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05/01/2021 / Carlos Castro Martín

Mantener la casa fresca. Efecto de las planchas aislantes DANOPREN TL en cubierta inclinada en verano

Es corriente asociar el uso del aislamiento térmico a la reducción del gasto en calefacción durante el período invernal. La relación es tan inmediata como la dada por la reducción del valor U de transmitancia térmica de los diversos cerramientos, tanto opacos como acristalados, del edificio.

 

En el período estival de climas con intensa radiación solar como el nuestro, si se instalan equipos de refrigeración, se pueden aplicar conocidos procedimientos de cálculo para determinar la demanda energética y el dimensionamiento de los equipos. El aislamiento también tendrá aquí un papel relevante, obteniéndose, gracias a su instalación, importantes reducciones de la demanda, con la consiguiente reducción, tanto de la inversión en equipos como del consumo energético.

Sin embargo, mediante el aislamiento térmico y unos criterios adecuados en el diseño, construcción y uso de la vivienda se puede conseguir el objetivo ideal de mantener relativamente fresca la casa sin necesidad de refrigerarla mecánicamente.

 

AISLAR, ACUMULAR, REFLEJAR, DISIPAR

  • Aislar es clave para el buen funcionamiento y habitabilidad del edificio en verano. Para maximizar el efecto del aislamiento se tiene que complementar, en el diseño y la construcción, con otros tres procedimientos para evitar el sobrecalentamiento de los cerramientos opacos:
  • Acumular, a través de cerramientos con la masa y materiales adecuados para alcanzar la mayor inercia térmica posible, dentro de los límites impuestos por los materiales, la estructura y, en definitiva, los recursos económicos disponibles. Cuanta mayor inercia térmica, es decir, cuanta mayor capacidad calorífica, más estable será la construcción ante los cambios de temperatura exteriores. Además, cuanto más al exterior se instale el aislamiento térmico, mayor aprovechamiento de la inercia térmica habrá, para un cerramiento dado.
  • Reflejar, por medio de superficies exteriores de los cerramientos en tonos claros, lo que reducirá la absorbencia solar y el sobrecalentamiento de la superficie exterior del cerramiento.
  • Disipar el calor, mediante cerramientos ventilados. Así, tras la "primera" fachada, la "segunda", tras la cámara ventilada, está, literalmente, "a la sombra".

En el modelo sencillo que presentamos en este artículo prescindiremos del tercer mecanismo, de todas maneras bastante inusual, al menos en vivienda (en cubierta, no obstante, ha habido cubiertas ventiladas tradicionales, como la azotea a la catalana). Por tanto, en cuanto a los cerramientos opacos, nos centraremos en analizar el efecto conjunto de transmitancia térmica, valor U, reducida y capacidad calorífica, C, maximizada por medio de un aislamiento colocado al exterior del cerramiento. Las distintas absorbencias solares y los correspondientes factores solares, con el cálculo complejo que entrañan, se simplificarán en un dato, el de la temperatura sol-aire de la superficie exterior del cerramiento.

Por supuesto, el control sobre la parte opaca de la envolvente del edificio tiene que complementarse con un diseño de los huecos acristalados atento a su protección frente a la radiación solar en función de las diversas orientaciones y condicionantes del lugar y el uso del edificio. Asimismo el uso incorrecto de un edificio bien diseñado puede dar al traste con cualquier previsión de comportamiento. Como mínimo, el sentido común lleva a que, en un edificio bien diseñado y construido desde el punto de vista expuesto, el usuario debe favorecer la ventilación nocturna e impedirla en las horas más cálidas del día. De hecho, las ventanas abiertas de par en par a las horas centrales del día son indicio, por el contrario, de mala construcción, con valor U elevado y/o C baja, con el resultado de que la casa se convierte, y no sólo figuradamente, en un "horno". Finalmente, a veces, en el uso, es factible mojar los cerramientos rociándolos para bajar temperaturas por efecto de la evaporación del agua.

 

LA CUBIERTA: LA FACHADA MÁS EXPUESTA.

