EVALUACIÓN ENERGÉTICA DE UN PROTOTIPO DE VIVIENDA S EGÚN NORMA IRAM 11900:2017. REQUERIMIENTOS DE CLIMATIZAC IÓN PARA

DISTINTAS LOCALIZACIONES

Roque Stagnitta1,3; Tanea Coronato1; Analía Gastón1,2; Cristina Cervera1 y Rita Abalone 1,2 1 Fac. de Cs. Exactas Ingeniería y Agrimensura (UNR). IFIR (CONICET/UNR)

2 Consejo de Investigaciones (CIC- UNR) 3Secretaría de Estado de la Energía, Provincia de Santa Fe

rstagnitta@santafe.gov.ar. Av. Pellegrini 250. (2000) Rosario. Argentina

Recibido 15/08/19, aceptado 15/10/19

RESUMEN: En el presente trabajo se analizó el comportamiento térmico de un prototipo de vivienda social con el objetivo de determinar los requerimientos de energía para calefacción y refrigeración durante un año considerado típico. Se eligió el Prototipo VIVIENDA UNIVERSAL (DIRECCIÓN PROVINCIAL DE VIVIENDA Y URBANISMO de la Prov. de Santa Fe) y se evaluó el mismo según la norma IRAM11900:2017 mediante la herramienta online provista por la Secretaría de Energía de la Provincia de Santa Fe en conjunto con la Secretaría de Gobierno de Energía de la Nación. Se analizó la influencia de distintas soluciones constructivas y se propusieron alternativas destinadas a mejorar la eficiencia energética de la misma. Finalmente, se comparó el desempeño de esta vivienda emplazándola en diferentes zonas climáticas de la Argentina. Se concluyó que la herramienta es muy adecuada para calificar energéticamente una vivienda, pues es de sencilla aplicación y suministra información relevante para identificar los elementos más significativos en términos de flujos térmicos y delinear modificaciones para adaptar la vivienda a cada zona climática. Palabras clave: etiquetado energético, eficiencia energética, IPE INTRODUCCIÓN El incremento de la demanda energética de nuestras sociedades producto del aumento de la población mundial hace necesario aprovechar al máximo los recursos energéticos disponibles (Azqueta, 2014). Gran parte de dicha demanda proviene del sector residencial, por lo que el etiquetado de eficiencia energética de edificios ha cobrado gran importancia a nivel mundial, siendo necesario combinar el uso racional de la energía con construcciones sustentables. La matriz energética de Argentina muestra una elevada dependencia del consumo de energías fósiles, alcanzando éstas aproximadamente un 87,5 % de la demanda total de energía primaria y con aproximadamente un 30% de la demanda energética total correspondiente al sector residencial (BEN, 2017), por lo que en nuestro país también ha comenzado a tomar importancia la aplicación de criterios de eficiencia energética en las construcciones. Ante la situación energético-económica y ambiental planteada, es primordial entonces que las viviendas que el Estado construya y/o financie sean energéticamente eficientes y propicien ambientes de confort higrotérmico, evitando así el derroche de recursos durante la vida útil de la edificación. En la ciudad de Rosario se decretó en el año 2013 la incorporación obligatoria de la Ordenanza N° 8757 (Aspectos higrotérmicos y eficiencia energética de las construcciones), al Reglamento de Edificación. Dentro de la Provincia de Santa Fe se desarrollan diferentes programas para la mejora del hábitat que incluyen planes de construcción de viviendas sociales (por ejemplo, el plan ABRE,

ASADES Acta de la XLII Reunión de Trabajo de la Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente

