Análisis de los indicadores de control de demanda del CTE

El Código Técnico de la Edificación (CTE) en la actualización de diciembre de 2019 del DB HE exige el cumplimiento de unos indicadores globales de la envolvente térmica del edificio, en los cuales el hueco tiene una influencia directa. En el artículo se analizan indicadores del coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica (K) del edificio y el indicador 'q' de control solar de la envolvente térmica, cuya verificación es obligatoria por el CTE y de obligado cumplimiento desde el 24 de septiembre de 2020.

Estos indicadores se han de verificar en obras de nueva construcción, en las zonas ampliadas de edificios existentes, cambios de uso del edificio existente y en obras de rehabilitación que afecten a más del 25% de la superficie total de la envolvente térmica del edificio.

A través del siguiente ejemplo se puede comprobar cómo influye el hueco en el cumplimiento de dichos indicadores.

• Tipo de edificio: residencial privado
• Emplazamiento: Málaga. Zona urbana. Sin edificios cercanos
• Fachadas: N/S/E/O

• Cota de la ventana más alta: 23,45 m.
• Dimensiones de las mayores ventanas: 1,25 m (ancho) x 1,60 m (alto).
• Dimensiones de las menores ventanas: 1,25 m (ancho) x 1,25 (alto).
• Aleros u otros elementos de protección de las ventanas: No existen.
• Distancia vertical entre dos ventanas consecutivas: H = 2,9 m.
• Sin retranqueos

Figura 1. Croquis del edificio y dimensiones de las mayores ventanas.

Se empieza analizando cómo varía el indicador q, en función de diferentes soluciones de ventana y estrategias de protección solar, incluyendo otras zonas climáticas y variando el tamaño de los huecos.

Tabla 1. Valor límite del parámetro de control solar.

Se han simulado los siguientes casos:

Primera simulación. Sobre el mismo edificio de estudio se varían acristalamientos, sombreamientos exteriores y sistemas de protección solar.

• Caso 1. Caso base, más desfavorable, ventanas a haces exteriores sin elementos de sombreamiento por el exterior, cortinas por el interior, con doble acristalamiento
• Caso 2. Ídem caso 1 pero con alero en cada hueco
• Caso 3. Ídem caso 1, pero con retranqueo de los huecos
• Caso 4. Ídem caso 1, pero con vidrios dobles bajo emisivos
• Caso 5. Ídem caso 1, pero con vidrios triples bajo emisivos
• Caso 6. Ídem caso 1, se coloca un toldo exterior y se eliminan las cortinas por el interior
• Caso 7. Ídem caso 1, se coloca una persiana exterior y se eliminan las cortinas por el interior
• Caso 8. Caso base, ventanas a haces exteriores sin elementos de sombreamiento por el exterior, ni por el interior, con doble acristalamiento de control solar (g acristalamiento = 0,37)

Tabla 2. Valores del indicador q (en verde los que cumplen el requisito del DB HE 2019).

Segunda simulación. Sobre el edificio de estudio se consideran los huecos retranqueados respecto a la fachada y se varían acristalamientos y sistemas de protección solar.

• Caso 1. Caso base ventanas retranquedas sin elementos de sombreamiento por el exterior, cortinas por el interior, con doble acristalamiento
• Caso 2. Ídem caso 1 pero con vidrios dobles bajo emisivos
• Caso 3. Ídem caso 1, pero con vidrios triples bajo emisivos
• Caso 4. Ídem caso 1, pero con doble acristalamiento de control solar (g acristalamiento = 0,37) sin sistema de protección solar
• Caso 5. Ídem caso 1, pero con persiana exterior como elemento de control solar, sin cortinas y vidrios dobles
• Caso 6. Ídem caso 1, pero con persiana exterior como elemento de control solar, sin cortinas y vidrios dobles o triples bajo emisivos

Tabla 3. Valores del indicador q (en verde los que cumplen el requisito del DB HE 2019) Entre paréntesis, para comparar, los valores de cada caso correspondiente de la tabla 2.

Figura 2. Análisis del parámetro de control solar (q) frente al parámetro g gl, sh, wi (transmitancia total de energía solar).

Esta primera gráfica indica cómo para una misma solución de protección solar del hueco (valor superior de la gráfica, g= 0,56), el grado de protección solar de un mismo diseño de edificio varía significativamente en función de otros parámetros (zona climática, tamaño de los huecos, …)

Centrándonos en el ejemplo analizado del edificio en Málaga, el solo hecho de retranquear la ventana, para este caso, mejora en más de un 30% el valor q. Se recuerda que, para uso residencial privado, el valor máximo de q es 2, representado mediante la línea roja vertical de la siguiente gráfica.

Figura 3. Análisis del parámetro de control solar (q) frente al parámetro g gl, sh, wi (transmitancia total de energía solar) en el caso del edificio situado en Málaga.

