Diseño de envolvente de vidrio en edificios de consumo nulo o negativo

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Diseño de envolvente de vidrio en edificios de consumo nulo o negativo

David Guillén Barrero Tutor: Benito Lauret Aguirregabiria

Trabajo de Fin de Grado Junio 2020

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Título: Diseño de envolvente de vidrio en edi icios de consumo nulo o negativo Autor: David Guillén Barrero

Tutor: Benito Lauret Aguirregabiria

Trabajo de Fin de Grado Junio 2020

Aula 05

Coordinadora: María Barbero Liñán

Subcoordinadora: María de Los Ángeles Navacerrada Saturio Escuela Técnica Superior de Arquitectura de Madrid

Universidad Politécnica de Madrid

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ÍNDICE

1. RESUMEN 2. OBJETIVO

3. ESTADO DE LA TÉCNICA 4. METODOLOGÍA

A. Documental

B. Analítica

C. Estudio de casos

1. Bullitt Building

2. Edificio BSU Hamburgo

3. Elithis Tower

4. Efficiency House Plus with E-mobility 5. DISCUSIÓN

6. CONCLUSIONES 7. BIBLIOGRAFÍA

8. ANEJOS

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Palabras clave: Envolvente, vidrio, sostenibilidad, eficiencia energética, transmitancia térmi- ca, normativa 2010/UE, CTE, DB-HE.

1. RESUMEN

La sostenibilidad en el año 2020 es una necesidad, una necesidad que la arquitectura no puede eludir y debe ser protagonista de la transición energética. Desde la Unión Europea se ha estudiado esta situación y se procedió a sustituir la Directiva 2002/91/CE por la Directiva 2010/31/UE y del Consejo del 19 de mayo de 2010. Dicha normativa tiene como objetivo reducir la demanda energética en la Unión Europea. En la consideración (3) de la Normativa se afirma que el 40% del consumo total de la Unión Europea corresponde a los edificios.

Es por ello que aplica una serie de restricciones a las nuevas edificaciones para alcanzar el objetivo de reducir el 20% del consumo de la UE para el año 2020.

En consecuencia, el Código Técnico de la Edificación se ha debido adecuar a la Normativa Europea, siendo actualizado el 19 de diciembre de 2019. En esta nueva versión del CTE se modifican los coeficientes de transmisión térmica de la envolvente, así como los límites de la demanda energética.

Estas nuevas exigencias del CTE hacen especialmente vulnerables las envolventes predominantemente compuestas por vidrio, ya que es un material con altas transmitancias térmicas.

Las nuevas exigencias hacen especialmente difícil el cumplimiento de la normativa sin tener que recurrir a soluciones alternativas.

Por tanto, se estudiará la viabilidad de la proyección de envolvente de vidrio acorde con la nueva normativa así como dar una serie de directrices y pautas al arquitecto que propor- cionen una garantía de cumplimiento desde el momento inicial de proyección de la envolvente.

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2. OBJETIVO

El objetivo de este trabajo de investigación es proporcionar una ayuda al arquitecto para el proyecto de envolvente acristalada acorde con Directiva 2010/31/UE del Parlamento Eu- ropeo y del Consejo de 19 de mayo de 2010 relativa a la eficiencia energética de los edificios. Se tiene como objetivo dar una serie de pautas y recomendaciones para garantizar el cumplimiento de dicha normativa y del Código Técnico de la Edificación desde el momento inicial de la proyección del edificio dependiendo de su localización y por tanto sus condicio- nantes climáticos.

Se tomará como referencia el Código Técnico de la Edificación, por lo que el ámbito del estudio se reduce a los edificios construidos en España. Las zonas climáticas consideradas corresponden a las estipuladas por el CTE.

Se estudiarán exclusivamente las envolventes cuyo material principal es el vidrio y que por tanto corresponden en su mayoría a edificios de oficinas y edificios singulares.

Delimitación del ámbito

El ámbito estudiado será la normativa española vigente a fecha de Junio de 2020, aplicable a todo el territorio nacional. Los edificios estudiados serán de uso no residencial con distinta compacidad, siendo los más esbeltos los protagonistas. En cuanto a los ejemplos, se toman como referencia los edificios que reúnen ciertas cualidades que aportan interés a la investi- gación y se compara cómo pueden ser adaptados y aplicados en España.

Por otro lado, el ámbito de este trabajo se limita a la transmitancia térmica, sin tener en cuenta factores solares como puede ser la radiación solar, que pueden resultar determinantes en algunas zonas de España para la elección de la fachada. No obstante, la elección térmica y solar están relacionadas, pudiendo colaborar una con la otra.

En cuanto al tipo de fachada, solo se considera el muro cortina de vidrio, pudiendo ser stick o modular, teniendo en cuenta las posibles variantes que pueden aparecer en los cálculos analíticos, donde se toma como ejemplo un muro cortina stick.

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3. ESTADO DE LA TÉCNICA

En 2010 la Unión Europea publicó la Directiva 2010/31/UE con el objetivo de disminuir un 20% el consumo energético en la Unión Europea impuesto por la misma en 2007. Esta directiva pone el foco en los edificios, ya que suponen un 40% del consumo total de la UE y además según dice en su artículo 15, tienen una incidencia a largo plazo, por lo que su relevancia es mayor.

Esta normativa establece una metodología y una serie de medidas de incentivación y san- cionadoras para la aplicación de la normativa en toda la UE. Por tanto, España como Estado miembro de la UE desde el 1 de enero de 1986, acata la normativa en referente a la eficiencia energética a través del Código Técnico de la Edificación.

A pesar de que el objetivo fijado por la UE era para el año 2020, el CTE se actualiza acorde con dicha normativa el 19 de diciembre de 2019. En este nuevo CTE se hace hincapié en la transmitancia de la envolvente térmica y la generación y uso de energía renovable.

El CTE habla en todo momento de “demanda” y no de “consumo” energético. Según el Anejo A del DB-HE, se define “Demanda energética” como:

“Energía útil necesaria que tendrían que proporcionar los sistemas técnicos para mantener en el interior del edificio unas condiciones definidas reglamentariamente. Se puede dividir en demanda energética de calefacción, de refrigeración, de agua caliente sanitaria (ACS), de ventilación, de control de la humedad y de iluminación, y se expresa en kW·h/m2.año.”

