Comunicación Greencities&Sostenibilidad 2012/Comunicaciones Científicas/Edificaciones

Resumen

A pesar de que el uso generalizado del hormigón en edificios residenciales y no residenciales se debe, fundamentalmente, a su capacidad estructural, resistencia frente al fuego, aislamiento acústico y demás prestaciones ampliamente conocidas, no es despreciable el beneficio en cuanto a eficiencia energética que proporciona, debido a su propiedad de alta inercia térmica.

Y es que la inercia térmica permite suavizar las variaciones de temperatura, decalarlas en el tiempo con respecto a las exteriores y reducir la diferencia entre las puntas máxima y mínima.

El Código Técnico de la Edificación permite considerar, en los cálculos que cuantifican la eficiencia energética, la inercia térmica, y valora los beneficios que aporta en cuanto a ahorros en climatización. Sin embargo no es habitual la consideración de ésta en los cálculos de demanda y consumo que se realizan usualmente, quizá debido al desconocimiento y falta de herramientas adaptadas.

Los edificios con contorno de hormigón que tienen su envolvente (fachadas y medianerías) construida mediante elementos continuos y resistentes de hormigón aúnan, por lo tanto, las propiedades anteriormente comentadas, de manera que los propios muros tienen una función estructural, pudiendo prescindir por lo tanto de muchos elementos de estructura convencional como son los pilares y mejorando el aprovechamiento y la calidad de los usos que permiten. Además, nuevas propiedades que vienen de la mano de aditivos con cambio de fase (acumuladores térmicos que se activan a una temperatura), pueden cambiar el comportamiento del hormigón para conseguir el efecto deseado.

En la presente comunicación se presentan tanto los resultados de investigaciones ya realizadas (IETcc) como los objetivos de otras en fase de realización (Universidad de Sevilla). Estos estudios pretenden dar pautas para una correcta cuantificación del efecto de la inercia térmica en función de las soluciones pasivas y los grados de activación, y del ahorro en refrigeración y calefacción que ello conlleva.

Palabras clave: inercia térmica; edificación; hormigón; código técnico

Área temática: Eficiencia energética en edificación y rehabilitación

  1. Introducción

En Europa el 42% del consumo de energía y el 35% de las emisiones de gases de efecto invernadero se deben a los edificios. Por otra parte, el grupo de trabajo de la Sustainable Buildings and Construction Initiative del PNUMA (Programa de las Naciones Unidades para el Medio Ambiente) estima que el consumo de energía en los edificios puede reducirse de un 30 a un 50% sin incrementar significativamente los costes de inversión.

 

Figura 1: Consumo energético de edificios residenciales y comerciales en la UE

Figura 1: Consumo energético de edificios residenciales y comerciales en la UE Figura 1: Consumo energético de edificios residenciales y comerciales en la UE

En este sentido, la “Directiva 2002/91/EC: comportamiento energético de edificios”, que entró en vigor en 2006, estima que es posible ahorrar entre 160 y 210 MtCO2/año, lo que supondría el 4-5% de las emisiones de CO2 en 2020. Para conseguir este objetivo, la Directiva:

  • Establece los requisitos mínimos del comportamiento energético de los edificios.
  • Exige que éste se compruebe en el edificio completo.
  • Impone un sistema de certificación energética de los edificios.
  • Manifiesta que han de tenerse en cuenta los conceptos de calentamiento y enfriamiento pasivos.
  • Insiste en que el comportamiento energético no debe afectar a la calidad del ambiente interior.

En resumen, la Directiva establece que la eficiencia energética de los edificios debe ser calculada con una metodología que comprenda no solo el aislamiento térmico, sino también las instalaciones de calefacción y refrigeración, el uso de energías renovables y el diseño del edificio.

Además, el artículo 9 de la Directiva indica que todos los edificios construidos en los distintos Estados miembros a partir del 31 de diciembre de 2020, deberán ser edificios de consumo de energía casi nulo, adelantándose esta exigencia al 31 de diciembre de 2018 para los edificios nuevos que estén ocupados y sean propiedad de autoridades públicas.