Vol. 7, pp. 01.25-01.36, 2019. Impreso en la Argentina. ISBN 978-987-29873-1-2

01.25

Programa de intervención integral del gobierno provincial que ejecuta obras de infraestructura para la mejora del hábitat). En nuestro país el etiquetado de viviendas se incorporó al universo de políticas públicas a partir del año 2016 a través del trabajo conjunto del Ministerio de Energía de la Nación, la Comisión Nacional de Energía Atómica, el Instituto Nacional de Tecnología Industrial, IRAM y la Secretaría de Energía de la Provincia de Santa Fe, que consensuaron la modificación de la norma IRAM 11900. La norma se modificó en base al Procedimiento de Cálculo del Índice de Prestaciones Energéticas (IPE, 2016) elaborado en base a la norma ISO13790:2008 por la Secretaría de Estado de la Energía de la Provincia de Santa Fe, dando lugar a la actual versión IRAM 11900:2017. Actualmente se cuenta con una herramienta online de alcance nacional que permite de forma sencilla evaluar energéticamente viviendas mediante el IPE. Distintas pruebas de implementación se han realizado en localidades del país con climas diversos a los fines de evaluar la herramienta. El objetivo de este trabajo es analizar el comportamiento térmico de un prototipo de vivienda social, estimando los requerimientos de energía para calefacción y refrigeración de ambientes según la norma IRAM 11900:2017. Se analiza la influencia de distintos elementos constructivos y se proponen alternativas destinadas a mejorar la eficiencia energética de la misma. Además se compara el desempeño de este prototipo emplazándolo en localidades de la Argentina con distintos climas: Rosario, Santa Fe, Buenos Aires, Mendoza, Salta. METODOLOGÍA El Índice de Prestaciones Energéticas (IPE) (IPE, 2016; NORMA IRAM 11900:2017) permite estimar el requerimiento energético (en energía primaria) para el normal funcionamiento de una vivienda durante un año y por metro cuadrado de superficie útil para satisfacer las necesidades asociadas a calefacción en invierno, refrigeración en verano, producción de agua caliente sanitaria e iluminación. Para la determinación del IPE se consideran los cuatro usos mencionados, estando representados cada uno de ellos por un término en el cálculo del requerimiento energético total. En este trabajo solamente se analizan los requerimientos de calefacción y refrigeración, no considerándose los resultados finales de cada término en energía primaria sino que se consideran resultados intermedios en energía útil (térmica). La fundamentación de esta elección se sustenta en que, a los fines del presente trabajo, interesa evaluar características de la envolvente y su interacción con las distintas zonas climáticas, no teniendo en cuenta los rendimientos de los equipos activos ni el rendimiento implícito del sistema energético en la conversión de energía primaria a energía secundaria. El procedimiento de cálculo consiste en un balance térmico estacionario con corrección dinámica de base mensual (ISO 13786:2007; ISO 13790:2008). Se considera un año típico fijando la temperatura interna de confort como variable objetivo a mantener fija durante toda la estación de climatización, sea invierno (20°C) o verano (26°C). Los resultados de dicho balance serán función de los datos climáticos considerados y de las características de los distintos elementos de la envolvente que confinan la zona térmica sobre la cual se hace el balance. Forma, dimensiones, orientación, soluciones constructivas, aberturas, tipos de ventilación, obstáculos, protecciones solares y demás características que hacen a la interacción entre la vivienda y el entorno configurarán el resultado. El Área de Proyectos de la Dirección Provincial de Vivienda y Urbanismo del Gobierno de la Provincia de Santa Fe suministró los Pliegos de Especificaciones Técnicas y los planos de los principales prototipos de vivienda social que habitualmente se construyen en la Provincia de Santa Fe:

● PROTOTIPO VIVIENDA “UNIVERSAL” ● VIVIENDAS INDIVIDUALES EN DÚPLEX PROTOTIPO “VDXA SF 5.0 M” ● VIVIENDAS INDIVIDUALES EVOLUTIVAS PROTOTIPOS “VC” y “VCD” ● VIVIENDAS INDIVIDUALES EN DÚPLEX PROTOTIPO “DU 3.6 M”

Para el presente estudio se consideró el prototipo vivienda “UNIVERSAL”

01.26

Características generales de la vivienda Se trata de una vivienda unifamiliar de 50m2, desarrollada en una planta en forma lineal. Cuenta con una cocina comedor, un baño y dos dormitorios vinculados a través de un pasillo de distribución. Las figuras 1 y 2 muestran la planta y el corte longitudinal del prototipo respectivamente. Respecto a la ubicación de la vivienda en el terreno, se decidió considerarla aislada, aunque el prototipo se recuesta sobre una medianera, existiendo la posibilidad en un futuro de estar en contacto con una construcción lindera. Se tomó como criterio orientar al norte el ambiente principal de la vivienda (cocina comedor). Es decir ubicar hacia esa dirección el frente con mayor aventanamiento de dicho ambiente, que en este caso coincide con el ingreso a la vivienda. A partir de los pliegos de especificaciones técnicas, se obtuvieron los materiales y sistemas constructivos requeridos para este prototipo. En las tablas 1, 2 y 3 se detallan la conformación de los distintos elementos de la envolvente (muros, cubiertas, solados y aberturas), desde el exterior (capa 1) hacia el interior de la vivienda.