Mientras que define “Consumo de energía primaria total” como:

“Valor global de la energía primaria que es necesario suministrar a los sistemas. Incluye tanto la energía suministrada y la producida in situ, como la extraída del medioambiente.”

Por tanto, se puede decir que la “demanda” es la energía necesaria para mantener unas condiciones mínimas mientras que el “consumo” es la energía real que el edificio necesita.

En la sección HE 1 se reflejan las medidas para la reducción de la demanda energética, fo- calizada en la disminución de la transmitancia térmica tanto global como parcial del edificio.

En la Tabla 3.1.1.c se establecen las transmitancias térmicas globales según la zona climáti- ca y el valor de compacidad que depende del volumen partido de la superficie expuesta del edificio. Se pueden apreciar valores del orden de 0,54 W/m2K para la zona climática de Madrid para uso no residencial.

Estos valores hacen especialmente vulnerables los edificios donde el material predominante de su envolvente es el vidrio, como pueden ser edificios de oficinas o edificios públicos. En estos edificios el 90% de la demanda va destinada a climatización, por lo que el cumpli- mento de estos valores es especialmente importante para cumplir el objetivo de la UE.

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Torre Iberdrola, Bilbao (César Pelli). Fuente: Usuario Zarateman: https://es.wikipedia.org/wiki/Torre_Iberdrola#/media/Archi- vo:Bilbao_-_Torre_Iberdrola_07.JPG

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Casa Fansworth, Mies Van Der Rohe. Foto: Derek Swalwell.

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Si se observa cualquier catálogo comercial de vidrio se puede apreciar que un vidrio sencillo está en el orden de una transmitancia térmica de 6 W/m2K, un doble vidrio con cámara de aire en 3 W/m2K que se consigue reducir a 1 W/m2K si se utiliza un gas noble más pesado como es el argón y vidrio bajo emisivo, y por último los triple vidrio con bajo emisivo que pueden llegar a 0,6 W/m2K. ¹

Estos valores corresponden a los vidrios, pero hay que considerar toda la envolvente, donde existen puentes térmicos en carpinterías o forjados con aislante térmico. Según el CTE DB- SI, con el objetivo de evitar la propagación del humo y el fuego en caso de incendio, en la figura 1.7 del capítulo 1 se estipula que debe existir al menos 1 metro de forjado como pro- tección ante incendios.

Este valor afecta directamente al valor “Window to Wall Ratio” el cual considera la proporción de huecos que hay en fachada. En España es habitual tener un WWR del 75%, teniendo 3m de altura libre y 1m de forjado donde se incluye en falso techo, el falso suelo y el propio forjado estructural. De esta manera, se obtienen 3 metros de altura libre con muro cortina de suelo a techo y 1 metro de forjado que cumpla con el DB-SI y que por el exterior se re- viste con vidrio para hacer una fachada de vidrio continua. Esto significa que haciendo una operación a grosso modo, 0,2 W/m2K x 0,25 + 0,75 W/m2K x 1 = 0,8 W/m2K, con un doble vidrio bajo emisivo con cámara de argón estaríamos por encima del 0,54 W/m2K exigido.

Por tanto, el nuevo CTE de 19 de diciembre de 2019 va a obligar a utilizar vidrios bajo emis- ivos, en algunos casos triple y tener que modificar el WWR dependiendo de la zona climáti- ca, llegando en algunos casos a no ser posible tener una envolvente de vidrio y cumplir la normativa.

Pese a que actualmente la gravedad del asunto es mayor, la alta transmisión del vidrio ya ha suscitado preocupación anteriormente. Como se demuestra en el artículo Análisis de la influencia, en la demanda de climatización, de estrategias pasivas en viviendas con grandes superficies acristaladas, mediante un código de simulación. La casa Farnsworth de P. Agu- ilera, C. Viñas, A. Rodríguez y S. Varela, la casa Farnsworth tiene una transmitancia térmica de 5,7 W/m2K y se puede llegar a reducir un 30% la demanda energética simplemente cam- biando el tipo de vidrio.

1 Fuente: Catálogo Guardian a 29/05/20 https://www.guardianselect.es/wp-content/uploads/2020/05/200504_catalo- Análisis de la influencia, en la demanda de climatización, de estrategias pasivas en viviendas con grandes superficies acristaladas, mediante un código de simulación. La casa Farnsworth., P. Aguilera, C. Viñas, A. Rodríguez y S. Varela

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Pero sin embargo, para el tema de estudio que se aborda, se necesita llegar a un consumo nulo, que según el CTE es aquel edificio que cumple con las exigencias actuales del CTE en lo referente a eficiencia energética. El New Buildings Institute almacena una base de datos de edificios localizados en Estados Unidos donde se señalan los edificios de consumo casi cero. Estos edificios serían considerados edificios de consumo nulo según el CTE. En esta base de datos se encuentran edificios de todo tipo y fachada, por lo que si se filtra por edificios de oficina los cuales suelen tener fachada acristaladas, se puede comprobar que sólo hay 104 edificios, de los cuales 48 verificados, de un total de 527 edificios de consumo casi cero en el país americano. No obstante, la mayoría de estos edificios tienen un Window to Wall Ratio bajo.

Estos edificios de consumo casi nulo con un WWR bajo, llegan a proporciones del 50% y el 30%, de forma que se consigue reducir el consumo medio en oficinas situado en 200 kWh/m2 al año hasta a 50 kWh/m2. Estas prestaciones energéticas dependen de muchos factores, entre ellos la envolvente. La envolvente de un edificio puede llegar a suponer en eficiencia el 60% del consumo total.²

Pero la eficiencia energética no consiste solo en conseguir reducir la demanda energética de los edificios. El nuevo Código Técnico de la Edificación incluye también en su apartado HE-5 la generación mínima de energía sostenible. Este apartado ayuda a contrarrestar la demanda energética de manera que el consumo total del edificio pueda llegar a ser mínimo o incluso negativo, si el edificio produce más energía sostenible de la que consume.

