Análisis de los problemas constructivos: Grados día

La reglamentación térmica siempre está sujeta a correcciones y mejoras para asegurar la mejor calidad térmica posible y el mayor ahorro de energía. En estos boletines se estudiaran deficiencias y errores de los materiales utilizados, de los elementos de la vivienda y de la técnica de construcción. Abajo se muestran algunos de los temas a estudiar.

  1. Los grados día con una temperatura base de 15°C son muy bajos
  2. La reglamentación térmica está mal dimensionada
  3. El porcentaje de madera en la envolvente es muy alto
  4. Se utiliza cámaras de aire no ventiladas que caducaron hace 60 años
  5. Se utiliza la barrera de viento (humedad) sin espaciadores/ventilación
  6. Se utiliza tableros estructurales en la envolvente con una alta resistencia a la difusión del vapor de agua
  7. Se utiliza sistemas de calefacción contaminantes e inefectivos
  8. El espaciamiento máximo entre los ejes de la madera es inadecuado
  9. La escuadría nominal de la madera es inadecuada con el aislamiento térmico
  10. Los espesores del aislamiento térmico son inadecuados
  11. El ancho del aislamiento térmico no es adaptable entre ejes
  12. El poliestireno expandido y extruído (EPS, XPS) no son flexibles y estan calificados como inflamables, no se deben utilizar junto con la madera
  13. Existe pudrición de la madera por causa de malas soluciones constructivas
  14. El porcentaje de ventanas en la vivienda es demasiado alto
  15. El valor U de las ventanas es demasiado alto
  16. Se utiliza perfiles galvanizados sin ranuras en los muros perimetrales
  17. La prioridad del acondicionamiento térmico es incorrecta
  18. Las láminas reflectantes son mal utilizadas
  19. Hay una gran desigualdad entre las zonas de la reglamentación térmica
  20. Se utiliza formulas erróneas para el cálculo de la demanda de energía

Espero que este análisis sirva de guía para mejorar la reglamentación térmica y todos los elementos y componentes relacionados con esto, y así, aportar nuevos conocimientos y resolver todos los problemas que todavía existen con el acondicionamiento térmico, después de 19 años con la reglamentación térmica.

 Grados día

 La reglamentación térmica utiliza los grados día de calefacción anuales, con una temperatura interior base de 15°C como referencia para la reglamentación térmica.

Utilizando los grados día en base a 15°C, los valores no van a ser muy exactos, ya que la calidad térmica de las viviendas es muy baja y la infiltración de las viviendas es muy alta. Se debería usar la temperatura del lugar y no los grados día, como referencia más precisa, para calcular los valores de transmitancia térmica en la reglamentación térmica y para calcular la demanda de energía. La demanda de energía en calefacción depende de la temperatura exterior y de la temperatura interior deseada.

La diferencia entre la temperatura del ambiente exterior y el ambiente interior tiene una influencia determinante en la pérdida de calor de una vivienda. Esto es válido a la vez para las pérdidas de calor a través de los elementos de la vivienda y para la pérdida de calor por fugas de aire (infiltración). Por lo tanto, es muy importante utilizar  el parametro de la temperatura para los cálculos de la evaluación de energía.

Diferentes viviendas tienen diferentes estándares térmicos, lo que tiene un gran significado en las pérdidas de calor en la vivienda, y lo que influye enormemente en la temperatura base de los grados día.

Los grados día con una temperatura interior base de 15°C son para viviendas con grandes espesores de aislamiento térmico y baja infiltración, que están muy lejos de los niveles de la reglamentación térmica actual.

La temperatura base para los grados día, debiera ser más baja en viviendas nuevas con grandes espesores de aislamiento térmico, que en viviendas existentes.

Esto significa que puede haber grandes variaciones en la temperatura base de los grados día para viviendas, en relación con sus propiedades térmicas.

En la figura 24, se aprecia la temperatura interior base estimada para los grados día según las propiedades térmicas de la vivienda.

Figura 24. Temperatura base estimada para los grados día según las propiedades térmicas de la vivienda (Fuente: NVE – Evaluering av modeller for klimajustering av energibruk, 2014)

Como se aprecia en la figura 24, la reglamentación térmica de la zona 7 está lejos de los valores correctos de transmitancia térmica de la temperatura base de 15°C y debería tener una temperatura interior base más alta, esto basado en las propiedades térmicas de la vivienda.

La temperatura mínima estándar de confort es de 20°C, esto significa que los 5 grados restantes sobre la temperatura interior base de 15°C de los grados día, se debieran alcanzar supuestamente con las ganancias internas y las ganancias solares producidas dentro de la vivienda.

¿Se alcanza la temperatura de confort de 20°C en la realidad?