Figura 1: Planta del prototipo

Figura 2: Corte longitudinal

Condiciones climáticas Como se mencionó anteriormente, los requerimientos de energía útil dependen del clima del lugar específico en donde el inmueble esté emplazado. Características climáticas como la temperatura media mensual, temperaturas máximas y mínimas de cada mes, radiación solar y trayectoria solar, son tenidas en cuenta en las hipótesis de cálculo para realizar el balance térmico. A partir del análisis estadístico de 15 años (1999-2013) de datos suministrados por el Servicio Meteorológico Nacional, se conformaron los archivos climáticos utilizados en el procedimiento correspondiente a datos “característicos de un año típico” para cada localidad.

N

01.27

Para analizar la influencia de las condiciones climáticas sobre el requerimiento energético de una vivienda, se comparó el desempeño de este prototipo emplazándolo en diferentes localidades de la Argentina con distintos climas: Rosario, Santa Fe, Buenos Aires, Mendoza, Salta. En la Tabla 4 se muestran los valores promedios mensuales de las principales variables climáticas: temperatura (°C) e irradiancia solar incidente sobre un plano horizontal (W/m2). El procedimiento de cálculo establece como período de refrigeración (verano) los meses de noviembre, diciembre, enero, febrero y marzo; y como período de calefacción (invierno), mayo, junio, julio, agosto y setiembre. Se considera que los meses de octubre y abril no requieren climatización.

Muros medianera muros muro baño capa 1 revoque revoque revoque

capa 2 azotado hidrófugo azotado hidrófugo azotado hidrófugo

capa 3 ladrillo macizo ladrillo cerámico portante 18 ladrillo cerámico portante 18

capa 4 revoque revoque revoque

capa 5 revestimiento Tabla 1: Soluciones constructivas de los muros que conforman la envolvente

Superficie solados cubierta baño cubierta

comedor/habitaciones capa 1 hormigón hormigón chapa acero

capa 2 carpeta cementicia aislación tipo ISOVER

capa 3 revestimiento cámara de aire

capa 4 placa roca yeso Tabla 2: Soluciones constructivas de las cubiertas y solados

Aberturas puerta aluminio puerta pino ventanas capa 1 aluminio pino vidrio

capa 2 cámara de aire cámara de aire

capa 3 aluminio pino Tabla 3: Materialidad de las aberturas

Mes E1 N2 ROSARIO CAP. FED. MENDOZA SALTA SANTA FE

Tm3 Isolar

4 Tm3 Isolar

4 Tm3 Isolar

4 Tm3 Isolar

4 Tm3 Isolar

4

[ºC] [W/m2] [ºC] [W/m2] [ºC] [W/m2] [ºC] [W/m2] [ºC] [W/m2] Ene ref 31 25,00 294,25 24,70 274,16 25,95 250,31 21,62 241,00 25,90 287,66 Feb ref 28 23,80 257,15 23,80 237,87 24,07 240,87 20,81 229,00 24,70 257,66 Mar ref 15 21,90 209,49 22,00 193,49 21,54 225,57 19,47 202,00 23,00 214,10 Abr no 0 17,90 156,55 18,70 139,66 16,74 181,90 16,94 181,00 18,80 160,93 May cal 15 14,40 122,70 15,30 104,97 12,52 146,56 13,51 153,00 15,60 125,07 Jun cal 30 11,89 95,68 11,90 87,07 9,16 124,04 11,15 152,00 13,20 96,57 Jul cal 31 10,90 118,78 11,30 93,47 8,58 142,47 10,66 179,00 12,50 121,31 Ago cal 31 12,50 148,70 12,30 138,59 11,42 177,74 13,16 210,00 13,70 155,60 Sep cal 15 15,10 188,40 15,20 165,63 14,65 209,54 15,97 237,00 14,80 199,12 Oct no 0 18,50 231,10 17,70 209,84 18,92 251,57 19,39 256,00 19,70 234,84 Nov ref 15 21,50 284,87 21,30 258,41 20,57 258,00 20,53 268,00 22,40 279,48 Dic ref 31 23,70 295,08 23,80 276,13 23,68 264,54 21,65 262,00 24,60 279,31

Tabla 4: Valores promedios de las principales variables climáticas 1Modo de climatización: calefacción, refrigeración o ninguna, 2Número de días en el mes con requerimiento de

climatización (calefacción / refrigeración), 3Temperatura media mensual, 4Irradiancia solar media mensual sobre plano horizontal