2 Ovando Vacarezza, Graciela (2017). Influencia de las fachadas ligeras en las prestaciones energéticas de edificios eficientes. Tesis (Master), E.T.S. Arquitectura (UPM), http://oa.upm.es/62507/

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Fuente: New Buidings Institute

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4. METODOLOGÍA

Se llevará a cabo una metodología documental en mayor medida, pero no obstante también de manera analítica. La parte documental consiste en una recopilación de bibliografía y ref- erencias en lo referente en la eficiencia energética en edificios de consumo nulo y negativo, y que por tanto cumplirían con el Código Técnico de la Edificación.

La documentación es seleccionada en base a que su temática sea principalmente sobre la transmitancia térmica del vidrio y que el objetivo sea reducir dicha transmitancia de la envolvente para alcanzar una mayor eficiencia energética. Además, se consideran también las publicaciones en lo referente a generación de energía renovable en fachada, ya que el objetivo no es solo llegar a un consumo nulo, sino que además si es posible llegar a un consumo negativo o la generación de energía renovable mínima exigida por el CTE.

Así pues, el documento troncal de investigación es la nueva actualización del CTE y en qué medida afecta a las envolventes compuestas predominantemente de vidrio.

A. Documental

Los documentos a analizar serán los siguientes:

- Análisis de Código Técnico de la Edificación

- HE-0

- HE-1

- HE-5

- Zonas climáticas

- Concepto consumo nulo - Concepto consumo negativo B. Analítica

C. Estudio de casos

Una vez expuesta la parte documental, se procederá a la parte analítica. Consistirá en analizar la transmisión térmica de una envolvente de vidrio aplicando diferentes variantes como es la proporción Window To Wall Ratio y el uso de materiales más o menos eficientes. Esta metodología será posteriormente aplicada a las distintas zonas climáticas comprendidas en el CTE para discusión de resultados y comprobación de cumplimiento o no de normativa.

Este procedimiento analítico se realizará siguiendo el método de cálculo de Bjoern Springer en su artículo online “U-value optimisation of curtain walls - part 3”.

Este procedimiento consiste en analizar un panel independientemente de un muro cortina.

Por tanto, se consideran unas medidas para cada elemento: travesaños, montantes, panel y vidrio. En nuestro caso no se considerará carpintería ya que este trabajo está dirigido a edificios predominantemente de oficinas con una cierta altura cuya envolvente no contiene ven- tanas abatibles ya que usualmente existen elementos de ventilación externos. Las montantes

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Muro cortina tipo.

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serán consideradas estándar, ya que intervienen como elemento de transmitancia térmica y cuanto mayor sección tiene más aislante es, pero este factor depende de la estructura del muro cortina y las fuerzas especialmente de viento al que esté sometido. Ante tal compleji- dad no se tendrá en cuenta este elemento ya que no afectará de manera determinante en los resultados finales.

Una vez listados los elementos del panel, se dimensionan y se obtiene su área. Una vez hecho esto, se procede a elegir las transmitancias térmicas U individuales de cada elemento en W/m2K. Aquí se hará una diferenciación entre elementos estándar y elementos optimizados energéticamente y que por tanto tendrán una U más reducida. De esta manera, posteriormente se podrán analizar y comparar los distintos escenarios.

Al multiplicar la U por el área del elemento se obtiene la transmitancia térmica en W/K. Una vez sumados todos los elementos se divide entre el área total del módulo considerado para obtener una U global del elemento. Además, se señalizarán porcentualmente qué elementos están participando más o menos en el aumento de la U para saber dónde se podrá reducir para que sea más eficiente energéticamente.

Dentro de los materiales estándar utilizados, se elige un doble vidrio bajo emisivo con cámara de aire. Para los materiales más eficientes se elige un doble vidrio bajo emisivo con argón en su cámara interior, para reducir su transmitancia térmica al ser un gas de alta densidad.

Y por último, se considerará la opción predominante en los edificios de consumo casi nulo, el triple vidrio, incluido en la categoría de elementos de máxima eficiencia.

Las proporciones del módulo calculado serán inicialmente de 4m x 1,5m. A partir de ahí, se irá modificando el Window To Wall Ratio para el posterior análisis en su efecto en la reduc- ción de la U y hasta qué punto a nivel de diseño es interesante esta opción o no.

Por último, ya obtenidos los resultados, se compararán con las transmitancias térmicas exigi- das por el CTE dependiendo de la localización, uso y compacidad del edificio en cuestión, teniendo en cuenta el tipo de edificio y el área de envolvente que tenga en relación a otras fachadas opacas, medianeras o cubiertas, ya que este resultado solo nos dará la transmitancia térmica de la envolvente acristalada.

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C. Estudio de casos

Por último, se procederá a la selección de unos casos de estudio. Estos casos de estudio serán edificios de consumo nulo o casi cero verificados por una empresa certificadora de eficiencia energética. Además, deberán tener una envolvente de vidrio y que demuestren de manera clara los objetos de estudio señalados: WWR, uso de materiales eficientes energéti- camente u otras técnicas que hayan conseguido reducir considerablemente la transmisión térmica de la envolvente. Los edificios con doble envolvente son descartados debido a su alto costo. El objetivo de la Directiva 2010/31/UE es reducir la demanda energética en toda la Unión Europea y para ello hay que conseguir que todos los edificios de cualquier tipo de presupuesto se puedan adecuar a dicha Directiva, no solo los edificios con un alto presupuesto. Es por ello que los edificios de bajo presupuesto son valorados positivamente como caso de estudio.

En el New Buildings Institute se pueden encontrar edificios estadounidenses de característi- cas parecidas a las buscadas, así como en publicaciones sobre edificios de alta eficiencia energética como el TFM “Influencia de las fachadas ligeras en las prestaciones energéticas de edificios eficientes” de Graciela Ovando.

Los edificios caso de estudio serán los siguientes:

1. Bullitt Building en Seattle, Estados Unidos

Este edificio es un gran ejemplo en cuanto eficiencia energética, y en cuanto a envolvente, posee una fachada acristalada con un WWR alto. Se trata de un edificio de oficinas de 50.000 m2 con 6 plantas, siendo un prototipo bastante cercano a un edificio de oficinas común en España. Este edificio es de consumo nulo real, es decir, es autosuficiente, siendo su demanda muy baja y en parte gracias a su envolvente altamente optimizada. Se presenta como el ejemplo a seguir.