Se han hecho evaluaciones térmicas en invierno en las ciudades de La Serena, Maipú, La Florida, Concepción y Puerto Montt, para determinar la temperatura de confort interior en las viviendas (Revista Bit 61, 2008). Se ha llegado a la conclusión de que las temperaturas de confort promedias en la mayoría de las viviendas son de 15°C y que el 60% de todas las viviendas tenían una temperatura efectiva inferior a 15°C.

Con los valores de la reglamentación térmica y la infiltración actual en las viviendas es muy difícil de obtener ganancias solares y ganancias internas en invierno, debido que el calor no se conserva en el interior de la vivienda y se escapa inmediatamente hacia el exterior, por lo que nunca se llegará a una temperatura de confort de 20°C.

Por esta razón la reglamentación térmica establecida el año 2000, debería haber utilizado los grados día con una temperatura base de 18,3°C (Sarmiento, 2007), la cual se acerca más a la realidad de la capacidad térmica de las viviendas en Chile.

El uso de los grados día de calefacción con una temperatura interior base de 15°C ocasionará problemas en la reglamentación térmica y con los cálculos de la demanda y del consumo de energía. Los resultados de estos cálculos serán incorrectos y muchos más bajos que los valores reales, debido a que se utiliza 15°C en lugar de 18,3°C. En la ciudad de Punta Arenas, por ejemplo, la diferencia de los grados día con una temperatura interior base de 15°C y 18,3°C es más que el doble.

Punta Arenas

Grados día con una temperatura base de 15,0°C = 2.000

Grados día con una temperatura base de 18,3°C = 4.268

Un método actual y más moderno utiliza la temperatura exterior del lugar para calcular la demanda en calefacción y calcula las ganancias de calor por separado en cada caso.

Hoy en día se utilizan los grados día “para corregir” el consumo de energía en calefacción según las variaciones de temperatura en diferentes años. Los grados día de un mes o un año específico se comparan con los grados día normales. Los grados día normales son el promedio para un período de 30 años, desde el período de 1961 a 1990.

De forma paralela, también se agrega como criterio a la reglamentación térmica, la normativa climático-habitacional (NCh1079 Of.2008) con 9 zonas climáticas que contempla variables metereológicas relevantes de acuerdo al clima, como la oscilación térmica diaria, las horas de sol diarias, la radiación solar y la intensidad del viento. Estas variables metereológicas se deben a las diferencias de latitud y altitud entre las 9 zonas climáticas y a los diferentes períodos del año.

Se ha creado también un manual de hermeticidad al aire de edificaciones con sus zonas de zonificación del territorio nacional por grados día de infiltración (GDi) utilizando el modelo de infiltración de Scherman & Modera de 1984 y en el cual caracteriza la rigurosidad del clima con respecto a las cargas de infiltración. Este modelo se usa como criterio para fijar las clases de hermeticidad aceptables en Chile.

Es importante señalar que este modelo es de hace 35 años y que hoy en día existen mejores materiales y técnicas de sellado que no existían en esos años.

Las pérdidas de calor por infiltración provienen de una pérdida de calor a través de fugas de aire y por lo tanto están directamente relacionada con el sellado.

Para que se produzcan fugas de aire, debe haber una diferencia de presión de aire entre el ambiente exterior y el ambiente interior. Existen dos variables climáticas que pueden crear esta diferencia de presión sobre la envolvente de la vivienda y que pueden provocar un flujo de aire a través de fugas: el viento y la diferencia de temperatura entre el ambiente exterior y el ambiente interior.

Por esta razón la demanda de energía por infiltración no radica directamente de tantas variables climáticas sino más bien que de la temperatura y principalmemnte del viento.

La reglamentación térmica comenzó utilizando las 7 zonas térmicas (grados día), después utilizó las 9 zonas climáticas y los grados día de infiltración (GDi) para calcular los respectivos estándares mínimos de aislamiento térmico.

No hace falta decir que estos métodos de cálculo son muy inexactos, enredados y que no reflejan la temperatura correcta del lugar y que en la práctica cuentan con muchas variables para poder encontrar los valores correctos para la reglamentación térmica.

Los cálculos de la demanda de energía debieran hacerse utilizando métodos basados en las temperaturas medias mensuales o anuales de cada lugar (ciudad).

La diferencia entre la temperatura interior deseada y la temperatura exterior afectan las pérdidas de calor de una vivienda, y es por eso, importante utilizar datos relevantes de la temperatura exterior del lugar.

La parte del consumo de energía que cubre las necesidades de calefacción depende, por supuesto, de la temperatura. Tanto en términos de datos mensuales como anuales, las variaciones de temperatura contribuirán a las variaciones en el consumo de los diferentes sistemas de calefacción.

Los países líderes en construcciones térmicas ocupan para los cálculos de la demanda de energía, la temperatura media mensual y anual y no los grados día.