Construcción, Inercia Térmica y Distribución del Calor
De Construmatica
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Las aberturas de fachada se han diseñado para aprovechar al máximo la radiación solar; el siguiente paso es distribuir el calor producido y evitar los picos de calor excesivo que pueden generarse.
Uno de los problemas del asoleo en invierno es que la aportación solar se produce únicamente durante determinadas horas del día y no por la noche.
Durante el día, las habitaciones que reciben el sol pueden calentarse excesivamente y, en el caso de las viviendas pasantes, las habitaciones opuestas permanecen frías y requieren calefacción, en especial durante la noche.
Las soluciones posibles dependen del sistema constructivo, y, a grandes rasgos presenta dos alternativas: construcción húmeda y construcción seca, además, debe considerarse la distribución de los espacios de la vivienda y los medios de que se dispone para almacenar y transmitir el calor producido.
Construcción Húmeda y Construcción Seca
La construcción tradicional en España es básicamente húmeda: se usa cemento y hormigón en la estructura, cerámica tomada con mortero en las particiones, revestimientos asimismo de mortero, cerámicos o enyesados y baldosas de terrazo o gres recibidas con morteros y cementos.
Su punto débil surge cuando se producen fallos en la ejecución de la obra: si existen zonas mal aisladas y puentes térmicos hacia el exterior o hacia espacios vecinos fríos, la conductividad de estos materiales supondrá una pérdida importante del calor producido, ya sea por el sol o mediante un sistema convencional de calefacción.
El nombre de la construcción seca se refiere obviamente a que no se emplea agua, pero de hecho su verdadero significado es el de usar materiales más ligeros, tanto para cierres como para revestimientos, que son poco conductores del calor y disponen de uniones, en general, mecánicas.
Es la solución tradicional de los países más fríos, tanto del centro y norte de Europa como de Estados Unidos y Canadá.
En las viviendas secas la inercia térmica interior es mínima, o está confinada en espacios aislados, y las masas con inercia térmica no forman parte de la estructura ni de los cerramientos. En esas viviendas las pérdidas de calor son mínimas porque los componentes estructurales y de cerramiento, básicamente madera y sus derivados, tienen una conductividad baja, y porque disponen de aislamientos importantes, con vidrios muy aislantes y sellados continuos. Al no existir superficies frías los cuerpos no irradian calor hacia ellas y el confort se alcanza con facilidad y rapidez.
Vemos que la construcción húmeda y la seca suponen dos puntos de partida opuestos y conducen a estrategias térmicas distintas. No puede decirse que una sea mejor que otra , y de hecho ambas tienen problemas que pueden anular sus ventajas específicas.
En ambos casos los problemas se relacionan con la calidad de la construcción, y pueden permanecen ocultos en la medida en que no se monitorizan las viviendas para evaluar los costes energéticos reales.
Aprovechamiento solar y estanqueidad
- En la vivienda húmeda, con más inercia, puede almacenarse mejor el calor pero será muy sensible a pérdidas por fallos de aislamiento o de estanqueidad. Para calentarse inicialmente requerirá más tiempo y energía.
- En la vivienda seca se requiere incrementar el aislamiento y la estanqueidad para asegurar el confort.
Lo primero se logra fácilmente al ser la madera y derivados materiales mucho más aislantes que el hormigón o la cerámica, por lo que los problemas constructivos relacionados con puentes térmicos prácticamente desaparecen. La estanqueidad es aquí muy importante para alcanzar el confort, porque los fallos de sellado no podrán ser amortiguados por la inercia térmica de muros y solados.
Un problema tradicional de la vivienda de construcción seca del norte de Europa ha sido precisamente el exceso de estanqueidad unido a la conveniencia de ventilar poco para impedir la entrada del frío exterior. Para evitarlo, las normativas en esos países fríos, igual que ahora en el nuestro, disponen sistemas de ventilación obligada que aseguren una renovación suficiente. Cuando esta renovación supone un caudal importante resulta imprescindible recuperar el calor.
En nuestro clima mucho menos riguroso en invierno, la construcción seca es una gran alternativa, si se la dota de elementos de inercia térmica en su interior, (nunca en la envolvente de la edificación) siguiendo el concepto original más ligero con uso casi exclusivo de materiales aislantes.
Circulación del Aire en el Interior de la Vivienda
En invierno se debe hacer circular el calor desde las zonas calientes a las frías.
Si las puertas interiores de la vivienda se dejan abiertas, especialmente durante las horas de asoleo, se producirán corrientes de convección que llevarán a las habitaciones no soleadas parte del calor producido en las que han recibido el sol directo.
Es la solución más sencilla y efectiva si se acompaña con un buen aislamiento en especial en las aberturas de fachada.
