La mayor pérdida de calor en la vivienda

La primera etapa de la reglamentación térmica comenzó con el aislamiento térmico en la techumbre, figura 14, luego de su incorporación a la OGUC (Art. 4.1.10).

Figura 14. Primera etapa de la reglamentación térmica contenida en el artículo 4.1.10 de la OGUC (Fuente: Sistema de calificación energética de viviendas en Chile – MINVU, 2015)

A menudo se ve en fotos, en artículos de periódicos, manuales, tesis, estudios y por internet, que la mayor pérdida de calor de la vivienda es por la techumbre.

Algunas frases muy communes afirman que:

  • “Lo primero es aislar el techo, porque generalmente se va todo el calor por el cielo falso”.

Fuente: Millonarias pérdidas por mala aislación térmica de las viviendas en Chile.

http://zonasur.cdt.cl/2016/04/25/

  • “La aislación térmica de techumbre es la más importante, ya que generalmente, las mayores pérdidas de energía se producen a través de este elemento.”

Fuente: Elementos que Influyen en la CEV

https://www.calificacionenergetica.cl/elementos-que-influyen-en-la-calificacion-energetica/

  • “Reacondicionar las techumbres es la fórmula más eficiente para disminuir el consumo de energía en calefacción”

Fuente: Aislación térmica en techumbres, mayor eficiencia energética y confort

http://www.emb.cl/construccion/articulo.mvc?xid=508&srch=industria&act=3

  • En viviendas, en general, las pérdidas de calor por medio del cielo constituyen un alto porcentaje respecto del total (en especial las unifamiliares).

Fuente: Eficiencia energética en vivienda social

https://politicaspublicas.uc.cl/wp-content/uploads/2015/02/eficiencia-energetica-en-vivienda-social-un-desafio-posible.pdf

  • El 35% se pierde por el techo, el 20% del calor se va al momento de ventilar, un 16% se escapa por los muros, otro 16% se pierde por los suelos. Finalmente la pérdida por puertas y ventanas mal selladas representa el 13% de la fuga de energía calórica.”

Fuente: Es tiempo de hablar de aislación térmica

https://www.ecoleed.cl/es-tiempo-de-hablar-de-aislacion-termica/

Al parecer este era el pensamiento cuando se creó la reglamentación térmica en el año 2000 (Art. 4.1.10).

Siempre se ha pensado que el mayor porcentaje de pérdida de calor en una vivienda se produce a través de la techumbre, figura 15. Aislar la techumbre puede que sea una solución sencilla y económica, pero al calcular la demanda de energía se comprueba que la techumbre es uno de los lugares en donde menos se pierde calor.

Figura 15. Idea errónea de la mayor pérdida de calor en la vivienda (Fuente: CDT Manual Acondicionamiento Térmico, 2015)

En una vivienda sin aislamiento térmico la mayor pérdida de calor está directamente relacionada con el área de los elementos. El elemento de la vivienda que tenga la mayor área en relación con su volumen, va a ser el elemento con la mayor pérdida de calor. Si el área de los muros en una vivienda, es mayor que el área de la techumbre, la techumbre tiene una menor pérdida de calor que los muros. En la figura 16 se aprecian dos viviendas idénticas, con el mismo volumen, pero con diferentes áreas en los muros y en la techumbre. La techumbre de la vivienda B tiene una menor pérdida de calor que la techumbre de la vivienda A. Al mismo tiempo, los muros de la vivienda A y B, tienen la mayor pérdida de calor, mucho más grande que las techumbres A y B.

Figura 16. La techumbre tiene la menor pérdida de calor en la vivienda A y B (Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

En una vivienda de dos pisos la mayor pérdida de calor no es por la techumbre, sino que por los muros.

Figura 17. La techumbre tiene la menor pérdida de calor en una vivienda de dos pisos (Foto: Open learn, 2019)

En la figura 17 se aprecia una vivienda de dos pisos con los siguientes valores:

Área de vivienda: 2 x 6 x 8 m = 96 m²

Área de fachadas: 140 m²

Área de ventanas/puerta ext.: 6,6 m²

Área de muros: 133,4 m²

Área de techumbre: 48 m²

Área de piso: 48 m²

Los valores del área de los muros son muchos más altos que los valores del área de la techumbre, por esta razón la mayor pérdida de calor en esta vivienda va a ser por los muros y no por la techumbre.

