El Plan de Descontaminación Atmosférica (PDA) tiene como finalidad recuperar los niveles señalados en las normas ambientales de una zona saturada. El PDA establece una serie de medidas para las principales fuentes de emisión identificadas en cada zona. Una de estas medidas es el mejoramiento de la eficiencia energética de las viviendas.

En la figura 1 se aprecia el mapa de la zona climática I y en la figura 2 se muestran los valores de transmitancia térmica e infiltración para esta zona (PDA). Está zona climática abarca ciudades como Coyhaique y Punta Arenas. Vamos a utilizar el PDA de la zona I para calcular la eficiencia energética de una vivienda en Punta Arenas.

Figura 1: Zona climática I

Figura 2: Valores del PDA de la zona térmica I

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Estándares de construcción sustentable para viviendas

El documento denominado “Estándares de Construcción Sustentable para Viviendas de Chile” (ECSV), editado por el Ministerio de Vivienda; establece estándares y buenas prácticas de diseño, construcción y operación de las viviendas. Estos estándares de eficiencia energética para el sector de edificación que impulsa el Gobierno; como “La Política Energética de Chile 2050”, establecen importantes metas. Entre ellas destaca que; al 2035 se espera que el 100% de las edificaciones de uso público y edificaciones de uso residencial nuevas, cuenten con estándares de construcción eficiente.

Estos estándares establecen metas de reducción de la demanda de calefacción de las viviendas, buscando viviendas de bajo consumo energético hacia el año 2050. Por este motivo se creó una tabla con los requerimientos máximos de la demanda en calefacción para viviendas por zonas (figura 3).

Lamentablemente, ya estamos en el año 2023 y los valores de transmitancia térmica utilizados hoy en día en el PDA de la zona térmica I, dan como resultado una alta demanda de energía en calefacción; 282 kWh/m² año, con una temperatura de confort de 20 °C (figura 3).

El valor de 150 kWh/m² año de la zona I (figura 3), para el año 2020; está basado en una temperatura de confort de 16 °C. Buenos estándares de eficiencia energética implican también un buen confort térmico (20-22 °C); por lo tanto, hacer una tabla utilizando una temperatura de confort de 16 °C, es completamente erróneo y no muestra avance; debido a que ya se ha estudiado anteriormente en Chile, que el confort térmico en las viviendas chilenas es de 15-16 °C, y en muchos casos más bajo.

Figura 3: Requerimientos máximos de la demanda de energía en calefacción, según «La Política Energética de Chile 2050»

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Calidad térmica de la vivienda

Los elementos más importantes en una vivienda, son los elementos que reflejan la calidad térmica de la envolvente térmica de la vivienda. Estos elementos tienen una transmitancia térmica constante y son muy importantes para comparar diferentes tipos de viviendas y realizar los cálculos de la demanda de energía en calefacción.

Las pérdidas de calor que reflejan la calidad térmica 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: Fugas de aire (Renovaciones de aire x hora).

Para comprobar si el estándar de eficiencia energética de la reglamentación térmica de la zona I cumple con «La Política Energética de Chile 2050»; vamos a calcular y utilizar varios indicadores. Estos indicadores son; la suma de los flujos térmicos unitarios, la demanda de energía en calefacción y el índice de eficiencia energética para determinar el nivel de eficiencia energética (letra) de una vivienda ubicada en la ciudad de Punta Arenas; zona térmica I (extremo sur).

1. Parámetros

Vivienda de madera

• Area total: 72 m²
• Volumen total: 172,8 m³
• Area fachada: 81,6 m²
• Area muros: 57,1 m²
• Area ventanas: 22,6 m²
• Puerta exterior: 1,9 m²
• Porcentaje total de ventanas/puertas exteriores: 30 %
• Area piso: 72 m²
• Area techo: 72 m²
• Temperatura de confort: 20 °C
• Temperatura media anual de Punta Arenas: 5,9 °C

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2. Determinación de las pérdidas térmicas

3. Determinación de la demanda de energía en calefacción

Como se aprecia en los cálculos anteriores; la mayor pérdida de calor es a través de las ventanas (1), seguido por la infiltración (2), piso (3), muro (4), techo (5) y puentes térmicos (6). Aquí podemos ver claramente que la mayor pérdida de calor no es por el techo, como muchos expertos aseguran; sino que por las ventanas, cuando se tiene una baja infiltración. Por está razón, es difícil obtener una buena eficiencia energética con un alto porcentaje de ventanas.