Especialmente drástico es el caso de la cubierta, pues la radiación solar es máxima y continua desde el amanecer hasta el anochecer. En vivienda unifamiliar es clara su importancia. En vivienda colectiva afectará, obviamente, a las últimas plantas.

Se ha analizado, mediante una sencilla hoja de cálculo, la evolución de la temperatura en un período de 10 horas de calentamiento en una sección constructiva de 1 m2 de área, correspondiente a un tejado. Los datos de partida son:

Características del cerramiento:

  • Teja cerámica (o sea, tono medio-claro, para limitar la absorbencia solar y no alcanzar una temperatura sol-aire excesiva).
  • Aislamiento térmico (solución aislada), con planchas DANOPREN TL, en 50 mm de espesor neto. Da lugar a una transmitancia térmica en el cerramiento propuesto de U = 0,502 W/m2·°C. Sin aislar, la transmitancia es U = 2,100 W/m2·°C
  • Forjado unidireccional, con bovedilla cerámica (masa = 250 kg/m2; C = 210000 J/°C)

Temperatura sol-aire: 50 °C, lo que puede representar aceptablemente la temperatura superficial media de las tejas cerámicas en ese período diario de intensa radiación solar (mayor, en cualquier caso, que la temperatura que alcanza el aire exterior). De todas formas, mediante la hoja de cálculo es fácil afinar en los resultados con valores empíricos de la temperatura que puedan tener mayor precisión.

Temperatura inicial de la sección constructiva: 20 °C.

La simplificación propuesta parte de considerar el salto térmico, no entre temperaturas del aire en los ambientes exterior e interior, sino entre la temperatura sol-aire y la inicial del cerramiento de cubierta. Entonces, hora a hora, se determina el aumento de temperatura del cerramiento (como si dicho aumento estuviera distribuido homogéneamente), corrigiendo el salto térmico (menor ahora) para la siguiente hora.

Se han analizado 2 casos:

  • Sin aislar.
  • Aislado, con planchas de poliestireno extruido (XPS) DANOPREN TL colocadas bajo teja y sobre el forjado inclinado, es decir, sobre la masa principal a efectos de inercia térmica, protegiéndola y obteniendo la mayor efectividad.

Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

 

CONCLUSIONES

  • Las dos secciones constructivas sufren aumento de temperatura. Lo importante es que esté dentro de unos límites razonables para que, por la noche, durante la disipación de calor por ventilación de las brisas nocturnas, se retorne a la temperatura inicial. Así, en el caso de una construcción aislada es altamente probable que la temperatura de la cubierta no oscile más de 6 °C en el período estival. Obsérvese que en el cálculo se Sobrecalentamiento de la cubierta obtiene un aumento de menos de 3 °C, pero, al analizar el edificio entero, habría que considerar otras fuentes de calor en el interior de la casa, como ganancias internas por ocupantes y equipos, ganancias solares a través de acristalamientos -a pesar de las pertinentes protecciones de Cloubsiertha suin eaisclaor    s-, renovación del aire por infiltraciones a través de las carpinterías, etc. Por tanto es factible, gracias al aislamiento, sin refrigeración mecánica y mediante un diseño y uso adecuados, mantener la temperatura de la casa, durante el verano, entr e 22 y 28 °C, en todo caso por debajo de 30 oC (con temperaturas máximas del aire exterior entre 32 y 38 °C y mínimas, nocturnas, de 18-24 °C). 
  • Sin aislamiento, la sección, por sí sola, presenta, en ese único período diario de soleamiento considerado, un aumento de más de 13 °C (20 +13 = 33 °C), con lo que, dados los demás factores de ganancias, se puede llegar a oscilaciones diarias que conviertan la casa en el "horno" ya mencionado, sin que las ganancias de calor se compensen con la ventilación nocturna, acumulándose por consiguiente, día a día con el transcurso del verano, de modo que no quede más remedio que ventilar también durante el día, para así, al menos, no sobrepasar la temperatura máx. del aire exterior en un día veraniego (unos 32-38 °C, siempre más de 30 °C).
Datos del autor
Nombre Carlos Castro Martín
Empresa DANOSA
Cargo Arquitecto. Dpto. técnico
Biografía
Art. Online
Entrevistas
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