01.28

CASOS ANALIZADOS Los casos de estudio analizados son los siguientes: Caso 0: PROTOTIPO SEGÚN PLIEGO DE ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Se mantuvo la orientación del ambiente principal (cocina comedor) al norte. Caso 1: Caso 0 + PROTECCIONES SOLARES (aleros o postigones) + MEJORA CUBIERTA BAÑO Al caso 0 se le agregan protecciones solares. La cubierta del baño (según pliego, losa de hormigón armado) se reemplaza con la misma cubierta del resto de la vivienda. Caso 2: Caso 1 + AISLACIÓN CUBIERTA SEGÚN ORD. 8757 Se modifican las cubiertas mediante aumento de la aislación térmica de forma tal que cumplan con el mínimo requerido por la Ord 8757 de la Ciudad de Rosario. Caso 3: Caso 2 + MEJORA EN MUROS DE LA ENVOLVENTES Tomando como base el Caso 2, se analizan distintas soluciones constructivas para los muros Caso 3.1: LADRILLO HUECO + AISLACIÓN TÉRMICA + placa de roca de yeso (“durlock”) Caso 3.2: LADRILLO HCCA (HORMIGÓN CELULAR CURADO POR AUTOCLAVE) Caso 3.3: PANEL POLIESTIRENO EXPANDIDO CON MALLA ELECTROSOLDADA + HORMIGÓN PROYECTADO El caso 3.1 corresponde a mantener la construcción tradicional propuesta por pliego mejorando la aislación térmica. En los casos 3.2 y 3.3 se proponen soluciones constructivas con nuevas tecnologías y materiales que se encuentran disponibles en el mercado local. Caso 4: MEJOR CASO 3 + MEJORAS EN ABERTURAS Finalmente, tomando el mejor de los casos del ítem 3, se propone mejorar los cerramientos utilizando aberturas de PVC con doble vidrio hermético (DVH). PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO ÍNDICE DE PRESTACIONES ENE RGÉTICAS (IPE) Una vez realizada la carga de datos del inmueble requeridos por el aplicativo online, se procede al cálculo. El sistema proporciona una gran cantidad de información sobre el inmueble que permite, mediante un exhaustivo análisis, obtener importantes conclusiones sobre el desempeño térmico no sólo del inmueble en su totalidad sino también de cada componente que lo constituye. En el ANEXO se encuentra el detalle de toda la información de salida suministrada a partir del cálculo realizado. RESULTADOS Se aplica el procedimiento de cálculo para los 7 casos de estudio, emplazando cada uno de los prototipos en cada una de las 5 localidades propuestas, obteniéndose 35 resultados diferentes a comparar. El prototipo (en todos sus casos) tiene una superficie útil de 50m2, una relación área de envolvente - volumen climatizado de 1,34 m2/m3 y un factor de intercambio térmico promedio (btr) de 0,79. En la tabla 5 se listan las características técnicas de la vivienda para todos los casos analizados: transmitancia media de las paredes, de las cubiertas, de los pisos y de las aberturas. También el coeficiente global de intercambio térmico para invierno y verano (Hinv, Hver) y las constantes de tiempo para invierno y verano (τinv, τver). Estas características son propias del prototipo analizado independientes del clima del lugar donde estén emplazadas. El aplicativo también permite visualizar en detalle las pérdidas y ganancias gratuitas por elemento para cada mes del período de calefacción y refrigeración, como se muestra en la figura 3 para el caso 0 en Rosario. Las pérdidas engloban las pérdidas por transmisión a través de la envolvente, ventilación y

01.29

radiación a la bóveda, mientras que las ganancias gratuitas se refieren a los aportes solares y aportes internos. (NORMA IRAM 11900:2017). Esta figura permite detectar fácilmente los elementos más críticos tales como la cubierta del baño (C2) cuya pérdida es comparable a la cubierta restante (C1). Las figuras 4, 5 y 6 permiten visualizar por elemento la influencia de las sucesivas modificaciones constructivas introducidas. En las tablas 6 a 10 se presentan los requerimientos de energía útil para cada una de las cinco ciudades respectivamente. Se incluyen los resultados para cada caso analizado y el porcentaje de reducción, respecto del caso 0 tomado como referencia. En las figuras 7 y 8 se comparan estos porcentajes de reducción para refrigeración y calefacción respectivamente, en las cinco zonas climáticas analizadas.