De esta gráfica se puede observar, cómo para este caso estudiado, las soluciones válidas para el cumplimiento del indicador q, de las recogidas en la tabla 12 del Documento de Apoyo del DB HE 1 son las que aparecen dentro de los recuadros verdes en el siguiente gráfico:

Datos que corroboran el grado de eficiencia de las protecciones solares indicado en la tabla 13 del mismo documento de apoyo.

Se recuerda que las soluciones previstas en la tabla 12 no son todas las posibles, se puede consultar a los fabricantes de soluciones de protección solar otras alternativas que satisfagan los requisitos del CTE.

Si el mismo edificio en Málaga tuviese un uso diferente al de residencial privado, por ejemplo, fuese un hotel, el requisito del indicador q varía pasando a tener que ser inferior o igual a 4. Con lo cual las opciones de protección solar válidas para este ejemplo se amplían de modo significativo.

El coeficiente global de transmisión de calor a través de la envolvente térmica (K) del edificio, o parte del mismo, con uso residencial privado, no superará el valor límite (Klim) obtenido de la tabla 3.1.1.b-HE1.

Tabla 4. Valor límite de coeficiente de transmisión de calor a través de la envolvente.

En el ejemplo de estudio, el edificio tiene una compacidad de 2,72.

Los valores máximos de K para cada zona climática, interpolando los valores de la tabla, son:

• Málaga (zona A): 0,71
• Barcelona (zona C); 0,64
• Burgos (zona E): 0,54

Para comprobar el cumplimiento del indicador, se consideran los valores tanto para envolvente como para huecos de la tabla 3.1.1.a.

MÁLAGA (zona A) (Uhueco 2,7): k= 1,02 > 0,71 NO CUMPLE

Se analiza qué se necesitaría para cumplir el valor límite.

• Opción 1: se aumenta aislamiento de la parte opaca mejorando un 25% los valores de la tabla 3.1.1.a. El valor U necesario del hueco pasaría a 1,7 (mejora del 37% de la transmitancia térmica del hueco).
• Opción 2: se mantiene el aislamiento de la parte opaca y se mejoran los huecos. Valor U de los huecos 0,9 (mejora 66,7% de la transmitancia térmica del hueco).

BARCELONA (zona C) (Uhueco 2,1): k= 0,77 > 0,64 NO CUMPLE

Se analiza qué se necesitaría para cumplir el valor límite

• Opción 1: se aumenta aislamiento de la parte opaca mejorando un 25% los valores de la tabla 3.1.1.a. El valor U necesario del hueco pasaría a 1,8 (mejora del 14% de la transmitancia térmica del hueco).
• Opción 2: se mantiene el aislamiento de la parte opaca y se mejoran los huecos. Valor U de los huecos 1,3 (mejora 38% de la transmitancia térmica del hueco).

BURGOS (zona E) (Uhueco 1,8): k= 0,64 > 0,54 NO CUMPLE

Se analiza qué se necesitaría para cumplir el valor límite

• Opción 1: se aumenta aislamiento de la parte opaca mejorando un 25% los valores de la tabla 3.1.1.a. El valor U necesario del se mantendría en 1,6 (mejora del 11% de la transmitancia térmica del hueco).
• Opción 2: Se mantiene el aislamiento de la parte opaca y se mejoran los huecos. Valor U de los huecos 1,2 (mejora del 33% de la transmitancia térmica del hueco).

Se han de entender estas conclusiones como orientativas, aplicables al caso estudiado, no se recomienda que se interpreten como regla general. Para cada proyecto el análisis se debe hacer particularizado a sus condiciones reales.

• El análisis de los huecos necesarios en cada proyecto ha de tener en cuenta las siguientes limitaciones de las diferentes tablas del DB HE 2019:

1. Valor máximo de transmitancia térmica, tabla 3.1.1.a – HE1 (en anejo E, valores orientativos)
2. Clase mínima de permeabilidad al aire (clases 2 o 3), tabla 3.1.3.a – HE1

• Por otro lado, los huecos influyen decisivamente en otros dos indicadores a nivel de edificio: valor q y valor K
• La instalación de los huecos también influye críticamente en el valor máximo que se exige a la permeabilidad de la envolvente del edificio, renovaciones/hora. Y como se indica en los comentarios del propio DB HE, se recomienda que se sigan las instrucciones recogidas en la norma UNE 85219.
• En relación al valor q, parámetro de control solar, la solución de persiana exterior es la que consigue valores más bajos en todas las simulaciones calculadas, pero son válidas otras soluciones que ofrezcan valores similares de eficiencia en el control solar (tabla 13 del DA DB HE1) y que se pueden consultar a los fabricantes de estas soluciones.
• No obstante, hay que comprobar en paralelo el cumplimiento del valor K, coeficiente de transmisión de calor a través de la envolvente, para el tipo de hueco elegido. Se puede cumplir q y no cumplir K con esa solución y tener que buscar otra serie de perfil, de cajón de persiana o diferente acristalamiento.