Bullitt Builing. Fuente: bullittbuilding.org

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2. Edificio BSU en Hamburgo, Alemania

En el caso de que no sea posible bajar la U a niveles deseado en fachada, una solución efectiva es bajar el Window To Wall Ratio. El BSU Center de Hamburgo es un ejemplo de este factor de la ecuación ya que llega a bajar el WWR a niveles mínimos para que la pérdida de calor por la envolvente sea mínima. En consecuencia se sacrifican metros cuadrados de fachada acristalada. Este ejemplo se presenta como no el deseado, ya que se parte de la premisa de proyectar un edificio de envolvente de vidrio en su mayoría, pero se presenta como alternativa para las condiciones más exigentes de manera que cumpla el CTE.

3. Elithis Tower en Dijon, Francia

Esta torre de uso de oficinas en Dijon es un ejemplo de edificio de consumo nulo con un WWR muy alto, un 75%, el máximo posible en España debido a las exigencias del CTE DB- SI. Sorprende que además tenga un corrimiento de doble vidrio y no triple, pero consigue bajar su U en el cerramiento mediante otras técnicas como una celosía de madera que se estudiarán posteriormente.

BSU Building. Fuente: www.pinterest.es/pin/672021575620101983/

Elithis Tower. Fuente: Elithis Tower web.

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4. Efficiency House Plus with E-mobility en Berlin, Alemania

Por último, este ejemplo es el más tecnológico y de menor escala. Situado en Berlín, este edificio experimental es elegido por conseguir integrar la tecnología de celdas fotovoltaicas en la fachada para la generación mínima de energía sostenible eléctrica. A pesar de que tiene un WWR muy bajo, además consigue que no se penalice gracias a su apariencia de caja de vidrio gracias a sus acabados, pero bajando su U en toda la parte opaca de la envolvente.

Efficiency House Plus. Fuente: www.buildup.eu

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5. DISCUSIÓN A. Documental

- Análisis de Código Técnico de la Edificación

- HE-0

La nueva versión del CTE comienza con este apartado en cuestión de Ahorro de Energía.

Para ahorrar energía lo primero que hay que hacer es limitar el consumo energético. Es importante el matiz de “consumo”. En todo el documento DB-HE se hace referencia a la demanda del edificio pero en este caso se hace referencia a la demanda. La demanda como se definió anteriormente, es referido a la energía que el edificio necesita para poder funcio- nar en condiciones óptimas cumpliendo con el CTE, mientras que el consumo es la energía real que el edificio necesita debido al uso real de sus inquilinos.

El CTE diferencia claramente entre la limitación de energía consumida procedente de en- ergía no renovable y la limitación de energía procedente de energía renovable. En lo referido a la primera, los valores límites son fijados en la Tabla 3.1a-HE0. Para edificios nuevos este valor oscila entre los 20 y los 43 kWh/m2 año para uso residencial. Para el resto de usos es necesaria la Tabla 3.1b-HE0, donde necesitamos saber el Cfi (coeficiente de carga interna) el cual es calculado sabiendo la carga horaria media de una semana tipo. Se considera una Cfi los valores menores de 6, medios de 6 a 9, altos de 9 a 12 y muy altos para más de 12.

Para una Cfi media los valores oscilarían entre 58 kWh/m2 año y 118 kWh/m2 año. Estos valores pueden considerarse muy altos ya que como se comentó anteriormente, un edificio de consumo casi 0 tiene un consumo total como mínimo de 50 kWh/m2 año, y teniendo en cuenta que estos valores afectan solo a la energía procedente de energías no renovables.

Si afinamos más y comparamos por zonas climáticas, España es considera zona climática cálida dentro de la Unión Europea, por lo que los valores para estos casos oscilan entre 17 y 24 kWh/m2 año para edificios no residenciales de nueva planta. ¹

1 Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto. (2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe. Buildings. 7. 43.

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En cuanto a la energía límite que el edificio puede consumir para uso distinto al residencial privado, la Tabla 3.2b-HE0 indica unos valores que de nuevo dependen del coeficiente Cfi.

Si se considera un Cfi medio de 6, los valores oscilan entre 174 kWh/m2 año y 219 kWh/m2 año. Por tanto, se deduce que para la zona climática E por ejemplo, el consumo límite de en- ergía procedente de fuentes no renovables sería 118 kWh/m2, pudiendo consumir hasta 101 kWh/m2 más procedente de energías renovables. De nuevo nos encontramos ante valores altos para un edificio de consumo casi nulo, ya que la producción de energía renovable del propio edificio tendría que ser muy alta y por consiguiente es deducible que la envolvente no sería del todo eficiente.

En azul, edificios de nueva planta y en verde los renovados. Sombreados los residenciales y no sombreados los no residenciales.

Fuente: Paoletti, Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto. (2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Over- view of the Main Construction Features across Europe. Buildings. 7. 43.

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- HE-1

En este apartado, como se comentaba anteriormente, se habla de demanda energética del edificio, no de consumo energético. El CTE propone controlar la demanda energética del edificio mediante el control de la transmitancia térmica del edificio, de manera que cuanto menos energía pierda el edificio, menos es la energía que este requiere para mantenerse en unas condiciones óptimas de confort.

EL CTE impone dos limitaciones en cuanto a valores límites de la U. Primero, por elementos del edificio, y en segundo lugar por valor total del edificio. En edificios con características parecidas a los casos de estudio, la envolvente supone la gran parte de pérdida de energía del edificio, por lo que será común ver la discusión analítica edificios que cumplen sobra- damente la restricción de U por huecos (para vidrios, con marcos, etc) pero que luego sin embargo no cumplen la limitación de U global. Los valores de U oscilan entre 1,8 W/m2K y 3,2 W/m2K, mientras que los valores globales varían entre 0,43 W/m2K y 1,12 W/m2K. Por tanto por ejemplo, si el 80% de la pérdida de un edificio depende de su envolvente y su U es baja, de 1, cumplirá el primer requisito pero con toda seguridad no cumplirá el segundo.

Este apartado es el más restrictivo y por el que se orienta este trabajo, ya que alcanzar di- chos valores es una tarea complicada como se explicará en la parte de discusión analítica.

