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Artículo

Eduardo DE RAMOS VILARIÑO

Dtr. del CITAVSAINT-GOBAIN CRISTALERÍA

Eduardo DE RAMOS

SAINT-GOBAIN CRISTALERÍA

Artículo

Acristalamientos efi cientes enproyectos de rehabilitación

De todos es conocido que uno de los aspectos más importantes que hoy relacionamos con la sostenibilidad de nuestros núcleos urbanos y con la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero es la rehabilitación de nuestro parque edifi catorio con criterios de efi ciencia energética

i consideramos que en torno al 40 % del consumo de energía se debe al sector de la edifi cación y que esto

puede suponer aproximadamente la cuarta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero tenemos delante de nosotros una inequívoca fuente de importantes ahorros potenciales en ambos conceptos.

Evidentemente los medios para la re-ducción de emisiones pueden platearse a través de diferentes estrategias, pero cualquier energía por limpia y renovable que sea, requiere unos medios de produc-ción, un transporte y unos equipos para su utilización. Todo ello supone equipos e in-fraestructuras que es necesario producir y mantener. Por tanto parece lo más racional que la base de cualquier estrategia pase por una reducción de la demanda como primer paso, seguido de la utilización de equipos efi cientes y fi nalmente el con-sumo de la energía necesaria se realice a partir de fuentes renovables. Fig. 1

Esta reducción de la demanda, en el caso de la edifi cación, pasa por la mejora de las prestaciones de la envolvente de los edifi cios optimizando sus caracterís-ticas de aislamiento térmico para evitar las pérdidas energéticas tanto en calefac-ción como en refrigeración. Si considera-mos que los huecos acristalados, venta-

nas, balcones y puertas de terrazas, son a priori los elementos térmicamente más débiles de la envolvente en el sector resi-dencial podemos adelantar la repercusión que un correcto tratamiento de los mis-mos puede tener sobre el comportami-ento energético del edifi co. Fig. 2.

Por otra parte no podemos olvidar que, a diferencia del muro opaco, los cerrami-entos acristalados son, en cierto grado, transparentes a la radiación solar y con ello fuente de aportes energéticos que en épocas estivales pueden ocasionar re-calentamientos indeseados del interior de las viviendas reduciendo el nivel de con-fort o incrementando el consumo energé-tico de las instalaciones de climatización. El control adecuado de estos aportes solares en equilibrio con el aislamiento térmico ofrecido defi nirá el balance ener-gético anual que permitirá mantener las condiciones de confort optimizando los consumos energéticos. Fig. 3.

El impacto que sobre el comportami-ento energético del edifi cio, tanto en condiciones de invierno como en las de verano, tiene el acristalamiento es mu-cho mayor en el sector terciario al encon-trarnos con fachadas ampliamente acris-taladas y edifi cios de alta carga interna. En

estos casos los aportes solares a través del acristalamiento y el efecto invernadero que se produce van a ser fundamentales en el consumo energético en aire acondicionado necesario para mantener las condiciones interiores. Es en estos casos donde los acristalamientos de control solar y alta se-lectividad permiten minimizar la demanda sin renunciar a los aportes de luz natural y grandes espacios acristalados.

Los acristalamientos existentes hoy en día, conocidos como vidrios de capa, me-joran las capacidades de aislamiento y con-trol solar permitiendo reducir fuertemente las pérdidas a través de los mismos hasta niveles en muchos casos desconocidos.

Aislamiento TérmicoLa capacidad de aislamiento térmico de un acristalamiento está defi nida por su trans-mitancia térmica o valor U, expresada en W/m²K , siendo más aislante cuanto menor es el valor U. Este valor nos indica el paso de energía a través del paramento de vidrio por unidad de superfi cie y tiempo en fun-ción del salto térmico entre temperaturas interior y exterior, tanto en invierno como en verano. En régimen de invierno se pro-ducirán pérdidas de calefacción hacia el exterior más frío y en régimen de verano entradas de calor que reducirán el confort o requieren mayor consumo de aire acon-dicionado.

Fig. 1.- Uso racional de la energía. Tríada energética.

Fig. 3.- Fachada de control solar en edifi cio rehabilitado.