CASO K e

1

[W/m2 K] H2

[W/K] τ3

[h]

paredes cubierta pisos aberturas invierno verano invierno verano 0 1,75 0,75 0,66 5,76 318 578 10,69 5,89 1 1,75 0,4 0,66 5,52 297 559 11,18 5,95 2 1,75 0,33 0,66 5,52 294 555 11,27 5,96

3 a 0,79 0,33 0,66 5,52 210 472 11,67 5,2 3 b 0,59 0,33 0,66 5,52 193 455 15,23 6,47 3 c 0,41 0,33 0,66 5,52 179 441 15,32 6,22 4 0,41 0,33 0,66 2,76 156 416 17,58 6,59

Tabla 5: Características técnicas del prototipo. 1Transmitancia media, 2Coeficiente global de intercambio térmico, 3Constante de tiempo

CASO

Invierno Verano

Qu, cal 1 ∆�

��,� 2 γinv

3 ηinv 4 Qu, ref

1 ∆�

��,� 2 γver

3 ηver 5

[���

�ñ ] % [

���

�ñ ] %

0 111,28 0,38 0,72 37,44 0,67 0,54 1 102,96 7,48 0,37 0,74 24,96 33,33 0,51 0,44 2 100,88 9,35 0,37 0,74 23,92 36,11 0,50 0,44

3 a 64,48 42,06 0,49 0,69 21,84 41,67 0,52 0,45 3 b 54,08 51,40 0,52 0,75 19,76 47,22 0,53 0,46 3 c 47,84 57,01 0,56 0,74 19,76 47,22 0,53 0,46 4 36,40 67,29 0,65 0,74 19,76 47,22 0,57 0,49

Tabla 6: Requerimientos de energía útil para la ciudad de Rosario, para invierno y verano. 1 Energía útil para calefacción y refrigeración, 2 Porcentaje de reducción de la energía útil respecto del caso 0,

3 Relación entre aportes gratuitos y pérdidas térmicas en invierno y verano, 4 Factor de utilización de los aportes gratuitos en invierno, 5 Factor de utilización de las dispersiones térmicas en verano (pérdidas)

CASO

Invierno Verano

Qu, cal ∆�

��,� γinv ηinv Qu, ref

∆�

��,� γver ηver

[���

�ñ ] % [

���

�ñ ] %

0 115,44 0,36 0,73 36,4 0,66 0,54 1 107,12 7,21 0,34 0,75 22,88 37,14 0,50 0,44 2 105,04 9,01 0,34 0,75 22,88 37,14 0,49 0,43

3 a 69,68 39,64 0,45 0,71 20,80 42,86 0,52 0,45 3 b 58,24 49,55 0,48 0,77 18,72 48,57 0,53 0,46 3 c 53,04 54,05 0,51 0,76 18,72 48,57 0,54 0,46 4 41,60 63,96 0,58 0,77 18,72 48,57 0,58 0,49

Tabla 7: Requerimientos de energía útil para la Capital Federal, para invierno y verano

01.30

Figura 3: Pérdidas y ganancias gratuitas por elemento, para julio y diciembre, caso 0, Rosario. M: muros, C: cubiertas, S: solados, P: puertas, V: ventanas

Figura 4: Pérdidas y ganancias gratuitas por elemento, para julio y diciembre, caso 1, Rosario.

Figura 5: Pérdidas y ganancias gratuitas por elemento, para julio y diciembre, caso 3c, Rosario.

Figura 6: Pérdidas y ganancias gratuitas por elemento, para julio y diciembre, caso 4, Rosario.

01.31

CASO

Invierno Verano

Qu, cal ∆�

��,� γinv ηinv Qu, ref

∆�

��,� γver ηver

[���

�ñ ] % [

���

�ñ ] %

0 136,24 0,37 0,72 36,4 0,65 0,53 1 126,88 6,87 0,35 0,74 23,92 34,29 0,49 0,43 2 124,80 8,40 0,36 0,74 22,88 37,14 0,48 0,43

3 a 80,08 41,22 0,46 0,70 20,80 42,86 0,50 0,44 3 b 67,60 50,38 0,5 0,76 19,76 45,71 0,51 0,45 3 c 60,32 55,73 0,53 0,75 18,72 48,57 0,51 0,45 4 45,76 66,41 0,62 0,75 19,76 45,71 0,55 0,47

Tabla 8: Requerimientos de energía útil para la ciudad de Mendoza, para invierno y verano.