Por tanto, se procede a comparar los valores exigidos con los valores usuales de edificios de consumo casi nulo que el artículo “Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe” de Giulia Paoletti, Roberta Pernetti, Ramón Pascual Pascuas y Roberto Lollini se recogen, con los valores promedio de más de 300 edificios de consumo casi nulo en la Unión Europea.

Para los muros y suelos en contacto con el interior se pide como máximo entre 0,37 W/m2K y 0,8 W/m2K según la zona climática, mientras que la media en edificios de consumo casi nulo oscila entre 0,11 W/m2K y 0,17 W/m2K para muros y 0,12 W/m2K y 0,23 W/m2K respec-

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tivamente. Para las cubiertas, en el CTE se pide un valor menor entre 0,33 W/m2K y 0,55 W/

m2K según la zona climática, y en los edificios de consumo casi nulo ronda entre los 0,09 W/m2K y 0,15 W/m2K.

Por último, y para el objetivo que se valora, los huecos deben tener una transmitancia tér- mica menor a 1,8 W/m2K a 3,2 W/m2K según la zona climática y según el articulo sobre edificios de consumo casi nulo en la UE, estos presentan unos valores entre 0,85 W/m2K y 1,04 W/m2K de media. Estos valores son conseguidos sobretodo al uso de vidrios triples y WWR muy bajos, como se podrá comprobar en la parte analítica. Los huecos suponen la mayor parte de pérdida de energía de un edificio y en el caso de estudio de un edificio cuya envolvente es prácticamente todo hueco, esta transmitancia será vital para el correcto cumplimiento de la normativa.

Fuente: Paoletti, Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto. (2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe. Buildings. 7. 43.

Fuente: Paoletti, Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto. (2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe. Buildings.

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Como se puede apreciar los valores no son para nada parecidos. A pesar de que los valores del nuevo CTE son mucho más restrictivos que los anteriores y son de difícil cumplimiento en edificios con envolvente de vidrio, estos valores son considerablemente más altos que los que se encuentran en edificios de consumo casi nulo. Por lo tanto, se puede decir que pese a que el CTE define como edificios de consumo nulo todos aquellos que cumplen con la normativa, esta definición no es precisa, debido a que estos edificios están lejos de tener un consumo y una demanda energética como las que tienen los edificios con una certificación energética muy alta y están considerados como de consumo casi nulo.

No obstante, cabe destacar que España está dentro de los climas más cálidos de Europa.

Sólo el 10% de los edificios considerados en dicho estudio están localizados en España, por lo que el resto de edificios se encuentran en condiciones más desfavorables en cuanto al uso de calefacción, que supone el mayor gasto de energía de un edificio.

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- HE-5

El CTE añade una exigencia más en cuanto a sostenibilidad y es que además de la ya existente energía mínima generada para el Agua Caliente Sanitaria, se añade una gener- ación mínima de energía eléctrica procedente de fuentes renovables sin especificar cuál en concreto, por lo que se podrá utilizar eólica, fotovoltaica, y demás energías renovables conocidas.

La energía generada no tiene por qué suministrar al edificio en cuestión, sino que puede destinar la generación de energía eléctrica a la red general. Esta generación de energía tiene un mínimo y un límite, sin ser un atenuante para posibles excesos en términos de demanda o consumo de otros apartados del DB-HE.

La generación mínima de energía eléctrica es P = 0 ,01 x S (kW) siendo S la superficie total construida del edificio. Por otro lado, la generación máxima de energía eléctrica es P = 0,05 x Sc siendo Sc la superficie construida de la cubierta. Además, hay otra limitación, la gener- ación de electricidad no será menor a 30kW ni mayor a 100kW.

Si volvemos a comparar con el “Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe”, sabemos que el 81% de los edificios de consumo casi nulo en la UE tienen al menos un sistema de generación de energía eléctrica renovable.

En cuanto a los sistemas más utilizados en climas más cálidos encontramos las placas fotovoltaicas (18%), las placas fotovoltaicas en combinación con la termosolar (29%), solo termosolar (12%) y otros sistemas (29%). El caso de España sería el segundo o el tercero, ya que la energía termosolar es obligatoria según el DB-HE4.

En lo referido a la generación mínima que tienen estos edificios no existe información su- ficientemente contrastada, pero se puede decir que no será muy alta ya que la demanda energética como se demostró anteriormente era mucho menor. En el caso del CTE español no se termina de entender que se permitan valores tan altos de demanda energética a la vez que se establece un límite máximo de generación de energía renovable.

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- Zonas climáticas

Como se comentó anteriormente, en el apartado DB-HE0 y DB-HE1, los valores exigidos dependen directamente de coeficientes según su la zona climática donde se encuentra el em- plazamiento del edificio en cuestión. En España existen 6 zonas climáticas: a, A, B, C, D, E.

Dichas zonas se subdividen en cuatro subniveles del 1 al 4. Así pues, en el Anejo B del DB- HE tenemos un listado por provincias y altitud de las correspondientes zonas climáticas.

España como se ha comentado anteriormente se puede considerar en general zona cálida dentro de la UE, por lo que los valores de zonas más frías las podemos encontrar como medianamente cálidas en el centro de Europa, por lo que las exigencias serán distintas a lo largo de la UE siguiendo la Directiva 2010/31/UE.

Mapa de zonas climáticas en España según CTE. Imagen de https://remicacalefaccion.es/novedades/calefaccion-central-individu- alizada-en-que-zonas-de-espana-sera-obligatoria/

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- Concepto consumo nulo

Los edificios de consumo nulo o casi cero tienen como objetivo conseguir un mundo sostenible en el que la edificación sea parte de él. Según la Directiva 2010/31/UE, los edificios suponen el 40% del consumo total de energía de la UE. Esta Normativa deja mucha in- terpretación libre a cada Estado miembro para establecer sus propias normas. En el caso de España, se ha podido comprobar que los requerimientos exigidos por el CTE están lejos de los parámetros que se manejan en un edificio de consumo casi nulo real. No obstante, el CTE define como edificio de consumo nulo como aquel que cumple con el propio CTE, he aquí la libre interpretación de cada Estado para establecer qué es un edificio de consumo nulo.