Fig. 2.- Pérdidas energéticas a través delas ventanas.

i consideramos que en torno al 40 % del consumo de enersector de la edifi cación y que esto

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Los vidrios de capa denominados vidrios de Aislamiento Térmico Reforzado, vidrios ATR, incorporan una capa de baja emisividad sobre la superfi cie interna de uno de las hojas ensambladas en doble acristalami-ento proporcionan niveles de aislamiento muy superiores al doble acristalamiento sencillo. Fig. 4.

Podemos estimar que en más de la mi-tad de los huecos de fachada del parque edifi catorio se encuentran instalados vid-rios sencillos, de una sola hoja, con escasa capacidad aislante. El valor de aislamiento atribuido a este tipo de acristalamiento es de 5,7 W/m²K permitiendo elevadas pérdi-das de energía a su través. La instalación de dobles acristalamientos básicos, consti-tuidos por dos vidrios separados por una cá-mara estanca de aire seco, como SGG CLI-MALIT nos permite duplicar la capacidad de aislamiento reduciendo al 50 % la transmi-tancia térmica del acristalamiento. Es decir nos permite alcanzar valores de transmi-tancia térmica que oscilan entre 3,3 W/m²K para cámaras de 6 mm y 2,7 W/m²K para cámaras de 16 mm. por encima de los 16 mm de cámara de aire se producen fenó-menos de convección que hacen imposible mejorar la capacidad aislante de los mismos.

La incorporación de vidrios de capa de baja emisividad en acristalamientos ATR, como los vidrios PLANITHERM o con PLANISTAR incorporados en dobles acristalamientos SGG CLIMALIT PLUS, reducen las pérdidas de energía de cale-facción o refrigeración a través del cristal a menos del 50% de un doble acristalami-ento básico alcanzando valores de U en-tre 2,6 W/m²K y 1,4 W/m²K. Esto signifi ca una reducción superior al 75 % respecto al vidrio monolítico, sencillo, instalado hasta no hace muchos años de manera general y que incluso hoy está permitido en nuestro Código Técnico de la Edifi cación (CTE) en algunas zonas climáticas, Fig. 5.

La instalación de este tipo de acristala-mientos, habituales en Europa y exigidos por las normativas de la mayoría de los países vecinos desde hace años, se ha potenciado en los últimos años como medida de ahorro y efi ciencia energética en la edifi cación a través de numerosos Planes Renove de Acristalamientos y Ventanas, que han su-puesto la renovación de acristalamientos en miles de hogares en prácticamente todas las Comunidades Autónomas. Fig. 6.

Los niveles de aislamiento alcanzados con este tipo de acristalamientos de ATR pueden verse aún mejorados con la in-clusión de gases de menor conductividad térmica en la cámara estanca delimitada por los vidrios de un acristalamiento ATR. La incorporación de gas argón permite re-ducir los valores de transmitancia térmica, para los vidrios bajo emisivos SGG PLANI-THERM o SGG PLANISTAR existentes hoy en día a valores de 1,0 W/m²K. Esta reduc-ción adicional sobre los vidrios de ATR no es aconsejable sobre los dobles acristala-mientos básicos ya que el sobre-coste de la incorporación del gas argón puede llegar a ser equivalente al de la incorporación de un vidrio bajo emisivo siendo la ganancia de asilamiento muy superior en el segundo caso. La incorporación de otros gases de menor conductividad térmica no es aplica-ble en la edifi cación debido al coste de los mismos. Fig. 7.

Pero todavía puede aumentarse más la capacidad aislante de los acristalamientos. En determinadas situaciones pueden in-stalarse triples acristalamientos que dota-dos de dos vidrios de baja emisividad y gas argón en sus cámaras permiten alcanzar valores de U = 0,52 W/m²K, es decir por debajo de los 0,66 que el CTE exige para una zona climática D como por ejemplo Madrid. Fig. 8.