CASO

Invierno Verano

Qu, cal ∆�

��,� γinv ηinv Qu, ref

∆�

��,� γver ηver

[���

�ñ ] % [

���

�ñ ] %

0 112,32 0,44 0,68 22,88 0,32 0,3 1 106,08 5,56 0,41 0,71 14,56 36,36 0,24 0,23 2 104 7,41 0,41 0,72 14,56 36,36 0,24 0,23

3 a 67,6 39,81 0,53 0,67 13,52 40,91 0,25 0,24 3 b 57,2 49,07 0,56 0,74 12,48 45,45 0,25 0,24 3 c 50,96 54,63 0,59 0,72 11,44 50,00 0,25 0,24 4 39,52 64,81 0,68 0,73 12,48 45,45 0,27 0,26

Tabla 9: Requerimientos de energía útil para la ciudad de Salta, para invierno y verano.

CASO

Invierno Verano

Qu, cal ∆�

��,� γinv ηinv Qu, ref

∆�

��,� γver ηver

[���

�ñ ] % [

���

�ñ ] %

0 91,52 0,44 0,68 41,6 0,93 0,66 1 85,28 6,82 0,43 0,71 27,04 35,00 0,70 0,56 2 83,2 9,09 0,43 0,71 27,04 35,00 0,69 0,56

3 a 53,04 42,05 0,56 0,66 23,92 42,50 0,74 0,58 3 b 43,68 52,27 0,61 0,72 22,88 45,00 0,75 0,58 3 c 38,48 57,95 0,65 0,70 21,84 47,50 0,76 0,59 4 29,12 68,18 0,76 0,70 22,88 45,00 0,81 0,62

Tabla 10: Requerimientos de energía útil para la ciudad de Santa Fe, para invierno y verano.

CONCLUSIONES Una primera observación general para el prototipo de vivienda universal radica en que no constituye el mejor diseño en términos energéticos pues su planta tiene una relación aproximada de 1 a 4, lo que genera mucha envolvente térmica en relación al área útil del inmueble. Una forma más compacta mejoraría el desempeño en invierno y si bien en verano los efectos pueden ser adversos con una buena ventilación natural se podrían compensar los mismos. Se espera analizar los restantes prototipos disponibles en futuros trabajos, a fin de establecer una comparación en el desempeño energético de los mismos. La elección de la “mejor orientación” se fundamentó en que la orientación N – NE es la más recomendada según Normas IRAM 11603 (IRAM 11603:2011) en las zonas en que se dispusieron ubicar la vivienda. De este modo se ubicó el ambiente principal (cocina- comedor) al norte quedando los dormitorios y el baño con orientación este.

01.32

Figura 7: Comparación del porcentaje de reducción de la energía útil para calefacción respecto del

caso 0, en las cinco zonas climáticas analizadas

Figura 8: Comparación del porcentaje de reducción de la energía útil para refrigeración respecto del

caso 0, en las cinco zonas climáticas analizadas

Si se consideraran solamente los fundamentos energéticos, se podría plantear ubicar el mayor frente al norte (dormitorios y baño). En este caso se tuvieron en cuenta no sólo las cuestiones energéticas, sino que se consideraron también los usos de la vivienda, en donde la vida cotidiana se desarrolla durante mayor cantidad de horas en el ambiente cocina comedor.

La solución constructiva para la cubierta del baño presenta un valor de transmitancia térmica aproximadamente diez veces mayor respecto del valor del resto de la cubierta. Por ello, el flujo de energía a través de la cubierta del baño (4m2) es comparable al flujo de energía a través del resto de la cubierta (46m2) (fig 3). Extendiendo la solución constructiva de la cubierta de los otros ambientes al baño, mejora sustancialmente el comportamiento energético de la vivienda. Si bien esta mejora logra un importante efecto en el requerimiento de calefacción, es en el requerimiento de refrigeración en donde su efecto es realmente sustancial. No debe perderse de vista que la ganancia solar en verano (efecto no deseado) se da mayormente en las superficies horizontales, por lo tanto especial atención hay que dispensar a estas superficies. La mejora de la transmitancia de la cubierta original (caso 0) por valores de transmitancia según la Ordenanza 8757/2011 de la Ciudad de Rosario tiene un efecto no muy relevante, pues la cubierta propuesta originalmente por el pliego de especificaciones técnicas es relativamente buena.