A nivel nacional, el Código Técnico de la Edificación ha sido el responsable de trasponer los requerimientos regulativos de la Directiva 2002/91/CE de eficiencia energética de edificios. El Documento Básico DB-HE de Ahorro de Energía del Código Técnico de la Edificación (CTE) tiene como objetivo conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo su consumo energético y utilizando para ello, cuando así se determina, fuentes de energía renovable.

No obstante, a pesar de los esfuerzos realizados, la realidad en cuanto a consumo (kWk/m2año) dista mucho de los requerimientos no sólo del consumo “casi nulo” (Clase A-B), sino del requerimiento básico del CTE. En la mayoría de los casos el consumo energético del parque de edificios existente dobla este requerimiento básico.

Figura 2: Consumo de energía primaria en calefacción y refrigeración en el sector doméstico según zona climática. Fuente: 2º Plan de Acción Nacional de Eficiencia Energética en España 2011 – 2020. IDAE

Figura 2: Consumo de energía primaria en calefacción y refrigeración en el sector doméstico según zona climática. Fuente: 2º Plan de Acción Nacional de Eficiencia Energética en España 2011 – 2020. IDAE

El DB-HE /1 establece una doble metodología mediante una opción simplificada y otra general, cuyo cumplimiento satisface la exigencia básica de limitación de demanda energética. La opción simplificada se basa en el control indirecto de la demanda energética de los edificios mediante la limitación de los parámetros característicos de sus cerramientos.

Aunque en esta opción no se tiene en cuenta la inercia térmica de los materiales y elementos constructivos, la opción general evalúa la demanda energética de los edificios mediante la comparación de ésta con la correspondiente a un edificio de referencia que define el propio método.

En resumen, la reglamentación actual establece las bases para construir edificios con consumo cero, aunque hoy día todavía nos encontramos lejos de conseguir dicho objetivo. Sin embargo, podemos trabajar de forma alineada con el fin de hacer que la fase de uso y explotación del edificio minimice su consumo energético.

  1. Flujos energéticos en el interior del edificio

En la Figura 3 se muestran los principios básicos de los flujos energéticos en el interior de los edificios. Es importante el conocimiento de cómo estos flujos interactúan en el interior del edificio para dar lugar al clima interior que experimentamos. De hecho, la gestión efectiva de estos flujos ayuda a reducir el consumo energético, un aspecto crítico de las disposiciones relativas a edificios con relación al comportamiento energético. La energía (como el calor) se transporta por transmisión (conducción), por el movimiento del aire (convección) y/o por radiación.

La conducción o transmisión depende del aislamiento térmico, o bien de su inversa, la conductividad del material utilizado en la construcción. Conseguir un adecuado nivel de aislamiento será una de las principales indicaciones en los estudios presentados.

Para la transmisión por convección es de gran importancia el movimiento del aire, que se controla mediante la ventilación. También puede ser originado por la entrada de corrientes de aire, por lo general indeseadas. A pesar de que actualmente el hermetismo de los edificios sea un objetivo para evitar flujos no previstos, el aprovechamiento óptimo de la inercia térmica puede indicar la procedencia de generar corrientes de aire (ventilación nocturna en verano).

 

Figura 3: Flujos de energía en el interior de un edificio

Figura 3: Flujos de energía en el interior de un edificio

Por último, la radiación afecta fundamentalmente a las zonas acristaladas de un edificio (ventanas) y varía con la latitud y orientación. De la misma manera que una radiación incontrolada o mal aprovechada puede tener efectos muy perniciosos en cuanto a demanda energética, el control de la radiación mediante ventanales o galerías acristaladas correctamente orientadas y con control del paso de luz puede permitir la activación positiva de los pavimentos y paramentos de la edificación.