La forma de la vivienda está directamente relacionada con las pérdidas de calor, figura 18. La mayor o menor pérdida de calor depende en gran medida de la relación entre la superficie de las fachadas y el volumen de la vivienda. Cuanta más superficie tengan las fachadas en relación con su volumen, mayor será la pérdida de calor en la vivienda. Una vivienda compacta sin muchas esquinas/salientes (A), tiene una menor pérdida de calor que una vivienda con muchas esquinas/salientes (B). La mayor pérdida de calor en la vivienda A y B son por los muros y no por la techumbre.

Figura 18. La techumbre tiene la menor pérdida de calor en las dos viviendas (Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)


Dividiendo el área de las fachadas por el área del piso o el volumen se puede hacer una comparación entre las dos viviendas de la figura 18, para saber cual de las dos viviendas tiene la menor pérdida de calor o es más eficiente. La vivienda A tiene un factor de forma de 0,66, mientras que la vivienda B tiene un factor de forma de 1,76. Mientras más bajo es el factor de forma, más eficiente es la vivienda.

 La forma de la vivienda tiene un aspecto muy importante en cuanto a la eficiencia energética de la vivienda. Una vivienda compacta sin muchas esquinas generalmente tiene menos pérdida de calor que una vivienda con superficies complejas. El hecho de que la forma de la vivienda sea simple también tiene cierta importancia en el ahorro de energía, ya que una forma simple de la vivienda facilita el sellado de la envolvente y evita los puentes térmicos.

En las figuras 16,17 y 18 se pueden apreciar diferentes tipos de viviendas en donde la mayor pérdida de calor está directamente relacionada con el área de los elementos. En los tres casos la menor pérdida de calor es través de la techumbre.

En una vivienda con aislamiento térmico, la mayor pérdida de calor va a seguir dependiendo del área junto con el valor de la transmitancia térmica de los elementos (valor U). Normalmente la mayor pérdida de calor en una vivienda con aislamiento térmico es a través de las ventanas, seguidas por los muros, piso, techumbre e infiltración, figura 19 y 21. Se le ha dado tambien muy poca importancia a la infiltración en cuanto a las pérdidas de calor, pero los cálculos comprueban que la infiltración, la mayoria de las veces, tiene más pérdidas de calor que las ventanas, lo que implica la mayor demanda de energía en calefacción, figura 20 y 21.

Figura 19. Con baja infiltración, las ventanas tienen la mayor pérdida de calor en la vivienda

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

Figura 20. La alta infiltración es la mayor pérdida de calor en la vivienda (Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

En las figuras 19 y 20 se muestra un ejemplo en donde se compara la ciudad de Punta Arenas con Oslo, Noruega, dos ciudades con una temperatura promedio anual (grados día) muy parecida, pero con valores en la reglamentación térmica muy diferentes. Estas dos ciudades se comparan también con la reglamentación térmica de la vivienda pasiva.

Para demostrar la mayor pérdida de calor en la vivienda, vamos a cálcular la demanda de energía en calefacción de una vivienda en Punta Arenas (5,9°C), con una temperatura de confort de 20°C y con la reglamentación térmica de la zona 7.

a. Áreas de la vivienda de madera

  • Área total: 72 m²
  • Volumen total: 172,8 m³
  • Área de las fachadas: 81,6 m²
  • Área de los muros: 60 m²
  • Área de las ventanas/puertas exteriores: 21,6 m²
  • Área del piso: 72 m²
  • Área de la techumbre: 72 m²

b. Transmitancia térmica (Valor U)

  • Ventanas/puertas exteriores: 3,6 W/m²K
  • Muros: 0,6 W/m²K
  • Piso: 0,32 W/m²K
  • Techumbre: 0,25 W/m²K
  • Puentes térmicos: 0,07 W/m²K (valor normalizado)

c. Infiltración

  • n50= 4/h (valor actual en la reglamentación térmica)
  • n50= 12,9/h (promedio según la materialidad predominante en la envolvente)
  • n50= 24,6/h (promedio de las viviendas de madera)

Figura 21. Demanda de energía en calefacción de una vivienda en Punta Arenas (zona 7)

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

Como se puede apreciar en las figuras 19 y 21 y utilizando una baja infiltración (n50= 4/h), la demanda de energía en calefacción para compensar las pérdidas de calor son mucho más altas en las ventanas/puertas exteriores (45,5%), seguidas por los muros (21%), piso (13,5%), techumbre (10,5%) y por último la infiltración (9,5%).