Esta reducción, tanto en invierno como en verano es fundamental en las vivien-das para aumentar los niveles de confort y ahorro, pero mucho más en los edifi cios no residenciales que tienen mayor consumo y cuya superfi cie acristalada es muy supe-rior a la de una vivienda. En estos casos, las soluciones constructivas de fachadas ventiladas, basadas en dobles acristalami-entos de ATR, que incorporan dobles pie-les como estrategias para una mejora del aislamiento ofrecen un amplio abanico de posibilidades para resolver el cerramiento acristalado con elevados niveles de aislam-iento térmico y acústico. Todo ello puede combinarse con vidrios de control solar SGGCOOL-LITE que ofrecen aislamiento térmico reforzado con una amplia gama de transmisiones luminosas permitiendo estéticas refl ectantes para mantener el as-pecto del edifi cio original o estéticas neu-tras, como un vidrio incoloro, y mayores aportes luminosos. Fig. 9.

Fig. 4.- Fachada de control solar enedifi cio rehabilitado.

Fig. 6.- Doble acristalamiento básico frente a una fuente de calor (luz halógena).

Fig. 8.- Capacidad aislantete de los acristalamientos.

Fig. 7.- Doble acristalamiento ATR frente a una fuente de calor (luz halógena): SGG

CLIMALIT PLUS con PLANINTHERM 4S 4/16 ar 90%/4.

Fig. 5.- Funcionamiento de SGG PLANISTAR (vidrio ATR).

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2012 – EUROFUTUR CLIMALIT PLUS 4S) En el sector terciario, donde las superfi cies acristaladas ocupan mayores porcentajes de fachada, es esperable mayor reper-cusión del acristalamiento. Fig. 11.

Un doble acristalamiento de ATR como es SGGCLIMALIT PLUS permite alcanzar un ahorro a lo largo de su vida útil estimado en más de 135 veces la en-ergía necesaria para su fabricación sobre un vidrio sencillo, repercutiendo directa-mente sobre la factura energética del edifi cio y las emisiones asociadas.

Control solarLa entrada de sol por el acristalamiento es la fuente del recalentamiento de los espacios habitables en verano. La permeabilidad a la radiación solar en el espectro visible e infra-rrojo de los acristalamientos supone la en-trada de energía calorífi ca que puede llegar a suponer una importante disminución de confort o, para compensarla, un aumento de consumo energético en climatización.

Tradicionalmente se ha luchado contra el recalentamiento indeseado y contra el efecto invernadero mediante la instalación de persianas exteriores, voladizos y toldos que proporcionan sombreamiento en las horas de insolación directa aunque ello su-pusiese la pérdida de aportes luminosos y el contacto visual con el exterior tanto para el sector residencial como para el terciario.

Hoy, la instalación de vidrios de control solar como SGG COOL-LITE permite con-trolar los aportes energéticos producidos a través de las grandes superfi cies acristaladas que encontramos en las fachadas de algu-nos edifi cios. Los acristalamientos de control solar permiten reducir estos aportes sin que ello suponga renunciar a la vista a través de la ventana ni a reducciones sensibles de los aportes de luz natural. Fig. 12.

Como regla general, en una rehabili-tación energética tanto en el sector resi-dencial como en el terciario, debe insta-larse el mayor aislamiento térmico, es decir un vidrio bajo emisivo de ATR y cámara lo mayor posible, 16 mm como máximo, acompañado de la protección solar más adecuada en función de la ubicación y la orientación de la fachada.

La presencia de los vidrios de capa supone siempre, por la presencia de la capa, una reducción del factor solar y consecuentemente de los aportes solares gratuitos en invierno que en climatologías meridionales pueden ser signifi cativos en algunas orientaciones. Sin embargo, con-siderando una reducción de transmitancia signifi cativa y la amplia gama de produc-tos existentes con diferentes factores so-lares, la ganancia en reducción de pérdidas es muy superior a la reducción de ganan-cias por aportes solares gratuitos. Fig. 10.

Los ahorros en calefacción pueden ser muy signifi cativos pudiendo llegar a ser en torno al 30 % respecto a vivien-das acristaladas con un vidrio sencillo o el 20% respecto a viviendas acristaladas con dobles acristalamientos básicos en carpinterías metálicas (Fuente: Estudio de la Mejora Efi ciencia Energética por Renovación de Ventanas – ANDIMAT

La protección solar ofrecida por un acristalamiento está determinada por su factor solar. El factor solar representa el % de calor que entra a través del paramento acristalado con incidencia directa de la ra-diación solar. A menor factor solar mayor protección.