La dirección y el tamaño de los flujos energéticos varían a lo largo del día, a lo largo del año y de un lugar a otro, dependiendo de las condiciones climáticas internas y externas; de la misma manera que la presencia de personas y de equipos también tiene su efecto. La capacidad de los materiales de construcción para almacenar y liberar energía en base a su masa térmica tiene un efecto significativo sobre la eficiencia energética del edificio. Esto se produce tanto por la ventilación natural, aquella que no precisa de la ayuda de elementos mecánicos, o por el empleo de métodos activos, como puede ser forzar el paso del aire o del agua a través de espirales o conductos dispuestos en forjados de hormigón.

  1. Inercia térmica

En la actualidad existen dos estrategias para reducir el consumo energético: la estrategia activa, que consiste en incorporar sistemas de ahorro y fuentes de energía renovables en el edificio; y la estrategia pasiva, que consiste en reducir la demanda de energía del edificio mediante sistemas pasivos de aislamiento o de materiales con una alta inercia térmica. Sin embargo, ambas estrategias son perfectamente compatibles y los sistemas activos no sólo pueden incluirse en edificios que incorporen las últimas tecnologías en medidas pasivas, sino que pueden generarse sinergias tremendamente interesantes (ventilación activa con inercia pasiva, por ejemplo).

A favor de las medidas pasivas, sin embargo, se ha de destacar que los materiales que forman parte del edificio únicamente, incluyendo la construcción, representan el 12% de las emisiones totales del edificio a lo largo de su ciclo de vida, mientras que la fase de explotación y uso de los edificios representa aproximadamente un 81% del total de la energía consumida, correspondiendo el resto a las fase de demolición y tratamiento de residuos.

Figura 4: Consumo energético a lo largo del ciclo de vida de un edificio

Figura 4: Consumo energético a lo largo del ciclo de vida de un edificio

La utilización de la masa térmica puede reducir el consumo de energía al moderar la necesidad de calefacción y de refrigeración del edificio. La inercia térmica tiene el efecto de suavizar los picos de temperatura, rebajando y retrasando el comienzo de los picos de las temperaturas internas, manteniendo un ambiente interior más estable y confortable (ver Figura 5). Esta circunstancia se contempla en la metodología empleada en la norma ISO 13790, que apoya la EPBD.

La inercia térmica en edificios:

  • Optimiza las ventajas de la aportación solar reduciendo la necesidad de calefacción, reduciendo así el consumo energético de calefacción.
  • Optimiza las ventajas de la ventilación nocturna como método de refrigeración tradicional, al acumular los efectos y dilatarlos durante el día, reduciendo así el consumo energético de refrigeración
  • Suaviza las variaciones de la temperatura interna.
  • Retrasa las temperaturas máximas en oficinas y edificios comerciales hasta la salida de sus ocupantes.
Figura 5: Influencia de la masa térmica en el confort (Fuente: The Concrete Centre, UK)

Figura 5: Influencia de la masa térmica en el confort (Fuente: The Concrete Centre, UK)

El hormigón, por lo tanto, actuará como acumulador de temperatura. Durante las estaciones del año en las que es preciso el uso de la calefacción, almacena la energía procedente de los incrementos de calor producidos por la acción solar o por la actividad de los ocupantes del edificio, y la libera más tarde a lo largo del día (ver Figura 6). Por otro lado, la capacidad del hormigón de enfriarse durante la noche, y aportar posteriormente este enfriamiento al interior del edificio durante el día, es otra forma de contribuir al confort térmico interior durante el verano.


 

Figura 6: Enfriamiento pasivo en verano y almacenamiento y liberación de la energía acumulada en invierno (Fuente: The Concrete Centre, UK)

Figura 6: Enfriamiento pasivo en verano y almacenamiento y liberación de la energía acumulada en invierno (Fuente: The Concrete Centre, UK)

  1. Análisis comparativo de un edificio de alta inercia térmica sin activación y de un edificio convencional. IETcc.

Con el objetivo de cuantificar el ahorro potencial de un edificio con alta inercia térmica, el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja y el Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones han realizado un estudio comparativo de la demanda energética de dos tipologías de edificio, uno con un contorno tradicional y otro con un contorno de elevada inercia térmica.