La pérdida de calor por infiltración puede ser mucho más alta que las pérdidas de calor por las ventanas. Con el valor promedio de infiltración de 24,6/h que existe en Chile en las viviendas de madera; la infiltración de esta vivienda (140 W/K) es 6 veces más alta que con una infiltración de 4/h, y sobrepasa al valor de las pérdidas de calor de las ventanas (81,4 W/K). Por está razón, es muy difícil obtener una eficiencia energética con una alta infiltración.

Ahora que tenemos la suma de los flujos térmicos unitarios (177 W/K); podemos calcular el requerimiento energético; o sea, la demanda de energía en calefacción para la vivienda ubicada en la ciudad de Punta Arenas; y en donde utilizamos la reglamentación térmica/PDA de la zona térmica I. Esto nos da un resultado:

Con una temperatura de 20 °C constante; todo el día y la noche (24 horas), en todo el período de calefacción:

La demanda de calefacción es de 21.862 kWh/año, lo que equivale a 304 kWh/m² año.

Con una temperatura de 20 °C de día (16 horas) y 17°C de noche (8 horas), en todo el período de calefacción:

La demanda de calefacción es de 20.311 kWh/año lo que equivale a 282 kWh/m² año.

Como se aprecia; la demanda de calefacción del PDA de la zona I es todavía muy alta y es casi el doble de la estipulada para el año 2020 en «La Política Energética de Chile 2050» (150 kWh/m² año). Por esta razón se ve claramente que todavía existe una «pobreza energética en la reglamentación térmica» y el nivel de eficiencia energética de las viviendas (A-G) está a un nivel G; muy bajo comparado con el estándar internacional.

Para comparar esta vivienda de Punta Arenas con el nivel de eficiencia energética de otras viviendas del mundo; como las viviendas pasivas o las viviendas noruegas; vamos a calcular el índice de eficiencia energética, para luego ver el nivel de eficiencia energética que obtiene esta vivienda en un nivel internacional de A hasta G.

4. Determinación del nivel de eficiencia energética

Para determinar el nivel de eficiencia energética (A-G) de la vivienda de Punta Arenas; vamos a calcular primero el índice de eficiencia energética. Este índice se calcula con los flujos térmicos y el área calefaccionada de la vivienda. El índice de eficiencia energética es igual a la suma de los flujos térmicos dividido por el área calefaccionada de la vivienda.

El índice de eficiencia energética de la vivienda de Punta Arenas es igual a 2,46 W/m²(Ac)K (177 W/K : 72 m²).

El nivel de eficiencia energética asignada a la vivienda, será el correspondiente al índice de eficiencia energética obtenido por el mismo; dentro de una escala de siete letras, que va desde la letra A (vivienda más eficiente) a la letra G (vivienda menos eficiente).

El índice de eficiencia energética de 2,46 W/m²(Ac)K corresponde a un nivel de eficiencia energética G (figura 4). Por lo tanto, esta vivienda no es eficiente energéticamente y tiene mucha pérdida de calor. Con el nivel de eficiencia energética G (requerimiento energético), es imposible tener un confort térmico y un ahorro de energía. Además, las viviendas con la letra G, son las que más contaminan.

Figura 4: Niveles de eficiencia energética en la vivienda

Letra A: Vivienda pasiva con una alta eficiencia energética y una baja demanda en calefacción.

Letra B: Reglamentación térmica Noruega. Alto confort térmico y ahorro de energía, baja demanda en calefacción.

