el caso de las casas pasivas), precisa de unas aportaciones de calor que sean iguales a las que se pierden hacia el exterior. Cuanto menores sean las pérdidas, menor tendrá que ser la aportación y menor el coste para mantener el confort.Considerando las envolventes térmicas de los edificios convencionales existentes, que son muy ineficientes, es importante aportar calor al sistema en los meses de invierno. Esta aportación tambien puede ser más o menos eficiente. Cuanto más ineficiente sea más tendremos que gastar para el mismo confort. Quizá incluso, no consigamos alcanzarlo pese al gasto que hagamos. ¿Donde radica la eficiencia de una instalación?

INEFICIENCIA DE LAS INSTALACIONES

La compensación del frío que se pierde a través de la envolvente, se acomete por
medio de aparatos o instalaciones de calefacción. ¿En qué consiste la
eficiencia de dichos aparatos o instalaciones? Muchas son las variables que
afectan a la efectividad de las instalaciones de calefacción en aportar el
calor necesario para que el usuario alcance el confort:

Todo esto puede resultar sorprendente, pero resulta que según sea más o menos
eficiente nuestra instalación, puede que gastemos el mismo dinero en combustible
en una vivienda que en otra similar y que en una estemos confortables y en la otra nunca lo consigamos.

Diseñar un edificio energéticamente eficiente no tiene sentido si no se tienen en
cuenta las instalaciones en el mismo proceso de diseño. Es igual que la
motorización de un avión. Si es demasiado potente, se gastará demasiado
queroseno para un recorrido, si su potencia es insuficiente, no será capaz de
despegar. Es fundamental que las instalaciones de calefacción y la envolvente
térmica, se diseñen de forma simbiótica y entrelazada para alcanzar un balance
óptimo de consumos energéticos y confort. Es decir estar a gusto por el mínimo de gasto.

PÉRDIDAS DE CALOR A TRAVÉS DE LA ENVOLVENTE EDIFICATORIA

Dos son fundamentalmente los motivos de pérdida de calor en nuestro país: La
permeabilidad al aire de la envolvente; y las pérdidas por transmitancia
térmica.

1. LA PERMEABILIDAD AL AIRE DE LA ENVOLVENTE

Por mucho que diga lo contrario el CTE actual, en los climas frios y desde el punto de
vista del ahorro energético, los edificios debieran ser lo más estancos posible
para evitar que entre aire frío y salga el aire que habremos calefactado con
gran gasto. Estas pérdidas se producen en ventanas que no cierran bien,
chimeneas, extractores de humos convencionales, etc. Hay varios fenómenos
físicos que hacen que perdamos calor por la filtración de aire exterior al
interior y del interior al exterior:

a)       El efecto globo. El aire
encerrado en una casa, al calentarse, se expande. Al expandirse genera una
sobrepresión interior. Si la casa está mal estanqueizada, un porcentaje
importante de este aire se perderá hacia el exterior. Perderemos dinero en
calentar aire que acaba en la calle.

b)       El efecto de la presión del
viento. Este efecto crea una corriente de  inyección y
de succión simultáneas, inyectando frío por un lado y succionando el aire
calentado por otro. Por eso el viento frío no solo aumenta el enfriamiento de
los edificios a los que afecta sino que aumenta las pérdidas por esta otra vía.

c)       La ventilación voluntaria es
completamente necesaria en edificios normales. Es necesario renovar el aire de
cuando en cuando. En muchos de los edificios convencionales no es necesario
ventilar los dias de viento por lo que describíamos en los puntos anteriores.
Sin embargo, en un edificio bien estanqueizado si. La renovación de aire por
ventilación convencional, supone una gran pérdida de energía de calefacción.
Por ello, los edificios realmente eficientes energéticamente, que están bien
estanqueizados frente al aire, precisan de sistemas de ventilación controlada
con recuperación de calor. Estos sistemas renuevan el aire de forma continua
inyectando aire limpio del exterior y expulsando el aire viciado del interior. En
su camino, el aire exterior se calienta al cruzarse con el aire expulsado en el
intercambiador de calor.

La experiencia demuestra que ningún edificio puede aportar el confort e higiene de
un aire adecuadamente renovado y ser energéticamente muy eficiente sin la
inclusión de un sistema adecuado de ventilación con recuperador de calor
automática controlada. Si la envolvente es perfecta térmicamente, solo se
perderá calor en los meses fríos con la ventilación convencional y las pérdidas por chimeneas y extracción. Si
se ventila con los sistemas de ventilación automática controlada con recuperación de calor, las pérdidas de energía se reducen drásticamente y con ello la factura de calefacción.

2.
PÉRDIDA DE CALOR A TRAVÉS DE LA ENVOLVENTE TÉRMICA

Las
infiltraciones de las que hablábamos se dan en pequeños resquicios de la envolvente térmica, agujeros y
grietas. La mayor parte de la envolvente térmica está bien sellada ante el aire
pero aun así pierde calor. Esto se produce a través un fenómeno físico
universal que hace que un flujo de energía pase a través de un cuerpo, (que nosotros consideraremos como plano), que separa dos estancias desde la estancia más caliente a la más fría, por una combinación de
fenómenos de transmisión de energía.

Dependerá
de las características de ese cuerpo plano que ese flujo pase de forma más
rápida o más lenta. Los materiales se resisten al paso del flujo energético dependiendo de
su composición. A esta capacidad mayor o menor de conducción del
calor se le denomina  conductividad
térmica.

No
todos los materiales tienen una conductividad térmica igual:

Cuanto
mayor sea la conductividad térmica de un material, más rápidamente perdera el
calor. Volviendo al simil del pez y la pecera. Cuanto mayor la conductividad,
mayor el agujero y mayor el caudal de energía necesario para satisfacer la
pérdida. Es por eso que interesa utilizar materiales con conductividad baja en
la construcción de envolventes. Porque así se retarda la velocidad con la que
se pierde el calor, se frena el flujo de calor del interior al exterior.

También
se puede frenar la velocidad con la que el flujo de calor pasa del interior al
exterior aumentando el espesor del cuerpo, por ejemplo, obtener una resistencia
similar a la que ofrecen 10cm de aislamiento utilizando 700 cm de espesor de
hormigón para construir una vivienda, si, 7 metros. El problema es que estaremos invirtiendo
gran parte de la energía en calentar el hormigón hasta alcanzar el equilibrio.
En ambos casos, si dos familias llegan a pasar el fín de semana cada uno a una
de las casas, y estas están a 0 grados centígrados, la familia de la casa hecha
de aislamiento tan solo tendrá que calentar el aire hasta subirlo a 20 grados,
el aislamiento no consumirá apenas energía. La otra familia tendrá que invertir
mucha energía para calentar primero la gran masa de hormigón porque hasta que
no esté la superficie interior de este a 20 grados, no conseguiremos estabilizar el aire a
los 20ºC de confort. Es más, para tener una sensación equivalente de 20ºC de
temperatura ambiente, tendremos que mantener una temperatura del aire de 23 o
más grados para compensar la sensación de frío que nos aportan las paredes de
hormigón hasta que se calienten. Parecerá que el hormigón nos roba el frío
mientras que el material aislante no a pesar de tener la calefacción funcionando de la forma debida.

En una próxima entrada explicaremos un poco mejor determinados conceptos como son el llamado Valor U, el puente térmico, la inercia térmica y otras consideraciones para comprender cómo y por qué una envolvente es o no eficiente.Klimark, 27 de Marzo de 2014
www.klimark.com