Los modelos se diseñan sin ningún tipo de mejora bioclimática. Se trata de plantear soluciones neutras, que se asemejen a los edificios existentes en el momento actual. El edificio es también neutro en su orientación. Como se ha mencionado no se ha optimizado el diseño, así como no se han tenido en cuenta soluciones bioclimáticas ni protecciones solares para el verano. No se ha previsto disponer de sistemas de protección tales como parasoles o persianas. Se trata de comparar las prestaciones de tipo pasivo que las diferentes soluciones ofrecen por sí mismas, por la mera consideración de su estructura y su contorno o piel (fachadas y partición medianera entre viviendas).

La tipología elegida es de manzana cerrada, con edificaciones exentas configuradas en torno a un espacio verde central, a menudo con dotaciones deportivas y de ocio en su interior.

Figura 7: Distribución en planta del edificio objeto de estudio

Figura 7: Distribución en planta del edificio objeto de estudio

 

Las soluciones constructivas consideradas se toman de forma que cumplan el CTE en las zonas climáticas consideradas.

Modulo 1. Solución constructiva convencional

Como componentes de la envolvente térmica del edificio se han elegido ejemplos representativos por su amplia utilización. Estos son la fachada de ladrillo visto, la cubierta plana transitable y el forjado sanitario.

Fachada M1. Aislamiento por el interior: Compuesta por medio pie de ladrillo a cara vista: 11,50 cm, aislante térmico (de conductividad λ=0,050 W/mK variable según zona climática, para todas las soluciones), cámara de aire vertical no ventilada: 2,00 cm, trasdosado de ladrillo hueco sencillo: 4,00 cm y enlucido de yeso: 1,50 cm.

El aislante térmico considerado es siempre el mínimo para cada zona climática de forma que se cumpla el CTE.

Los tipos de huecos se han elegido de manera que cumplan con las exigencias del DB-HE1 particularizado para cada zona climática. Se han empleado los mismos tipos de hueco para las dos soluciones constructivas: M1 y M2. La única diferencia entre los tipos de marco y vidrio empleado viene dada por las exigencias de la zona climática analizada.

Figura 8: Fachada convencional del módulo 1

Figura 8: Fachada convencional del módulo 1

Cubierta M1. Cubierta ventilada fría: Compuesta por plaqueta o baldosa cerâmica: 3,00 cm, arena: 2,00 cm, tablero de rasilla: 4,00 cm, cámara de aire ventilada: 10,00 cm, aislante térmico, forjado unidireccional, entrevigado cerâmico: 25,00 cm y enlucido de yeso: 1,50 cm.

Figura 9: Cubierta convencional del módulo 1

Figura 9: Cubierta convencional del módulo 1

Suelo en contacto con el exterior M1: Forjado sanitario compuesto por un acabado en aplacado cerámico: 2,00 cm, mortero de cemento y arena: 3,00 cm, arena: 3,00 cm, aislante térmico y forjado unidireccional con entrevigado cerámico: 25,00 cm.

Particiones interiores. M1. Compuestas por tabicón de ladrillo hueco doble (partición vertical) y el forjado unidireccional de bovedillas cerámicas (partición horizontal).

Forjados. Particiones Horizontales M1: Aplacado cerámico: 2,00 cm, mortero de cemento y arena: 3,00 cm, forjado unidireccional, entrevigado cerámico: 25,00 cm, enlucido de yeso: 1,50 cm.

Particiones verticales M1: Enlucido de yeso: 1,50 cm, tabicón de ladrillo hueco doble: 8,00 cm y enlucido de yeso: 1,50 cm.

Modulo 2. Soluciones constructivas para cerramientos de alta inercia térmica

Igualmente los cerramientos se configuran para cumplir el CTE en las zonas climáticas consideradas.

La transmitancia térmica total se iguala a la obtenida en los cerramientos convencionales, calculando el aislamiento que para ello precisa cada solución constructiva.