Letra D: Nivel de eficiencia energética de valor U; recomendado para Chile, si se quiere tener un buen resultado.

Letra G: Baja eficiencia energética, ningún confort térmico o ahorro de energía, alta contaminación. Nivel de todas las viviendas chilenas.

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Conclusión

El nivel G de eficiencia energética de Punta Arenas es muy bajo. Este nivel de eficiencia energética G se ha mantenido desde el inicio de la reglamentación térmica del año 2000.

Lamentablemente no se han logrado grandes resultados con la reglamentación térmica y el PDA. Hasta el día de hoy no existe un buen confort térmico dentro de la vivienda en invierno (hay bajas temperaturas, condensaciones y humedades), existen altos consumos de energía y una alta contaminación.

Esto se debe a que los espesores del aislamiento térmico en la reglamentación térmica/PDA son insuficientes y no ayudan mucho; además existe una gran infiltración en la vivienda. Otro gran problema se debe a la utilización de aislamientos térmicos con una alta conductividad térmica y al alto porcentaje de madera utilizado en la envolvente térmica.

Para mejorar la eficiencia energética se necesitan mayores espesores de aislamiento térmico y menores valores de infiltración, mejor uso de los materiales de construcción y mejores soluciones constructivas.

Lamentablemente la reglamentación térmica actual no está a nivel de los requerimientos internacionales, ni tampoco a nivel de los requerimientos reales que se necesitan para disminuir el enorme consumo de energía de calefacción que existe en Chile, especialmente en las zonas extremas del sur de Chile.

En la mayoría de los países desarrollados ya se han establecido estrictas y progresivas regulaciones sobre el uso de energía en las viviendas, en la calidad del aire interior y en la eficiencia de los equipos de calefacción.

Si Chile desea realmente ponerse al día y competir con esos estándares internacionales; debe realizar grandes cambios en los requerimientos y está obligado a crear una reglamentación térmica más eficiente.

Estos cambios implican hacer modificaciones en las normas de construcción, en la fabricación de los productos y materiales, en los detalles constructivos, en la mano de obra y a la vez se necesita crear una documentación más detallada de los diferentes productos y materiales que existen en el mercado y especificar concretamente cuáles de ellos son los que se pueden utilizar en la construcción de viviendas con aislamiento térmico. Todas estas modificaciones son necesarias para lograr una correcta y verdadera eficiencia energética, ya que la mayoría de la población y los que construyen viviendas no tienen muchos conocimientos sobre esto y se rigen de soluciones constructivas erróneas.

A la vez, hay que aumentar los conocimientos técnicos a todo nivel; con cursos de capacitación para arquitectos, constructores e ingenieros que participan en la revisión de proyectos y cursos de capacitación para carpinteros que son los encargados de construir y acondicionar la vivienda, y ejecutar los detalles constructivos correctamente.

Para construir viviendas con aislamiento térmico y selladas, se necesitan conocimientos técnicos y una mano de obra calificada y especializada. También se necesitan muchos años de experiencia y práctica, ya que tener conocimientos teóricos acerca del aislamiento térmico y el sellado, y trabajar con esto en la vivienda, son dos cosas muy diferentes.

Tampoco ayuda mucho tener un sin número de manuales, información y soluciones constructivas, cuando la mayoría de las soluciones y los detalles constructivos son erróneos.

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 ningún sentido darle prioridad solo a un elemento y peor aún, darle prioridad muchos años al elemento con menor significado; la techumbre. No sirve de mucho instalar super ventanas, cuando los otros elementos de la envolvente térmica no son eficientes.

Al mismo tiempo me parece muy extraño que la reglamentación térmica, después de 23 años, todavía no le dé importancia al aislamiento térmico de los pisos con radier. Estos pisos son más importantes que los pisos ventilados y la mayoría de las viviendas utilizan pisos con radier.

Con la reglamentación térmica y el acondicionamiento térmico actual es muy difícil 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.

Valor U