Las capas de óxidos y compuestos me-tálicos depositadas sobre los vidrios en un espesor de unas decenas de manómetros, interfi eren con las radiaciones solares mo-difi cando sus propiedades de transmisión y refl exión tanto luminosa como energética, además de la emisividad de su superfi cie. Así se obtiene n diferentes estéticas y una amplia gama de productos con diferentes niveles prestacionales en sus propiedades energéticas. Fig. 13.

Para el sector no residencial, las posi-bilidades estéticas son muy variadas con los vidrios SGG COOL-LITE refl ectantes plateados, verdes y azules, así como neu-tros de alta protección solar y los vidrios altamente selectivos que ofrecen altísimas protecciones solares acompañadas de ele-vadas transmisiones luminosas.

En el análisis de la protección solar es fundamental considerar la orientación del

Fig. 9.- Tipologías de acristalamientos yprestaciones.

Fig. 11.- Estudio de la mejoras de la Efi ciencia Energética por renovación de

ventanas (Andinat, 2012).

Fig. 10.- Vidrios ATR - Reducción de aportes solares compensados sobradamente-por reducción de las pérdidas energeticas.

Fig. 13.- Funcionamiento de vidrio decontrol solar.

Fig. 12.- Fachada de control solar. Refl exión de energía

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acristalamiento siendo los orientados entre el sureste y el oeste los más expuestos al sol y los que mayor protección necesitan. En este análisis es necesario contemplar el diferente comportamiento del vidrio frente a las distintas longitudes de onda de la ra-diación solar. Así, el vidrio es permeable en un porcentaje a la radiación infrarroja solar que penetra por el acristalamiento con lon-gitudes de onda inferiores a 2500nm. Por encima de esta longitud de onda, lo que se conoce como infrarrojo lejano y que co-rresponde con la radiación a temperaturas habituales en nuestro entorno, el vidrio es opaco no permitiendo el paso a través. Esto es lo que produce un aumento de tempera-tura en el interior del habitáculo, conocido como efecto invernadero, que será necesa-rio contrarrestar con un mayor consumo de energía de climatización.

La protección solar se hace más necesaria cuanto mayor es el aislamiento del vidrio (bajo valor U) ya que la energía calorífi ca producida por la insolación directa se acumula cuanto mayor sea el aislamiento. Por ello es aconse-jable contar con buenas protecciones solares, inferiores al 50%, en aquellos huecos que ten-gan orientaciones soleadas.

En el sector terciario esta situación puede verse agravada por las carga internas del edi-fi cio que se suman a las entradas de aportes solares. En estos casos debe realizarse un es-tudio detallado de los aportes solares y de los niveles de protección adecuados.

Las primeras estrategias de control solar mediante acristalamientos, además de los sombreamientos, estaban basadas en la insta-lación de vidrios de color que adecuadamente ensamblados en dobles acristalamientos per-mitían absorber parte del calor y reemitirlo ha-cia el exterior. Estas estrategias normalmente estaban acompañadas de una disminución de la transmisión luminosa del acristalamiento, buscando vidrios oscuros primando el control solar frente a la iluminación natural.

Con la aparición de los vidrios de capa esta estrategia ha sido superada mediante la incorporación de vidrios refl ectantes que ofrecen mayores prestaciones de control solar mediante la refl exión de un porcentaje de la energía incidente. Los acristalamientos SGG COOL-LITE ST y STB de control solar puro ofrecen distintas combinaciones de transmisión luminosa y factor solar. Desde productos altamente refl ectantes dotados de factores solares en torno a 0,10 a vidrios de alta transparencia y factor solar mod-erado en torno a 0,50 y 0,60. La adecuada elección en función de las necesidades de luz y aportes solares puede siempre com-pletarse con un vidrio de ATR que aporte la

reducción de transmitancia hasta los niveles más reducidos considerados., Fig. 14.

Una segunda familia de vidrios de con-trol solar corresponde a vidrios de capa, como SGG COOL-LITE K, que aportan sobre una misma capa las prestaciones de control solar y aislamiento térmico reforza-do. Normalmente depositadas sobre vidrios incoloros, ofrecen amplias posibilidades de control solar reducido sin grandes reduccio-nes de aportes luminosos. Es decir, es posible conservar un aporte luminoso importante a la vez que se alcanzan factores solares redu-cidos ofreciendo una selectividad moderada.