Fachada M2. Muro de hormigón con el aislamiento por el exterior. La fachada tendrá el aislamiento por el exterior para dejar en el interior la masa de hormigón del muro. Se tendrá en cuenta esta solución constructiva a la hora de calcular los puentes térmicos, entendiendo que se aíslan los cantos de forjados y pilares por el exterior. Su composición es: enfoscado de cemento o cal: 3,00 cm, aislante térmico, hormigón: 20,00 cm, enlucido de yeso: 1,50 cm.

Figura 10: Fachada convencional del módulo 2

Figura 10: Fachada convencional del módulo 2

Cubierta M2. Cubierta plana caliente. Compuesta por baldosa de hormigón: 2,00 cm, mortero de cemento y arena: 3,00 cm, lámina antipunzonamiento, lámina impermeabilizante, aislante térmico, forjado de hormigón macizo sin entrevigado: 25,00 cm, enlucido de yeso: 1,50 cm.

Figura 11: Cubierta convencional del módulo 2

Figura 11: Cubierta convencional del módulo 2

Suelo en contacto con el exterior M2. Alta inercia térmica: Compuesto por aplacado cerámico: 2,00 cm, mortero de cemento y arena: 3,00 cm, arena: 3,00 cm, forjado de hormigón macizo sin entrevigado: 25,00 cm, aislante térmico.

Particiones interiores. M2. Forjados. Particiones Horizontales M2: Con la siguiente composición: aplacado cerámico: 2,00 cm, arena: 3,00 cm, forjado de hormigón macizo, sin entrevigado: 25,00 cm y enlucido de yeso: 1,50 cm.

Particiones verticales M2: enlucido de yeso: 1,50 cm, panel de hormigón macizo: 12,00 cm y enlucido de yeso: 1,50 cm.

4.1 Resultados obtenidos

A continuación se muestran los resultados obtenidos para las dos tipologías de edificios.

Figura 12: Resultados obtenidos en kW·h/m2

Figura 12: Resultados obtenidos en kW·h/m2

De los resultados obtenidos se puede concluir que los edificios de hormigón suponen un ahorro energético medio con respecto a las soluciones tradicionales de aproximadamente un 16% si se tienen en cuenta tanto las necesidades de calefacción como de refrigeración. La localización geográfica del edificio influye en un mayor ahorro bien en calefacción bien en refrigeración, aunque el ahorro global se sitúa en el 16% anteriormente expuesto.

  1. Análisis comparativo de un edificio de alta inercia térmica con distintos grados de activación y de un edificio convencional. Departamento de Termotecnia. Universidad de Sevilla.

En la presente comunicación no se pueden presentar los resultados obtenidos en este estudio ya que, a la fecha límite de presentación de la misma, no se ha concluido éste. Sin embargo, dichos datos sí se podrán presentar en la comunicación oral (noviembre de 2012) de la misma, si ésta se produce.

De la misma manera que se realizó en el estudio anterior, en esta investigación se comparan soluciones constructivas tradicionales con otras compuestas, en este caso, por cerramientos de hormigón armado en paneles prefabricados.

5.1 Activación de la solución pasiva.

La irregularidad temporal de la demanda de energía está fuertemente influenciada por las condiciones meteorológicas externas pero puede ser compensada, en parte, no solo a través del uso de elementos constructivos con fuerte inercia térmica, sino también con el uso de soluciones técnicas que, en la estación estival, favorezcan la evacuación de calor de estos elementos y en épocas invernales permitan el calentamiento de los mismos.

Las variaciones térmicas exteriores son muy diferentes en función del punto geográfico y la época del año. Así, se pueden encontrar variaciones en verano de 14ºC en Sevilla, 12ºC en Madrid o 11ºC en Barcelona. Por ello, el uso de elementos másicos con gran capacidad de absorción de calor, aunque por sí resulta un buen sistema para amortiguar estas variaciones (como los muros de hormigón del edificio), combinados con una estrategia de refrigeración apropiada la temperatura y su variación se podrá adaptar con mayor flexibilidad al lugar y la estación deseada.

