Domingo 25 Agosto 2019

Eficiencia energética, confort térmico y confort visual en los edificios

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Revista Toldo / Josep Maria Pallarès

La Directiva 89/106/CEE del Consejo de 21 de diciembre de 1988 establece unas disposiciones legales, reglamentarias y administrativas de los Estados Miembros sobre los productos de construcción; para ello estos productos solo podrán comercializarse si cumplen unos requisitos esenciales durante un período de vida económicamente razonable, siendo uno de estos el ahorro energético y aislamiento térmico.

Para ello, para hablar sobre la eficiencia energética debemos tomar como referencia la Directiva 2002/ 91/CE del 16 de diciembre de 2002, que tiene como objetivo el de fomentar la eficiencia energética de los edificios de la Comunidad, teniendo en cuenta las condiciones climáticas exteriores y las particularidades locales, así como los requisitos ambientales interiores y la relación coste-eficacia".

Paralelamente el Real Decreto 314/2006 , del 17 de marzo, aprueba el llamado Código Técnico de la Edificación que es el marco normativo por el que se regulan las exigencias básicas de calidad que deben cumplir los edificios, incluidas sus instalaciones, para satisfacer los requisitos básicos de seguridad y habitabilidad, en desarrollo de lo previsto en la disposición adicional segunda de la Ley 38/1999, de 5 de noviembre, de Ordenación de la Edificación, LOE.

Sentadas estas bases, debemos empezar por definir cual es el objetivo básico del «Ahorro de energía (HE) » que consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo, que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento.

 

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El Documento Básico «DB-HE Ahorro de Energía» especifica parámetros objetivos y procedimientos cuyo cumplimiento asegura la satisfacción de las exigencias
básicas y la superación de los niveles mínimos de calidad propios del requisito básico de ahorro de energía, tales como:

HE 1: Limitación de demanda energética
HE 2: Rendimiento de las instalaciones térmicas
HE 3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación
HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria
HE 5: Contribución fotovoltaica mínima de energía eléctrica

En relación al sector de los toldos, persianas y celosías nos remitiremos al marco normativo de la UNE-EN 14501/06 que se designan como "dispositivos de protección solar". Uno de los objetivos de esta normativa es la especificación de parámetros y clasificaciones para cuantificar las propiedades de dos aspectos esenciales

1.- El confort térmico: evaluado a través de factores como:
 El factor solar (transmitancia de energía solar total)
 El factor de transferencia de calor secundario
 La transmitancia solar directa.

2.- El confort visual: especificando criterios como:
 El control de la opacidad
 Privacidad nocturna
 Contacto visual con el exterior
 Control del deslumbramiento
 Uso de luz diurna
 Reproducción de colores.

Los principales términos de aplicación y definiciones, relacionados con el confort térmico y visual, son los siguientes:

• Transmitancia τ : Relación entre el flujo trasmitido y el flujo incidente.
• Reflectancia ρ: Relación entre el flujo reflectado y el flujo incidente.
• Absorción α: Relación entre el flujo absorbido y el flujo incidente
• Coeficiente de apertura: Relación entre la superficie de las aperturas y la superficie total de la tela.
• Factor solar g (transmitancia de energía solar total): Relación entre la energía solar total transmitida en una habitación a través de una ventana y la energía solar incidente de la ventana.
g es el factor solar sólo del acristalamiento;
gtot es el factor solar del combinado acristalamiento y dispositivo de protección-solar.

• Factor de sombreado Fc: Relación del factor solar del combinado acristalamiento y dispositivo de protección solar gtot y el del acristalamiento solo g: gtot
Fc = ______
g

• Factor de transferencia de calor interno secundario qi,tot: La parte de la radiación total absorbida que fluye al interior a través del acristalamiento combinado con el dispositivo de sombreado.

• Índice de reproducción de color Ra: Este índice se designa para expresar sintéticamente una evaluación cuantitativa de la diferencia en color entre ocho colores de ensayo iluminados directamente por la iluminación normalizada D65 y por la misma iluminación trasmitida a través del dispositivo de protección solar.

• Temperatura operativa θop: Temperatura uniforme de un local en el que un ocupante podría intercambiar la misma cantidad de calor por radiación más convección como en un ambiente real no uniforme.