01.33

Así como la cubierta tiene una transmitancia apropiada según los pliegos, no se observa esto en la propuesta original de soluciones constructivas de muros. Se considera que podrían mejorarse sustancialmente los mismos a fines de que guarden mayor coherencia con la solución de cubierta, mejora propuesta en el caso 3 (en sus tres variantes). La disminución en la transmitancia de los mismos evidencia grandes mejoras en el requerimiento de calefacción reduciéndose este entre un 40% y un 50% según la solución adoptada. Como última mejora, la incorporación de aberturas de PVC con doble vidrio hermético (DVH) evidencia que el requerimiento de calefacción desde el caso inicial hasta el final puede reducirse en un 70%, considerando todas las mejoras acumuladas. Esta incorporación, a diferencia de las anteriores mejoras propuestas, conlleva un mayor costo respecto a las anteriores mejoras propuestas. Los resultados obtenidos en distintas zonas climáticas (Tablas 6 a 10) muestran que el requerimiento de energía térmica para calefacción se explica principalmente en el coeficiente de intercambio térmico (Tabla 5) y en la temperatura media de los meses de invierno (Tabla 4). La herramienta de cálculo presenta como ventajas su gran facilidad de uso, la posibilidad de comparar de forma sencilla distintas tipologías, soluciones constructivas y zonas climáticas, brindando también un detalle por elementos respecto del flujo de energía térmica. Como desventaja se observa que cuestiones específicas como pueden ser microclimas, gestiones específicas de aportes solares o ventilaciones particulares quedan “enmascaradas” por el carácter estacionario del modelo utilizado. De todos modos, en las zonas climáticas analizadas, los cambios en los requerimientos, producto de las mejoras estudiadas, sí se visibilizan con el modelo, permitiendo analizar diseños y buscar su optimización de forma sencilla. En los casos estudiados, se observa que los porcentajes de reducción para los distintos requerimientos son bastante similares para las zonas climáticas en las cuales se emplazaron los prototipos. Si bien con métodos dinámicos se pueden obtener resultados más detallados, estos son más costosos en términos computacionales, de formación por parte de los profesionales y de variables climáticas necesarias para su correcto funcionamiento. Estas tres características son barreras importantes al momento de pensar en una herramienta masiva y difundida a nivel profesional. Por otro lado, el objetivo de evaluar requerimientos consiste en poder comparar dos viviendas distintas, y no contar con una predicción del consumo, por lo tanto a los fines de la “comparabilidad” de distintas viviendas esta metodología cumple holgadamente su objetivo. REFERENCIAS Azqueta P. (2014). Manual práctico del aislamiento térmico en la construcción. EPS-Poliestireno

expandido. Asociación Argentina de Poliestireno Expandido (AAPE), 1era edición. BEN (2017). Balance Energético Nacional (BEN). Rep. téc., Secretaria de Energía, Ministerio de

Planificación, Disponible en: http://datos.minem.gob.ar/dataset/balances-energeticos IRAM 11900 (2017). Prestaciones energéticas en viviendas. Método de cálculo y etiquetado de

eficiencia energética. Norma ISO 13786:2007. Thermal performance of building components - Dynamic thermal

characteristics - Calculation methods Norma ISO 13790:2008. Energy performance of buildings - Calculation of energy use for space

heating and cooling IRAM 11603 (2011). Acondicionamiento térmico de edificios. Clasificación bioambiental de la

República Argentina”. Norma Argentina. Instituto Argentino de Normalización (IRAM). IPE (2016). Procedimiento de Cálculo del Índice de Prestaciones Energéticas. Secretaria de Estado de

la Energía, Provincia de Santa Fe. https://www.santafe.gob.ar/ms/eficienciaenergetica/etiquetado-de-viviendas/

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ANEXO Se detalla la información que constituye la salida suministrada a partir de cada cálculo: Características técnicas: ● Superficie útil, Volumen total climatizado, Relación área de envolvente - volumen climatizado ● Transmitancia media de paredes, cubierta, pisos y cerramientos ● Factor de intercambio térmico medio ● Coeficiente global de intercambio térmico y constante de tiempo para invierno y verano Prestaciones energéticas: ● Requerimiento específico de energía (kWh/m2año) para calefacción, refrigeración, producción acs e

iluminación, discriminado en energía útil, secundaria y primaria ● Requerimiento específico global de energía (kWh/m2año) ● Contribución específica de energías renovables ● Índice de prestaciones energéticas ● Características dinámicas para invierno: relación entre aportes gratuitos y pérdidas térmicas (γ) y

factor de utilización de los aportes gratuitos (η) ● Características dinámicas para verano: relación entre aportes gratuitos y dispersiones térmicos (γ) y