5.2 Ventilación nocturna.

El primer procedimiento de activación para valorizar la solución en el estío es el night cooling, (ventilación nocturna) con el que se intenta favorecer el enfriamiento de los elementos con mayor inercia, elementos que requieren un periodo de tiempo relativamente largo para enfriarse como es la noche, de manera que su temperatura durante las horas de sol sea lo más baja posible.

Para implementar esta filosofía en el edificio estudiado, se sustituye la ventilación natural por ventilación forzada por medios mecánicos (extractores en los baños) durante las horas nocturnas, para así refrigerar lo antes posible los cerramientos con masa térmica capaces de acumular el frio hasta el día siguiente.

A medida que el flujo de aire exterior aumenta durante la noche, cae la temperatura interior y las velocidades típicas de paso aumentan, lo que se refleja en un mayor enfriamiento del muro. Si esto se da sobre elementos con poca inercia (cerramientos tradicionales), rápidamente cesa la transferencia. Sin embargo, si se acentúa en puntos con elevada inercia térmica, estos elementos contribuyen a almacenar energía y amortiguar los efectos térmicos exteriores, reduciendo la demanda energética y mejorando el confort interior de las viviendas.

Figura 13: Simulación de una estrategia de ventilación en el modelo analizado

Figura 13: Simulación de una estrategia de ventilación en el modelo analizado

 

En la simulación por ordenador mediante elementos finitos de la figura anterior se observa esta estrategia de ventilación, el movimiento de aire y sus velocidades. Dichos parámetros, que son función entre otras variables del número de recuperaciones totales del aire por unidad de tiempo, permitirán asegurar el alcance los umbrales de confort para las zonas ocupadas durante el proceso.

5.3 Forjados activos ventilados

Se analizan además otras medidas adoptadas para valorizar la inercia del edificio, como por ejemplo la incorporación de forjados activos ventilados. La filosofía perseguida es mantener los elementos estructurales lo más fríos posibles durante las horas diurnas de los meses estivales aprovechando las bajas temperaturas tras el ocaso.

Para ello se hace pasar el aire exterior, mas frio durante las horas de noche, por el interior del forjado para que éste refrigere los elementos estructurales. Debido a su alta inercia térmica, su temperatura es máxima en el momento de la puesta de sol, momento en el cual comienza a enfriarse. Si se dejase evolucionar libremente (como en los forjados tradicionales), el enfriamiento se produciría al mismo ritmo que el calentamiento, pero el uso de forjados activos ventilados permite no sólo acelerar el proceso de refrigeración sino tambien que éste alcance temperaturas inferiores durante el día. De este modo, dado que el ritmo de calentamiento es relativamente lento, el forjado se encuentra más frio justo cuando la temperatura del aire interior es mayor, consiguiéndose de ese modo refrigerar el aire de las estancias.

Esta estrategia consigue amortiguar las oscilaciones térmicas en las zonas habitadas durante las horas de ocupación para así reducir la energía demandada. Por ello se analiza el efecto de una refrigeración intensa del forjado durante las horas nocturnas en verano para que, gracias a la inercia térmica de este elemento, se cuente con un techo frio durante las horas centrales del día que proporcione un mayor grado de confort, es decir, una superficie continua a menor temperatura, que genera un enfriamiento generalizado de las habitaciones.

Figura 14: Refrigeración de los espacios interiores mediante forjado activo ventilado

Figura 14: Refrigeración de los espacios interiores mediante forjado activo ventilado

5.4 Galerías acristaladas

Es posible además implementar soluciones como las galerías acristaladas que aprovechan la energía solar para reducir la demanda de calefacción del edificio no sólo en la estancia donde se instalan, sino en toda la vivienda. Esto es debido a que pueden contar con una componente de ventilación y, en consecuencia, el aire puede ser enviado a cualquier otro espacio, siempre y cuando el edificio cuente con un sistema de conductos adecuado para ello.