 

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El Confort térmico

El confort térmico se rige principalmente por la temperatura operativa θop en el interior de un local (temperatura uniforme de un local en el que un ocupante podría intercambiar la misma cantidad de calor por radiación más convección como en un ambiente real no uniforme).
θop depende la temperatura del aire, de la velocidad del aire y de las temperaturas de las superficies contiguas Por tanto es importante,

"Controlar las aportaciones solares para limitar la temperatura operativa".

Los dispositivos de protección solar influyen en el confort térmico en tres aspectos:

1. La temperatura operativa media y/o las cargas de enfriamiento vienen influidas por las aportaciones solares que dependen de las dimensiones de las ventanas y la transmitancia total de energía solar, gtot.

2. Pueden causar localmente valores más altos de θop cuando son irradiadas por el sol debido a más altas temperaturas sobre la superficie interna del acristalamiento o dispositivo de protección solar. Este efecto se cuantifica por el factor de trasmisión de calor interior secundario qi,tot.

3. Pueden impedir que personas y su ambiente en el local sean irradiadas directamente. Este efecto se cuantifica por la transmitancia directa – directa, Te,dir-dir.

Control de las aportaciones solares. Transmitancia total de energía solar gtot

La limitación de aportaciones solares es el aspecto más importante del confort térmico en verano cuando no hay un sistema mecánico de enfriamiento.
Las aportaciones solares son directamente proporcionales a la transmitancia total de energía solar gtot.
gtot. depende del acristalamiento y del dispositivo de protección solar.

Este valor debe indicarse para el etiquetado general de productos. La influencia de los dispositivos de protección solar sobre las aportaciones solares puede también representarse por el factor de sombra Fe. El factor de sombra depende no sólo del dispositivo de protección solar sino también del acristalamiento. Este también se utiliza para la caracterización de los productos.

Para la determinación de la transmitancia total de energía solar gtot existen dos procedimientos:

a) El método simplificado: Condiciones de instalación desconocidas.
b) El método detallado: Condiciones de instalación conocidas.

La clasificación de la transmitancia de energía solar total gtot especifica en la tabla siguiente clasificación

Aportación de calor secundario. Factor de transferencia de calor secundario qi,tot

La energía solar total trasmitida a través de una fachada se compone de dos partes:

. La radiación solar, medida por el factor la transmitancia solar directa Te,tot
. El calor (radiación térmica y convección) medido por el factor de transferencia de calor secundario qi,tot..
FOTO protección solar en fachada
El factor de transferencia de calor secundario qi,tot de la combinación del acristalamiento y el dispositivo de protección solar debe ser calculado con la siguiente fórmula:

Este valor debe indicarse para el etiquetado general de productos.

Para la determinación del factor de transferencia de calor secundario qi,tot existen dos procedimientos:

a) El método simplificado: Condiciones de instalación desconocidas.
b) El método detallado: Condiciones de instalación conocidas.

Clases de prestación:

Protección contra la trasmisión directa. Factor de transmitancia solar normal/normal Te,n-n

Para poder determinar la capacidad de un dispositivo de protección solar para proteger a las personas y los ambientes de una radiación directa, se realiza a través de la transmitancia solar directa/directa Te,dir-dir del dispositivo, combinado con un acristalamiento. Por razones de simplicidad, el factor de transmitancia solar normal/normal Te,n-n se usa como medida para esta propiedad.

FOTO El control Solar automático reduce la radiación solar y optimiza la luz natural.
Confort Visual

El confort térmico junto con el confort visual forman parte de las propiedades que debe tener una celosía y persianas para los edificios.

El confort visual está formado por diferentes parámetros que clasifican y cuantifican los diferentes productos siendo los más característicos: el control de opacidad, el control de deslumbramiento, la privacidad nocturna, el contacto visual con el exterior, la utilización de luz diurna y la reproducción de colores.

Dependiendo de la geometría de la radiación incidente y transmitida, los componentes de la transmisión luminosa tienen que ver con diferentes aspectos del confort visual.

Cuando el hueco está directamente iluminado por el sol:

- la radiación incidente es principalmente direccional;
- la radiación transmitida es parcialmente direccional (τv,dir-dir), parcialmente difusa (τv,dir-dif);
- el flujo luminoso total transmitido es la suma de estos dos componentes.

FOTO transmisión DIRECTA

Estas características dependen del ángulo de incidencia θ

El valor τv,dir-h es representativo de la reducción global de luz natural por el dispositivo de protección solar cuando la luz viene desde una dirección específica.

La parte directa de la radiación transmitida τv,dir-dir representa el paso de luz a través de los orificios en el dispositivo de protección solar bajo el ángulo de incidencia θ.