Por ejemplo, en Francia se pide como consumo máximo 60 kW/h m2 año, mientras que en España se ha comprobado que en España este valor puede llegar a significar el doble, ya que el CTE es más laxo. En Austria el valor tiene que ser menor a 170 kW/h m2 año para edificios no residenciales. Pero, hay que tener en cuenta que Austria se encuentra a una latitud y altitud mucho más alta que la de España, siendo un clima no cálido, por lo que es normal que los valores sean más altos. Por último, Italia usa un cálculo basado en la energía renovable utilizada.

Es decir, no hay una definición clara de lo que es un edificio de consumo nulo ya que los valores que se pueden exigir pueden ser muy variables en función de la localización del edificio, clima, desarrollo económico del país, desarrollo tecnológico, etc. Es por ello, que dentro del contexto de España, el CTE pueda definir ya como edificios de consumo nulo los que cumplan el CTE, ya que estos serán significativamente más eficientes que los ya exis- tentes y además cumplirán con el objetivo que fijó la UE para 2020.

No obstante, este CTE no es el último que tendrá una actualización en cuanto a eficiencia energética. Es un paso más en el camino para llegar al consumo nulo real. Según la Directiva (UE) 2018/844, aún no en aplicación, modifica la existente Directiva 2010/31/UE haciéndola más exigente aún. En esta Directiva se piden estrategias para la recarga de vehículos eléc- tricos, así como utilizar sistemas de automatización en instalaciones. Es decir, la carrera por conseguir que todos los edificios sean de consumo nulo no ha hecho más que empezar y se verá a lo largo de los próximos años cómo se modifica paulatinamente la definición de edificio de consumo nulo hasta llegar a la definición base, es decir, que no necesite que le sea suministrada más energía de la que produce por sí mismo.

- Concepto consumo negativo

Sabiendo lo que es el consumo nulo, se quiere ir un paso más allá para mirar menos a corto plazo. Este siguiente paso consiste en imaginar un mundo donde los edificios además de ser 100% sostenibles sean productores directos de energía para suministro de la red eléctrica, destinado esa energía a edificios deficitarios.

Hoy por hoy esto es una utopía pero ya se han dado los primeros pasos en esta dirección.

Estas soluciones pasan por incorporar tecnología en la envolvente del edificio de manera

(27)

integrada, como pueden ser los ya en venta en catálogo paneles de energía solar de Lledó Energía, los cuales son capaces de dar un acabado en distintos colores al edificio y acabado en vidrio opaco mientras que generan energía eléctrica. En países como España donde la luz solar es abundante, estas soluciones resultan interesantes.

Lo mismo ocurre con invenciones como los generadores termoeléctricos. Son placas de alta conductividad térmica que son capaces de transformar las diferencias de temperatura entre dos ambientes en energía eléctrica. Además es una tecnología ya bastante explorada y que es relativamente barata, pero que sin embargo no ha sido del todo integrada en los edificios.

Como estas soluciones existen de todo tipo, aprovechando la energía solar, eólica, térmica, etc. Soluciones que se tendrán que ir integrando en los edificios para cumplir las exigencias del HE5 y para contrarrestar el consumo de los edificios incluso llegando a un balance negativo de energía.

(28)

B. Analítica

Siguiendo el modelo analítico de B. Springer, se dibuja un módulo de muro cortina estándar en el que se tienen 4 metros de altura de piso, siendo 3 de ellos altura libre entre forjados, dejando 1 metro para el forjado y así cumpliendo con la normativa DB-SI de seguridad ante incendios donde se pide al menos un metro de forjado entre sectores de incendios, que es el caso de las torres de oficinas.

En este módulo de muro cortina se consideran los elementos más comunes que lo com- ponen: travesaños, montantes, panel y vidrio. Se dan dimensiones a los elementos de manera ejemplar. Posteriormente se procede a consultar el porcentaje de área sobre el total que representa cada uno de los elementos, para comparar posteriormente su incidencia en el resultado.

Se asignan unos valores de U por cada elemento, cogiendo valores de catálogo como Tec- nal, Cortizo, Guardian y Schüco. Cabe mencionar que el valor de U de la montante depende de su sección, y como esta depende a su vez de las cargas variables que pueden aparecer según la localización del edificio, este valor se asigna genéricamente sin entrar en detalles, a sabiendas de que puede ser inexacto pero que sin embargo no va a afectar determinan- temente en los resultados.

En el primer análisis se utiliza un vidrio doble bajo emisivo común que se puede encontrar en numerosos edificios en la actualidad con cámara de aire, con un valor U de 1,4 W/m2K.

Con estos materiales se llega a un valor de U global de 1,18 W/m2K. En este caso, se puede observar que el vidrio a pesar de tener un 72,1% del área total del módulo, incide un 85,3%

en el resultado. Lo mismo ocurre pero en menor medida con los montantes y travesaños, que

Fuente: http://facades-blog.blogspot.com

(29)

29

inciden más en la U que peso tienen en el área total, mientras que sin embargo es el panel opaco el que rebaja la U notablemente.

El panel opaco está cubierto normalmente por materiales altamente aislantes, por lo que consigue U muy bajas. Esta parte opaca, de cara a la estética, se puede tapar con un vidrio ciego por el exterior para dar una sensación de continuidad en el vidrio de la envolvente.

Cuanto más grande se diseñe este panel opaco, menor será la U. Por esta razón cuando mayor sea el Window to Wall Ratio más alta será la U y viceversa. Para esta problemática, hay que encontrar el punto medio entre el diseño y la eficiencia energética. Puesto que la solución más típica es 1 metro de panel opaco y 3 metros de vidrio, se continúan analizando soluciones con materiales más eficientes.

Datos para WWR 75%

Doble bajo emisivo Doble bajo emisivo con argón Triple vidrio

A (área) Ax (% área) U (W/m2K) AxU (W/K) AxU ratio U (W/m2K) AxU (W/K) AxU ratio U (W/m2K) AxU (W/K) AxU ratio

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Ancho módulo = 1,5 m Alto módulo = 4 m Ancho montante = 0,05 m Ancho travesaño = 0,05 m

Forjado = 1 m

Vidrio = 3 m

WWR = 75 %

U cerramiento = 1,18

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,95

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,72

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

Transmitancia térmica global ( ∑U )

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Window to Wall Ratio

75 % 68,75 % 62,5 % 56,25 % 50 % 43,75 % 37,5 % 31,25 % 25 %

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Número de plantas

4 6 8 10 15 20 25 30 40

Datos para

WWR 75% Doble bajo emisivo Doble bajo emisivo con argón Triple vidrio

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Tablas de elaboración propia.