El principio de operación de esta solución se basa en la absorción de la radiación solar en donde se convierte en calor que es atrapado gracias a que la hoja exterior evita que una buena fracción del mismo se escape al exterior. La fracción de calor atrapada se dirige al interior del edificio de forma diferida a través del muro de hormigón de fachada, ahora en el interior.

La galería acristalada transfiere el calor de forma diferida al interior del edificio a través de la hoja interior. Esto produce un desfase entre la hora en la que la radiación solar es máxima, y la hora en la que la galería acristalada envía el máximo de calor al interior del edificio.

El aporte de energía suministrado por la galería acristalada desciende con la severidad climática: cuanto más fría sea la localidad, mayores pérdidas se presentarán y, además, suelen estar asociadas a unas radiaciones solares bajas.

Para la estación de verano, se pueden considerar la utilización de sistemas de sombreado y/o un sistema de ventilación exterior-exterior que evacúe el calor generado por la radiación solar, impidiendo que este ingrese al edificio en fechas en las que las ganancias solares son poco beneficiosas.

Figura 15: Calefacción de los espacios interiores mediante galerías acristaladas

Figura 15: Calefacción de los espacios interiores mediante galerías acristaladas Figura 15: Calefacción de los espacios interiores mediante galerías acristaladas

El procedimiento para la cuantificación de mejoras

Para analizar el impacto sobre la eficiencia energética que tiene cada solución se han empleado diagramas como el de la Figura 16, en donde se representan visualmente los caminos en cuanto a ahorro en refrigeración y calefacción.

 

Figura 16: Diagrama para el análisis de contribución de las soluciones a la eficiencia

Figura 16: Diagrama para el análisis de contribución de las soluciones a la eficiencia

 

El punto de partida corresponderá a la clase energética de eficiencia de la solución con cerramiento convencional, sin mejora de la inercia. El primer avance o paso se corresponde con la introducción del cerramiento de hormigón, debido al efecto de la alta inercia térmica de manera pasiva, sin activación. De ahí en adelante se analiza el efecto de la activación mediante mecanismos de ventilación nocturna (segundo paso), activación de forjados alveolares o introducción de galerías acristaladas con control de la radiación (tercer paso).

Este tipo de análisis, en el que se va representando en el diagrama de escala de clasificación (desde la G hasta la A, de peor a mejor) el avance en eficiencia, permite ver a golpe de vista:

-          El efecto en cuanto a mejora de clase de las activaciones sobre las distintas soluciones iniciales (convencional y de alta inercia). La representación de caminos paralelos con origen en las dos soluciones permite evaluar el diferente efecto que tienen las activaciones sobre cada una.

-          Si la mejora se consigue mediante un ahorro por menor necesidad de refrigeración en verano (camino de derecha a izquierda) o por menor necesidad de calefacción en invierno (de abajo a arriba)

 

  1. Conclusiones

Es efectivamente posible conseguir edificios con una calificación energética superior (clase A – B) utilizando soluciones con cerramientos de alta inercia activados. Las soluciones de activación, que pueden o no ser necesarias, son muy variadas y, en función de la localización, diseño y orientación, podrán optimizarse.

Además de ello, o derivado de lo anterior, la mejora de la eficiencia aprovechando la inercia térmica redundaría en una mejora de la sostenibilidad global, a saber:

Mejoras medioambientales: menores emisiones de CO2

El balance favorable de ahorro de emisiones de CO2 correspondiente a una vivienda y una vida útil de 100 años es de 24.222 kg de CO2 eq. (datos obtenidos a partir de los resultados del estudio del IETcc).

Ahorros económicos

Un ahorro energético del 16% asociado a solución de alta inercia pasiva, valorado de acuerdo con las tarifas según Resolución de 29 de diciembre de 2009 de la Dirección General de Política Energética y Minas para tarifas de último recurso aplicables al primer semestre de 2011, supone, por vivienda de 100 m2, el ahorro anual por reducción del consumo de energía de 138,36 €/año (datos obtenidos a partir de los resultados del estudio del IETcc).