factor de utilización de las dispersiones térmicas (η) A continuación se detalla el requerimiento de energía secundaria para calefacción, refrigeración, producción de agua caliente sanitaria e iluminación para los vectores energéticos: gas distribuido por redes, gas licuado de petróleo y electricidad. Luego se detalla la información específica para cada zona térmica, agua caliente sanitaria, iluminación y energía solar fotovoltaica, discriminado en verano e invierno. Las principales variables son: Eu, Es, Ep [kWh] Requerimiento de energía útil, secundaria y primaria para invierno y verano H [W/K] Coeficiente de intercambio térmico para invierno y verano τ Constante de tiempo para invierno y verano η Rendimiento medio de los equipos de climatización fp factor de conversión a energía primaria QI/V [kWh] Requerimiento mensual de energía térmica para calefacción o refrigeración Qtr;rad;ve [kWh] Energía térmica intercambiada por transmisión a través de la envolvente térmica,

radiación a la bóveda celeste y ventilación Qtr;rad [kWh] Energía térmica intercambiada por transmisión a través de la envolvente y

radiación a la bóveda celeste Htr [W/K] Coeficiente de intercambio térmico por transmisión Φrad [W] Flujo de energía térmica por radiación hacia la bóveda celeste Φterr [W] Flujo de energía térmica a través del terreno Hg [W/K] Coeficiente de intercambio térmico a través del terreno en régimen estacionario.

Qve [kWh] Energía térmica intercambiada por ventilación, aireación e infiltraciones Hve [W/K] Coeficiente de intercambio térmico por ventilación, aireación e infiltraciones qve [m

3/h] Caudal total de ingreso a la zona térmica debido a ventilación qinf [m

3/h] Caudal total de ingreso a la zona térmica debido a infiltraciones Qgr [kWh] Aportes térmicos gratuitos totales

Qint [kWh] Energía gratuita por aportes internos (metabolismo, artefactos eléctricos) Φint [W] Flujo térmico total producido por todas las fuentes de calor presentes en una zona

térmica y en ambientes adyacentes no climatizados Qsol [kWh] Energía gratuita por aportes solares (pasivos). Φsol [W] Flujo térmico de origen solar incidente sobre la envolvente de una zona térmica

Ƞgr/disp Factor de utilización de los aportes térmicos gratuitos en invierno o dispersiones térmicas en verano (pérdidas)

γinv/ver Relación entre aportes térmicos gratuitos totales y pérdidas térmicas totales, para los meses de invierno o verano

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Finalmente se listan los detalles de cada elemento de la envolvente para cada mes del año Htr [W/K] Coeficiente de intercambio térmico por transmisión Φrad [W] Flujo de energía térmica por radiación hacia la bóveda celeste Φterr [W] Flujo de energía térmica a través del terreno qinf [m

3/h] Caudal total de ingreso a la zona térmica debido a infiltraciones Φsol;dir [W] Flujo térmico de origen solar incidente directo sobre la envolvente Φsol;ind [W] Flujo térmico de origen solar incidente indirecto sobre la envolvente κm [J/m2K] Capacidad térmica por unidad de superficie de un elemento constructivo ENERGY EVALUATION OF A DWELLING PROTOTYPE ACCORDING TO IRAM 11900: 2017 STANDARD. CLIMATIZATION REQUIREMENTS FOR DIFFE RENT LOCATIONS

ABSTRACT: The aim of this study is to analyze the thermal behaviour of a social house and determine the energy consumption required for heating and cooling during a typical climatic year. The VIVIENDA UNIVERSAL prototype (DIRECCIÓN PROVINCIAL DE VIVIENDA Y URBANISMO de la Prov. de Santa Fe) was chosen and analyzed according to IRAM11900:2017 standard. The online tool provided by the Ministry of Energy of Santa Fe Province in conjunction with the National Ministry of Energy was used. The influence of different constructive elements was analyzed and design alternatives were proposed in order to improve the thermal efficiency. Finally, the prototype was placed in different climatic locations of Argentina in order to compare its thermal performance. It was concluded that the online tool (Energy Performance Index Calculation Procedure-IPE) is very suitable for energy labeling of a dwelling. It is user friendly and provides relevant information that allows identifying critical elements in terms of thermal fluxes (losses) and proposing appropriate constructive solutions. Keywords: Energy labeling, energy efficiency, Energy Performance Index Calculation Procedure (IPE)

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