Introducción
La eficiencia energética en edificaciones es crucial, y la efectividad del aislamiento térmico en las fachadas desempeña un papel clave en este contexto. Sin embargo, surge un desafío significativo, especialmente cuando se aísla por el interior: los puentes térmicos generados por los montantes metálicos del trasdosado interior. Estos puntos de discontinuidad a menudo pasan desapercibidos por los estudios de arquitectura y pueden comprometer de manera considerable el rendimiento del aislamiento.
Los puentes térmicos representan áreas críticas donde la continuidad del aislamiento se ve interrumpida, lo que, al aislarse por el interior, se convierte en un desafío recurrente. La negligencia en la consideración de estos puntos puede resultar en pérdidas significativas de calor, aumentando la demanda energética para mantener condiciones de confort térmico. Por otro lado, abordar de manera efectiva estos puentes térmicos no solo optimiza el rendimiento del aislamiento existente, sino que también conlleva una reducción directa en la demanda energética y en el aislamiento utilizado, contribuyendo a la sostenibilidad ambiental y económica de las edificaciones.
Además, es importante destacar que los puentes térmicos pueden ocasionar puntos fríos en las superficies interiores, los cuales, al entrar en contacto con el aire caliente, pueden propiciar condensaciones, dando lugar a problemas de moho (con implicaciones para la salud) y comprometiendo la durabilidad de los materiales constructivos.
En este estudio, nos enfocamos en la evaluación de cómo la atención meticulosa a los puentes térmicos, particularmente aquellos asociados con los montantes metálicos en los trasdosados interiores, no solo mejoran la eficiencia del aislamiento, sino que también ofrece una oportunidad para lograr mayores prestaciones térmicas con una menor cantidad de material. Esto se revela como un aspecto clave en la optimización de diseños eficientes y sostenibles al afrontar los desafíos específicos que plantea el aislamiento por el interior.
Como referencia, se utilizan las transmitancias térmicas, donde valores más bajos indican menor pérdidas energéticas por conducción. Por tanto, generalmente, una fachada con una transmitancia térmica baja es una fachada más eficiente. Sin embargo, para determinar la transmitancia térmica óptima y lograr una precisión adaptada a las particularidades de cada edificio y zona climática, se recomienda realizar una simulación energética dinámica, ya que cada caso puede presentar características únicas que requieren un análisis más detallado en clave coste beneficio. Por ejemplo, el DB HE 2019 (CTE) para nueva construcción, establece las siguientes transmitancias térmicas límite para las zonas climáticas en cuestión:
Metodología y Resultados THERM
Para evaluar la eficacia del aislamiento térmico y comprender el impacto de los puentes térmicos, se empleó la herramienta Therm en este estudio. Se procedió a corregir la transmitancia térmica del cerramiento, tomando en cuenta de manera detallada la influencia de estos puentes térmicos. En términos prácticos, se consideraron condiciones específicas de contorno: una temperatura exterior de 0ºC y una temperatura interior de 20ºC.
El trasdosado de la fachada analizada tiene las siguientes características:
- Aislamiento térmico de 8 cm
- Ancho del montante 8 cm
- Ala del montante de 3,5 cm
- Montantes cada 40 cm
Este estudio se centró en la exploración de cuatro escenarios diferentes para abordar los puentes térmicos:
Escenario 1: Montantes Metálicos
En este escenario, se utilizó la configuración convencional de montantes metálicos, evaluando la eficacia del aislamiento térmico bajo condiciones estándar.
Características del aislamiento:
- 8 cm de lana de roca semirrígida: Conductividad 0,031 W/m-K
- Transmitancia térmica sin considerar los montantes metálicos: U 0,344 W/m2-K
- Transmitancia térmica considerando los montantes metálicos: U 0,765 W/m2-K (incremento del 122%)
Escenario 2: Montantes de Madera
En un esfuerzo por optimizar el rendimiento, se implementó una modificación significativa: se reemplazó el montante de acero por un montante de madera, de menor conductividad. Esta mejora ha llevado a una reducción notable del puente térmico, elevando la eficiencia térmica de la fachada analizada.
Características del aislamiento:
- 8 cm de lana de roca semirrígida: Conductividad 0,031 W/m-K
- Transmitancia térmica considerando montantes metálicos: U 0,765 W/m2-K
- Transmitancia térmica considerando montantes de madera: U 0,405 W/m2-K (reducción del 47%)
Escenario 3: Montantes Metálicos con Aislamiento Continuo
El tercer escenario exploró la opción de separar unos centímetros el trasdosado y colocar un aislamiento de lana de roca semirrígida de 2 cm por detrás del trasdosado, diseñado para romper de manera efectiva el puente térmico generado por los montantes metálicos y reducir la transmitancia térmica. Además, se ha reducido el aislamiento entre montantes de 8 cm a 6 cm. Esta configuración busca comparar el impacto de corregir el puente térmico con el escenario 1, que tiene 8 cm de aislamiento, pero con la misma cantidad total de aislamiento.