Ventajas sociales

Resistencia y buen comportamiento sísmico, aislamiento acústico, alta resistencia al fuego (superior a 120 min con una eficaz compartimentación), rápida ejecución con técnicas disponibles (in situ o prefabricado), etc.

  1. Referencias
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  • ISO/DIS 15686-5: “Building and constructed assets. Service life planning. Life cycle costing”.
  • ISO/TC 59/SC 17/WG 3N: “Building construction. Sustainability in building construction. Environmental declaration of building products”.
  • ACI SP-145 “Durability of Concrete” (1994).
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  • Burón, M.: La sostenibilidad de las construcciones de hormigón. Cemento-Hormigón nº 897, enero 2007.
  • Burón, M.: Eficiencia energética de los edificios construidos con hormigón. Cemento-Hormigón nº 905, septiembre 2007.
  • Burón, M.; Jofré, C.: Evaluación global de la sostenibilidad de una carretera y vías de mejora. Carreteras nº 160 Julio-Agosto 2008.
  • Carrascón, S.; Aguado, A.; Josa, A.: Evaluación medioambiental de productos de hormigón mediante el análisis del ciclo de vida. Cemento-Hormigón nº 898, febrero 2007.
  • Carrau, J.M.: Sostenibilidad y hormigón preparado”. Nuevas tendencias del hormigón en el ámbito de una construcción sostenible. CEDEX-ACHE. Madrid, septiembre 2006.
  • Código Técnico de la Edificación. Madrid, Ministerio de la Vivienda, 2006.
  • Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía: Plan de Ahorro y Eficiencia Energética 2011-20. 2º Plan de Acción Nacional.
  • Instrucción del Hormigón Estructural. EHE-08. Madrid, Ministerio de Fomento, Secretaría General Técnica 2008.
  • Pacios A.; “Optimization of in situ construction system to benefit from SCC technology” Proceedings of Second North American Conference on the Design and Use of Self-Consolidating Concrete/ Fourth International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete, Chicago vol. 2, Ed. S.P. Shah, Hanley Wood Publication, pp. 1031-1036, ISBN: 0-924659-64-5 (2005).
  • Plataforma Europea del Hormigón: Hormigón para edificios energéticamente eficientes. Los beneficios de la inercia térmica. Cemento-Hormigón nº 911, febrero 2008.
  • Plataforma Tecnológica Española del Hormigón: Eficiencia energética utilizando hormigón. Cemento-Hormigón nº 911, febrero 2008.
  • Plataforma Tecnológica Española del Hormigón: Seguridad frente al fuego utilizando hormigón. Cemento-Hormigón nº 916, julio 2008.
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  • Tenorio, J.A.; Vega, L.; Turmo, J.; Burón, M.; Alarcón, A.; Martín-Consuegra, F.; Burón, A.; D’Andrea, R.: Los requisitos del Código Técnico de la Edificación. Eficiencia energética e incremento de la sostenibilidad. Aplicación a los edificios de hormigón. Cemento-Hormigón nº 937, marzo-abril 2010.
  • Turmo, J.: Optimización estructural de edifi cios de alta inercia térmica y acústica realizados en hormigón. Universidad de Castilla-La Mancha. Marzo 2009.
  • Vega, L.; Tenorio, J.A.; Martín Consuegra, F.; Gaviria, M.J.: Investigación sobre el comportamiento del hormigón como material de alta inercia térmica. Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja. Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Septiembre 2007.

 

Correspondencia

Instituto Español del Cemento y sus Aplicaciones (IECA)

C/ José Abascal, 53, 1º. 28003 – Madrid

 

Cesión de derechos

Por la presente, y como autor del trabajo mencionado arriba, cedo al Palacio de Ferias y Congresos de Málaga una licencia no-exclusiva irrevocable para imprimir, reproducir, distribuir, transmitir o comunicar de cualquier manera dicho trabajo, incluyendo el derecho de hacer modificaciones de formato. Además, afirmo que esta cesión no lesiona los derechos de terceros.

 

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