Gráfica de elaboración propia.

(30)

Esta solución con vidrio doble bajo emisivo con cámara de aire sería suficiente para cumplir el DB-HE1 en lo que refiere a U límite por unidades de obra pero sería claramente insuficiente para cumplir la U global del edificio, y es requisito cumplir ambas. Sería insuficiente ya que si por ejemplo tuviéramos un edificio de planta 30 x 30 m de 4 plantas, el valor de U global sería de 0,87 W/m2K. Si nos referimos a la tabla 3.1.1c del DB-HE donde se estipulan los valores máximos globales, para un edificio de compacidad mayor a 4, este valor sólo sería válido en la zona a, A y B. Bien, pero si en vez de 4 plantas tuviéramos un edifico algo más esbelto, se puede comprobar que progresivamente el valor de U aumentaría, de tal manera que estando por encima de 8 plantas ya no cumpliría el CTE en la Península Ibérica bajo estos materiales en muro cortina.

Como esta solución es insuficiente, se pasa a hacer el mismo procedimiento utilizando un doble bajo emisivo y con cámara de argón, lo que supone bajar la U del vidrio a 1,1 W/m2K según catálogos comerciales. Además, se propone utilizar unos materiales más eficientes en el panel y reducir puentes térmicos en los montantes y los travesaños.

Como resultado, se obtiene un valor global de 0,88 W/m2K en el módulo de muro cortina. En este caso, el vidrio, a pesar de suponer el 72,1% del área del módulo, representa el 90% de la energía total transmitida por el módulo, un dato muy significativo que destaca la relevancia del vidrio en estos cálculos.

De nuevo nos encontramos con una solución semejante a la anterior donde se nos presenta el mismo problema. Es una solución válida para cumplir con la U límite por elemento con- structivo pero es sin embargo insuficiente si lo miramos como valor global de U del edificio.

Si tuviéramos por ejemplo el mismo edificio anteriormente comentado de 30 x 30 m de planta con 4 plantas de altura, el valor global de U sería 0,72 W/m2K. Este valor sería insuficiente para las zonas climáticas D y E de la Península. Ahora bien, si en lugar de 4 plantas volvemos a un ejemplo de un edificio más esbelto donde la proporción de envolvente sea mayor respecto a la de cubierta y zonas opacas, el valor global de U sería de 0,75 W/m2K en el caso de que fueran 8 plantas y 0,82 W/m2K si fueran 20. U equivalente a 0,82 W/m2K es justo el límite estipulado para Madrid para edificios de compacidad mayor a 4, que sería el caso de este ejemplo.

Valores de U para envolvente según tipos de materiales usados y compacidad para Window To Wall Ratio del 75%. Tabla de elaboración propia.

Valores con uso de doble vidrio bajo emisivo

U cerramiento = 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88 0,88

Ancho = 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m

Largo = 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m

Plantas = 4 6 8 10 15 20 25 30 40

Compacidad = 5,1 5,7 6,1 6,3 6,7 6,9 7,0 7,1 7,2

U zona opaca = 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

U total = 0,66 0,72 0,75 0,77 0,80 0,82 0,83 0,84 0,85

Valores con uso de triple vidrio

U cerramiento = 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58 0,58

Ancho = 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m

Largo = 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m 30 m

Plantas = 4 6 8 10 15 20 25 30 40

Compacidad = 5,1 5,7 6,1 6,3 6,7 6,9 7,0 7,1 7,2

U zona opaca = 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

U total = 0,46 0,49 0,51 0,52 0,54 0,55 0,56 0,56 0,57

(31)

David Guillén Barrero Diseño de envolvente de vidrio en edificios de consumo nulo o negativo

Esta solución puede empezar a ser válida para edificios bajos, poco esbeltos y zonas climáti- cas específicas como puede ser la a, A y B. Pero sin embargo, sigue resultando insuficiente para la mayoría de los casos. Recuérdese que se sigue utilizando un WWR del 75% para toda la analítica, si se desciende el WWR se pueden obtener valores más bajos como se demostró al comienzo de la analítica, por lo que si se desea sacrificar parte del diseño y la estética dando más peso a las zonas opacas de la envolvente, esta solución puede valer también para el resto de las zonas climáticas que plantea el CTE.

Por tanto, se pasa a la siguiente solución propuesta, la utilización del triple vidrio. El triple vidrio supone una solución alternativa a la problemática de la transmisión térmica de la envolvente debido a su baja U pero sin embargo tiene poco uso en la actualidad ya que sigue teniendo muchos detractores debido a que a el precio se incrementa considerablemente con su uso y estéticamente crea reflejos triples que no siempre son deseables, así como diferentes tonalidades de color que puede presentar.

Pero en lo que respecta a eficiencia energética como se pudo ver en la tabla comparativa de los distintos materiales, el triple vidrio comienza con una U de 0,58 W/m2K para un WWR de 75%. Esta U se traduce en una U global de 0,46 W/m2K para un edificio de 4 plantas de planta 30 x 30 m, llegando a 0,51 W/m2K para 8 plantas y 0,55 W/m2K si fueran 20 plantas.