Esto permite el reconocimiento de formas y tiene una influencia favorable sobre la visión del exterior pero es desfavorable para la privacidad nocturna.

Puede ser también la base de dos factores de no confort visual como son:

- la visión directa del disco solar.
- La formación de lunares solares sobre el suelo o los muebles de la oficina.
FOTO transmisión difusa
La parte difusa τv,dir-dif de la radiación transmitida se traduce en una luminancia propia del dispositivo de protección solar que aparece como fuente luminosa.
Esto puede constituir un factor de no confort, bien a partir de un valor excesivo de la luminancia en si misma o a partir del contraste entre la luminancia del dispositivo de protección solar y la de sus alrededores.

 

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Los dispositivos de protección solar se clasifican según los siguientes criterios:

1. Control de opacidad
2. Control de deslumbramiento
3. Privacidad nocturna
4. Contacto visual con el exterior
5. Utilización de luz diurna
6. Reproducción de colores

Estos criterios dependen de tres factores ópticos principales:

- τv,n-n, transmitancia luminosa norma/normal;
- τv,n-dif parte difusa de la transmitancia luminosa;
- τv,dif-h transmitancia luminosa difusa/hemisférica,

Las clases de prestación para el control de deslumbramiento, privacidad nocturna, contacto visual con el exterior, utilización de la luz natural se evalúan en:

Influencia sobre el confort visual

1.-Control de opacidad

Representa la capacidad de una celosía interior, toldo o persiana en posición desplegada y cerrada para impedir la visión de luz exterior

La prestación de oscurecimiento y de opacidad de los productos se expresa por el nivel de iluminación bajo el cual no es perceptible luz alguna detrás del dispositivo.

La prestación de opacidad se especifica de acuerdo con la clasificación de telas y la clasificación de productos.

2.-Control de deslumbramiento

Se caracteriza por:

 La capacidad del dispositivo de protección solar para controlar el nivel de iluminación de los huecos y para reducir los contrastes de iluminancia entre diferentes zonas dentro del campo de visión debidos a lunares solares sobre la superficie, parte del cielo vista a través de la ventana, visión del disco solar a través del dispositivo de protección...etc

 Capacidad del dispositivo de protección solar para prevenir la reflexión disturbadora sobre la exposición visual debida a la luminancia de la ventana y superficies adyacentes

El control de deslumbramiento se cuantifica por los parámetros τv, n-dif y τv, n-n.

3.- Privacidad nocturna

La privacidad nocturna es la capacidad de una celosía interior, toldo o persiana en posición totalmente desplegada o en posición totalmente desplegada y cerrada, para proteger a las personas de las miradas exteriores durante la noche en condiciones luminosas normales de visión exterior.
La privacidad nocturna se cuantifica por los parámetros τv, n-dif y τv, n-n.

4.- Contacto visual con el exterior

El contacto visual con el exterior es la capacidad del dispositivo de protección solar para permitir visibilidad exterior cuando está completamente desplegado. Esta función viene afectada por diferentes condiciones luminosas durante el día.

Se caracteriza por dos parámetros:

 transmitancia luminosa normal/normal: τv, n-n
 parte difusa de transmitancia luminosa: τv, n-dif
El contacto visual con el exterior se cuantifica por los parámetros τv, n-dif y τv, n-n.

5.- Utilización de la luz diurna

Se caracteriza por:
- la capacidad del dispositivo de protección solar para reducir el periodo de tiempo durante el cual se requiere luz artificial;
- la capacidad del dispositivo de protección solar para optimizar la luz diurna disponible.
La utilización de luz diurna se cuantifica por el parámetro τv,dif-h

6.- Reproducción de colores

Dispositivo de protección solar sin acristalamiento.

Para la determinación del índice de reproducción de colores Ra se utiliza el procedimiento establecido en la norma EN 410 pero con la modificación de que la transmitancia espectral del acristalamiento τ (λ) se sustituye por la del dispositivo de protección solar τ (λ)n-h

Dispositivo de protección solar con acristalamiento.

Para la determinación del índice de reproducción de colores Ra del conjunto vidrio dispositivo de protección solar, se utiliza el procedimiento establecido en la norma EN 410 pero con la modificación de que la transmitancia espectral del acristalamiento τ (λ) se sustituye por la del conjunto acristalamiento y dispositivo de protección solar τ (λ)n-h, tot

Josep Maria Pallarès es responsable de la División de Certificación de Leitat.

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