Figura 22. Porcentaje de pérdidas de calor en una vivienda con una baja infiltración – Punta Arenas (zona 7)

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

La pérdida de calor por infiltración en la figura 21 puede ser también mucho más alta que las pérdidas de calor por las ventanas/puertas exteriores. Con el valor promedio de infiltración de 24,6/h en las viviendas de madera, la infiltración (12.095 kWh/año) es mucho mayor que las pérdidas de calor por las ventanas (9.574 kWh/año).

Si se utiliza la infiltración de las viviendas de madera de 24,6/h, la demanda de energía en calefacción para compensar las pérdidas de calor son mucho más altas en la  infiltración (39%), seguidas por las ventanas/puertas exteriores (31%), muros (14%), piso (9%), y por último la techumbre (7%), figura 12.

Figura 23. Porcentaje de pérdidas de calor en una vivienda con una alta infiltración – Punta Arenas (zona 7)

(Fuente: Elaboración propia, Julio Toledo Pereira, 2019)

Los valores de los puentes térmicos no estan incluido en la figura 21 porque son muy bajos con respecto a los otros valores, aproximadamente 44 kWh/año (0,2%).

Es de suma importancia darle una prioridad al acondicionamiento térmico de los muros y de las ventanas primero, ya que con esto, se solucionan también los mayores problemas de infiltración.

Si comparamos el valor total de la demanda de energía en calefacción con la reglamentación térmica de la zona 7, con todos los elementos de esta vivienda en Punta Arenas y con los 3 valores de infiltración obtenemos:

Con una infiltración de 4/h:                       21.029 kWh/año / 292 kWh/m² año

Con una infiltración de 12,9/h:                 25.405 kWh/año / 353 kWh/m² año

Con una infiltración de 24,6/h:                 31.158 kWh/año / 432 kWh/m² año

Los valores son muy altos y la diferencia es enorme y esto debido solo a la infiltración. Con esto se deduce que hay que darle mucha más importancia al sellado de la vivienda, especialmente en las viviendas de madera y en las ciudades con las más bajas temperaturas en invierno.

Con el cálculo de la demanda de energía de la figura 21 y con las otras figuras vistas anteriormente, se confirma que las afirmaciones, de que la mayor pérdida de calor se produce por la techumbre, son incorrectas!

Por otro lado, el grupo que hizo la reglamentación térmica en el año 2000 debería haber incluido inmediatamente todos los elementos que influyen en las pérdidas de calor en la vivienda, no solo la techumbre. Todos estos elementos se comportan como una unidad y no tiene ningun sentido darle prioridad solo a un elemento y peor aún, darle una prioridad, muchos años, al elemento con menor significado en la pérdida de calor en la vivienda, la techumbre.

La reglamentación térmica, después de 19 años, le debería dar también más importancia al aislamiento térmico de los pisos con radier. Estos pisos son más importantes que los pisos ventilados ya que la mayoria de las viviendas utilizan pisos con radier. Los pisos ventilados normalmente son muy frios, tienen mucha infiltración y una gran pérdida de calor. El piso ventilado debe tener un gran espesor de aislamiento térmico y hay que ser muy minucioso en el sellamiento. Esta solución no es recomendada para viviendas permanentes.

Los elementos más importantes en una vivienda son los elementos con pérdidas de calor que reflejan la calidad de la envolvente de la vivienda, porque estos valores son fijos y son muy importantes para comparar diferentes tipos de viviendas y hacer los cálculos de la demanda de energía en calefacción y posteriormente ocupados en el cálculo del consumo de energía y en la calificacción energética.

Todos se preguntaran y que pasa con las pérdidas de calor por la ventilación?

Las pérdidas de calor por la ventilación estan más ligadas a las necesidades de los usuarios y no reflejan la calidad de la envolvente, por esta razón se deben calcular por separado y no están incluidas en la demanda de energía en calefacción. Las pérdidas de calor que reflejan la calidad de la envolvente de la vivienda son las pérdidas de calor por transmisión y por infiltración:

  • Transmisión: Ventanas y puertas exteriores, muros, pisos con radier y pisos ventilados, techumbre y puentes térmicos
  • Infiltración: Renovaciones de aire x hora, medidos con el Blower Door a 50 Pascales (n50)