La última generación de vidrios de capa de control solar son los conocidos como vid-rios altamente selectivos o extremadamente selectivos. Este tipo de vidrios de capa per-miten elevados controles solares con altos aportes de luz natural. Es decir impiden el paso de las radiaciones de longitud de onda correspondiente al espectro infrarrojo per-mitiendo el paso de gran parte de las radia-ciones del espectro visible. Estos vidrios de alta selectividad, como el SGG COOL-LITE SKN o SGG COOL-LITE XTREME, presentan un aspecto muy neutro y una transpar-encia tan elevada que en ocasiones son difícilmente diferenciables de un vidrio sin tratamiento de capa. Así podemos encontrar acristalamientos que impiden la entrada del 60% de la radiación solar recibida con una disminución de transmisión luminosa en torno al 5% respecto a un doble acristala-miento tradicional a la vez que proporciona elevado asilamiento térmico. Fig. 15.

(Mas información en: www.saint-gobain-glass.com )

Otras estrategias para aumentar el control solar pasan por los vidrios serigra-fi ados que realizan una función de som-

breado parcial impidiendo el paso directo de la radiación solar.

Selectividad del acristalamientoEl control solar ofrecido por un acris-talamiento está íntimamente ligado a su transmisión luminosa. Normalmente un vidrio de control solar reduce el paso de la radiación solar en diferentes longitudes de onda modifi cando así la transmisión lumi-nosa del acristalamiento. Cuando un vidrio es capaz de permitir el paso de una gran parte del espectro visible, correspondiente a la luz, e impide el paso de las longitudes de onda correspondientes al espectro infra-rrojo, es decir energía, hablamos de vidrios selectivos o altamente selectivos. Fig. 16.

La selectividad de un acristalamiento suele defi nirse como el cociente entre su transmisión luminosa y su factor solar, proporcionando una referencia de la pro-tección que ofrecen respecto a la cantidad de luz que dejan pasar

Un doble acristalamiento incoloro permite un paso de luz en torno al 80% ofreciendo un factor solar de 725%. Es decir, su selectividad es prácticamente la unidad. Fig. 17.

Los vidrios altamente selectivos poseen selectividades superiores a 1.5 y próximas a 2 . El valor de la selectividad no puede

Fig. 14.- Vidrio de control solar refl ectante SGG COOL-LITE.

Fig. 15.- Vidrio de control solar neutro SGG COOL-LITE UTE 5 KN.

Fig. 16.- Funcionamiento de vidrio noselectivo.

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superar un valor máximo fi jado en torno a 2.37 que representa la situación teórica que se produciría si se rechaza toda la energía infrarroja y se deja pasar toda la radiación visible, es decir la luz. En esa situación teóri-ca, cualquier reducción de energía supone eliminar parte de la luz que es portadora de esa energía. Fig. 18.

Los acristalamientos alta-mente selectivos presentan al-tas transmisiones en el espec-tro visible y altas refl exiones en las longitudes de onda corres-pondientes al infrarrojo.

La combinación de estos tres elementos en la rehabili-tación, bien en el sector resi-dencial bien en el sector terciar-io es la clave para un resultado óptimo. En cualquier caso hoy en día siempre es posible en-contrar acristalamientos que ofrecen elevadas prestaciones de aislamiento térmico y fac-tor solar sin renunciar a la eje-cución de grandes huecos ac-ristalados. Los acristalamientos realizados hoy en día en la re-habilitación de cualquier edifi -cio no deberían superar valores de transmitancia de 1.5-1.4 W/m²K , consi-derando los productos a instalar en función del factor solar deseado para alcanzar una protección adecuada en régimen de verano.

Una rehabilitación energética siempre deberá considerar el tratamiento de los hue-cos como el elemento fundamental de la envolvente y a través del cual se ponen en

juego los balances energéticos de aportes y pérdidas en las diferentes épocas del año.

Fig. 17.- Funcionamiento de vidrio de control solar altamente selectivo.

Fig. 19.- Edifi cio rehabilitado con vidrios de control solar frente a otro no rehabilitado con cerramientos sin control

solar con numerosos equipos de climatización.

Fig. 18.- Vidrios de diferente selectividad en función de su transmisión luminosa y

factor solar.

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