Para asegurar esa circulación sin abrir puertas, conviene dirigir por medios mecánicos el aire de las salas soleadas a las frías, lo que podrá realizarse sobre un cielo raso situado en un distribuidor o pasillo de la vivienda. Cuando una vivienda da al este y oeste el aire forzado debe tener en cuenta los periodos de asoleo en cada orientación y disponer de un inversor de flujo.
Una alternativa interesante consiste en tender una red de tuberías semejante a la de un suelo radiante que permita la circulación de agua desde las dependencias que han recibido asoleo, en las que el suelo estaría más caliente, hacia las que no lo tienen. Esta opción aumenta su eficacia si se combina con un pavimento pétreo o cerámico oscuro en las dependencias soleadas y debe programarse únicamente para las horas de asoleo. Puede ser compatible con un suelo radiante convencional pero exige una programación especial.
La calefacción convencional, mediante radiadores, debe tenderse de forma que sea posible programar un circuito para la zona soleada y otro para la zona fría para lograr un equilibrio térmico con el menor consumo de energía convencional posible.
Inercia Térmica
Incrementar la inercia térmica interior ayuda a repartir a lo largo del día el calor acumulado durante unas horas.
El incremento de la inercia térmica no tiene incidencia directa en la demanda de calefacción, si se considera una vivienda calefactada de forma permanente, perfectamente aislada y sin puentes térmicos, lo que en la práctica no siempre resulta fácil conseguir.
De forma indirecta la inercia genera un ahorro en la calefacción e incluso en la refrigeración.
Como el calor se transmite desde las superficies calientes a las frías si se aumenta la masa del interior de la vivienda, por ejemplo del suelo, parte de la energía producida por el sol calentará esa masa y menos el aire.
Cuando al anochecer la acción del sol desaparezca, la masa interior que durante el día ha sido calentada, cederá calor al ambiente del interior de la vivienda.
En un edificio de viviendas ocupado de forma continua, en el que se juegue con la inercia térmica, para equilibrar el calor producido por el sol basta con aislar bien la envolvente del edificio, no siendo necesario aislar una vivienda de otra.
Si las viviendas no ocupadas del edificio mantuviesen sus cerramientos opacos abiertos seguiría siendo válido aislar únicamente la envolvente del edificio. Al no ser esto una práctica frecuente conviene aislar cada vivienda.
Para aumentar la inercia térmica interior deben usarse materiales que sean buenos conductores y que dispongan de masas elevadas, es decir que sean densos.
Es fundamental que las masas importantes estén aisladas de los cerramientos. En las habitaciones que reciben sol debe evitarse el uso de parquets y de alfombras o moquetas.
La inercia térmica no siempre es la mejor solución. Existen diversas situaciones relacionadas con el uso de un edificio que hacen aconsejable no incrementarla.
Cuando la inercia térmica es significativa, la vivienda necesitará más energía para calentarse inicialmente. Es el caso de las viviendas que se ocupan el fin de semana y que están cerradas y con las persianas cerradas durante la semana. En estos casos la inercia térmica es negativa: la casa tardará más tiempo en calentarse y aumentará el consumo de energía.
En verano, en las orientaciones a levante y a poniente el asoleo es mucho mayor que en invierno. Si no se apantalla en esas direcciones, la incidencia del sol en una vivienda con mucha inercia térmica hará que la temperatura sea excesiva tanto de día como de noche.
Por el contrario si esa misma vivienda que dispone de mucha inercia térmica y está bien aislada, se mantiene cerrada durante el día y se abre durante la noche, la inercia térmica permitirá alcanzar una temperatura agradable durante las horas diurnas, siempre condicionado a que la temperatura nocturna descienda por debajo de los 25 º.
Conclusiones
• Bajo el punto de vista térmico tanto la construcción seca como la húmeda son válidas aunque requieren condiciones de aislamiento diferentes. Los fallos de una y otra más importantes obedecerán a defectos constructivos, a menudo ocultos.
• La construcción seca requiere menos energía para alcanzar una temperatura de confort que la construcción húmeda, lo que hace que para la calefacción solar sea una opción muy recomendable.
• Es conveniente incrementar la inercia térmica para acumular el calor radiado por el sol durante el día y cederlo por la noche.
• En nuestro clima una excepción a lo anterior son las viviendas de ocupación discontinua que requerirán mayor energía térmica para alcanzar en invierno la temperatura de confort, salvo que se asegure el asoleo suficiente y permanente en invierno.
• Las masas con inercia térmica significativas deben estar situadas de forma que el sol en invierno pueda incidir directamente sobre ellas y estar bien aisladas de los espacios fríos.
• La inercia térmica no debe formar parte del cerramiento que pueda estar en contacto con el exterior, ni de los elementos estructurales, para evitar puentes térmicos que anularían sus beneficios.
• Si no se apantallan las aberturas en verano, el incremento de la inercia térmica resultará en un incremento notable del calor en períodos cálidos.
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