Características del aislamiento:
- 6 cm de lana de roca semirrígida: Conductividad 0,031 W/m-K
- 2 cm de lana de roca semirrígida: Conductividad 0,031 W/m-K
- Transmitancia térmica considerando montantes metálicos: U 0,765 W/m2-K
- Transmitancia térmica considerando montantes metálicos con aislamiento continuo: U 0,449 W/m2-K (reducción del 41% en la transmitancia térmica)
Escenario 4: Montantes Metálicos sin aislamiento y con Aislamiento Continuo por detrás
El cuarto escenario consiste en eliminar el aislamiento entre montantes y mantener únicamente el aislamiento continuo por detrás del trasdosado.
Características del aislamiento:
- 2 cm de lana de roca semirrígida: Conductividad 0,031 W/m-K
- Transmitancia térmica considerando montantes metálicos: U 0,765 W/m2-K
- Transmitancia térmica considerando montantes metálicos sin aislamiento continuo por detrás: U 0,905 W/m2-K (aumento del 18% en la transmitancia térmica reduciendo un 75% el grosor de aislamiento)
Resumen de los escenarios:
Análisis del impacto de los puentes térmicos en diferentes zonas climáticas
Tras la evaluación de los escenarios planteados, es fundamental comprender cómo estas configuraciones afectan la eficiencia térmica en distintas zonas climáticas de la Península Ibérica. El clima varía significativamente desde el norte hasta el sur, y desde la costa hasta el interior, lo que implica desafíos únicos para el diseño térmico de edificaciones.
El análisis de la demanda energética se llevó a cabo utilizando la herramienta Design Builder, con el objetivo de entender la influencia del puente térmico en función del tipo de clima. Esta herramienta permitió explorar de manera precisa y detallada cómo las correcciones en la transmitancia térmica del cerramiento afectan las necesidades energéticas en diferentes zonas climáticas de la península ibérica.
En el contexto de este estudio, se tomó como referencia un edificio de oficinas de forma rectangular, de 415 m2 y diseño básico para examinar los ahorros energéticos y la eficiencia térmica del aislamiento.
El objetivo es proporcionar una perspectiva más completa y regionalizada de cómo los distintos escenarios de diseño térmico afectan las necesidades energéticas en contextos climáticos diversos. Este análisis nos permitirá no solo comprender la eficiencia de cada escenario en términos generales, sino también adaptar nuestras recomendaciones a las condiciones particulares de cada ubicación geográfica.
A continuación, se presentarán los resultados de la demanda energética con respecto al Escenario 1, obtenidos mediante la simulación energética:
Asumiendo un coste de la electricidad de 0,2 €/kWh, un COP de 4 y un EER de 3, se obtienen los siguientes resultados de variación del consumo energético anual con respecto al Escenario 1:
Además, para realizar el análisis en clave coste beneficio se ha estimado un precio por m2 para cada solución de aislamiento, dando la inversión con respecto al escenario 1:
Finalmente, se han obtenido los siguientes resultados de payback con respecto al Escenario 1:
Conclusiones
El estudio detallado utilizando la herramienta THERM ha proporcionado valiosas percepciones sobre las estrategias de diseño térmico en fachadas cuando se aísla por el interior. A continuación, se presentan las conclusiones clave basadas en los resultados obtenidos:
Montantes Metálicos vs. Montantes de Madera:
- Considerar los montantes metálicos del trasdosado incrementa la transmitancia térmica en un 122%.
- Utilizar montantes de madera en lugar de los metálicos corrige de manera significativa el puente térmico, con una reducción del 47% en la transmitancia. Sin embargo, utilizar montantes de madera es más caro.
Aislamiento Rígido Continuo por Detrás del Trasdosado:
- La opción de utilizar un aislamiento rígido continuo por detrás del trasdosado corrige el puente térmico, logrando una reducción del 41% en la transmitancia térmica con el mismo grosor de aislamiento.
Eliminar Aislamiento Entre Montantes:
- La estrategia de utilizar solo el aislamiento rígido continuo por detrás del trasdosado y eliminar el aislamiento entre montantes aumenta solo un 18% la transmitancia térmica, mostrando el impacto que tiene utilizar el aislamiento continuo con respecto a utilizar más grosor de aislamiento y no cuidar los puentes térmicos.
Los montantes metálicos reducen en un 122% la eficiencia de un aislamiento térmico
Por otro lado, el análisis de la demanda energética realizado en diferentes zonas climáticas con Design Builder pone en valor las siguientes conclusiones:
- La optimización de los puentes térmicos y la reducción de la transmitancia térmica (escenarios 2 y 3) conducen a una notable disminución de la demanda energética. Este impacto positivo se evidencia principalmente en climas con fuerte demanda de calefacción, como en Madrid y La Coruña, pero también en climas más templados, como Barcelona y Sevilla."
- Corregir el puente térmico generado por el montante metálico utilizando un 75% menos de aislamiento (escenario 4) aumenta ligeramente la demanda energética en todas las zonas climáticas, especialmente en aquellas con clima suave y mayor demanda de calefacción (La Coruña) pero reduce de manera significativa la inversión.
Francesc Borrell Forner, Consultor en Sostenibilidad y Eficiencia Energética
Espacios Evalore SLP
¿Qué es una simulación energética?
Una simulación energética es un análisis dinámico bioclimático que permite diagnosticar y optimizar el proyecto en el que está trabajando el equipo de diseño y realizar cambios que afecten de manera significativa en el comportamiento energético.
El objetivo de la simulación energética va más allá de la verificación reglamentaria o de la certificación energética.