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Forjado = 1 m

Vidrio = 3 m

WWR = 75 %

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,95

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,72

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,49

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

75 % 68,75 % 62,5 % 56,25 % 50 % 43,75 % 37,5 % 31,25 % 25 %

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Número de plantas

4 6 8 10 15 20 25 30 40

Doble bajo emisivo Doble bajo emisivo con argón Triple vidrio Datos para WWR

75%

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Forjado = 1 m

Vidrio = 3 m

WWR = 75 %

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,95

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,72

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,49

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

75 % 68,75 % 62,5 % 56,25 % 50 % 43,75 % 37,5 % 31,25 % 25 %

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Número de plantas

4 6 8 10 15 20 25 30 40

75%

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Forjado = 1 m

Vidrio = 3 m

WWR = 75 %

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,95

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,72

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,49

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

75 % 68,75 % 62,5 % 56,25 % 50 % 43,75 % 37,5 % 31,25 % 25 %

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Número de plantas

4 6 8 10 15 20 25 30 40

75%

G (vidrio) 4,33 m2 72,1 % 1,4 6,06 85,3 % 1,1 4,76 90,2 % 0,6 3,64 87,6 %

P (panel) 1,33 m2 22,1 % 0,24 0,32 4,5 % 0,18 0,24 4,5 % 0,18 0,24 5,8 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 5,9 % 0,8 0,16 3,0 % 0,8 0,16 3,9 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 4,3 % 0,8 0,12 2,2 % 0,8 0,12 2,8 %

TOTAL = 6 m2 100,0 % 1,18 7,10 100,0 % 0,88 5,28 100,0 % 0,58 4,15 100,0 %

Forjado = 1 m

Vidrio = 3 m

WWR = 75 %

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,95

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,72

Ancho = 30 m

Largo = 30 m

Plantas = 6

U zona opaca = 0,2

U total = 0,49

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

75 % 68,75 % 62,5 % 56,25 % 50 % 43,75 % 37,5 % 31,25 % 25 %

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20

Número de plantas

4 6 8 10 15 20 25 30 40

Gráfica de elaboración propia.

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Diseño de envolvente de vidrio en edificios de consumo nulo o negativo David Guillén Barrero

Para un edificio de compacidad mayor a 4 la zona climática más exigente es la E, cuyo límite es 0,59 W/m2K. Por lo tanto, la utilización del triple vidrio prácticamente asegura el cumplimiento del CTE en toda España de partida con un 75% de WWR. Por lo que si se baja el WWR se pueden conseguir valores menores.

No es desdeñable comentar que si la compacidad del edificio, es decir, los m3 de volumen partidos de los m2 de superficie es menor que 4, los valores límite de U global se obtienen por interpolación de los valores asignados para compacidad 1 y para compacidad 4 en la tabla 3.1.1.c del DB-HE. Por lo tanto, los valores para compacidades menores a 4 serán más restrictivos aún, llegando hasta 0,43 W/m2K.

En dicho caso, solo el triple vidrio se plantea como una solución realista para cumplir tran- quilamente la normativa, ya que se piden valores comprendidos entre 0,43 W/m2K para la zona climática E y hasta 0,96 W/m2K en zona climática a.

Es decir, en el caso del vidrio doble bajo emisivo con cámara de aire no cumpliríamos en ninguno de los casos sin importar la esbeltez del edificio, ya que se parte de un valor de 0,95 W/m2K. Para el caso del módulo de muro cortina con doble bajo emisivo con cámara de argón, sólo sería válido para la zona a, A y B si el edificio es de menos de 6 alturas, en cuanto se suba de esa cifra tampoco sería una solución válida para la zona B. Es decir, en prácticamente todo el territorio nacional salvo en las zonas más cálidas del sur de Andalucía y Canarias, esta opción no sería una solución válida. Por tanto, sólo nos queda como solu- ción el uso del triple vidrio, el cual cumpliría en todas las zonas climáticas salvo la E para edificios de menos de 10 alturas. En este caso, habría que optar sí o sí por disminuir el WWR para obtener mejores valores de U. Según subamos alturas nos ocurriría lo mismo para la zona climática D. No obstante, seguiría siendo la única solución válida para el resto del territorio nacional manteniendo el WWR al 75%.

G (vidrio) 1,33 m2 22,1 % 1,4 1,86 51,3 % 1,1 1,46 58,1 % 0,6 0,80 43,0 %

P (panel) 4,33 m2 72,1 % 0,24 1,04 28,7 % 0,18 0,78 31,0 % 0,18 0,78 42,1 %

M (montante) 0,2 m2 3,3 % 2,1 0,42 11,6 % 0,8 0,16 6,4 % 0,8 0,16 8,6 %

T (travesaño) 0,15 m2 2,4 % 2,1 0,30 8,4 % 0,8 0,12 4,6 % 0,8 0,12 6,3 %

∑ A = 6 m2 100,0 % 0,60 3,62 100,0 % 0,42 2,52 100,0 % 0,31 1,85 100,0 %

Ancho módulo = 1,5 m

Alto módulo = 4 m

Ancho montante = 0,05 m

Ancho travesaño = 0,05 m

Forjado = 3 m

Vidrio = 1 m

WWR ratio = 25 %

WWR Doble bajo emisivo Doble bajo emisivo

con argón Triple vidrio

75 % 1,18 0,88 0,52

68,75 % 1,11 0,82 0,49

62,5 % 1,04 0,76 0,47

56,25 % 0,97 0,71 0,44

50 % 0,89 0,65 0,41

43,75 % 0,82 0,59 0,39

37,5 % 0,75 0,53 0,36

31,25 % 0,68 0,48 0,33

25 % 0,60 0,42 0,31

Valores de U para cerramiento según tipos de materiales usados y Window To Wall Ratio. Tabla de elaboración propia.

(33)

Valores de U en vidrios usados en NZEB. Fuente: Paoletti, Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto.

(2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe. Buildings.

Uso de triple vidrios en NZEB. Fuente: Paoletti, Giulia & Pascuas, Ramon & Pernetti, Roberta & Lollini, Roberto. (2017). Nearly Zero Energy Buildings: An Overview of the Main Construction Features across Europe. Buildings.

(34)

Como se puede observar, es un baile constante que depende de la esbeltez del edificio, los materiales usados y el WWR deseado, y que bajo las orientaciones dadas se puede llegar a la solución más conveniente.

Cabe comentar que todos estos valores no son realistas, ya que son valores teóricos esti- mados de transmisión térmica. En la realidad, la ejecución en obra, los posibles defectos de fabricación, defectos en materiales, aparición de puentes térmicos y demás circunstancias, hacen que estos valores de U siempre sean más altos en la realidad que en la teoría. Es por ello que conviene siempre utilizar una solución con un cierto margen respecto a la U estipulada en el CTE para garantizar una seguridad y un cumplimiento de la normativa en la puesta en obra.

Lo que se puede concluir con este estudio, es que presumiblemente el uso del triple vidrio va a aumentar considerablemente, especialmente en edificios de una compacidad alta, al igual que ya ocurre en edificios de consumo casi nulo en Europa.