Durante e proceso de diseño, muchas veces en auba studio, planteamos diferentes tipologías de fachada o de cubierta y nos gusta más allá del diseño, comparar las propiedades térmicas de cada opción.

Ahora mismo nos encontramos diseñando una cubierta de policarbonato celular para un vivienda, pero no estamos 100% convencidos de su eficacia térmica con los productos standard, es por ello que nos plantemos hacer un detalle específico para esta obra.

Antecedentes:

Por ponernos en situación, el proyecto corresponde a la reforma de un local en planta baja donde se crece unos 2m por la parte del patio. Estos 2m, nos gustaría que fueran lo más luminosos posibles, ya que siendo un bajo, la iluminación juega un papel muy importante.

Se plantea una vidriera de lado a lado, pero también se plantea que la zona ampliada cuente con una cubierta de policarbonato celular, aportando iluminación, ligereza y privacidad. Proyectualmente parece que cumple con los requisitos, pero tenemos dudas de que esta zona sea un coladero energético. Es por ello que vamos a estudiar las diferentes opciones que plantea el mercado para este material.

Para poder compararlo, vamos a ver que dice el CTE sobre la transmitancia en cubiertas para nuestra zona. Para ello necesitamos:

Altura sobre el mar.
La podemos encontrar en Google Earth si nos colocamos en la situación con StreetView. Abajo a la derecha saldrá la altura.

CTE DB HE Anejo B.
Accedemos a la documentación del código técnico. En el Anejo B, encontraremos una tabla, que con la ubicación del proyecto junto con la altura sobre el nivel del mar nos dará una categoria foramda por una letra y un número. La letra corresponde a la Zona Climática de Invierno mientras que el número corresponde a la de verano.
En nuestro caso es en Palma de Mallorca y a una altura de unos 30m sobre el nivel del mar:

CTE DB HE ANEJO E
En el mismo documento donde estábamos accedemos al anejo E. Allá encontraremos una tabla que estipula el valor de transmitancia térmica máxima para cada zona de envolvente según la zona climática de invierno

Allá vemos que podríamos tratar esta cubierta lucernario tanto como un hueco o como una cubierta. Estos dos valores son muy diferentes el uno del otro.

En principio vamos a intentar conseguir un valor lo más cercano al de una cubierta, por lo que el valor de transmitancia térmica U[W/m2k] = 0,33

Para este estudio, nos hemos basado en las dos principales marcas de policarbonato celular que hemos encontrado: RODECA y DANPAL. Básicamente porque son las que mejores propiedades térmicas ofrecen.

DANPAL

A nivel de cubiertas ofrece el producto más desarrollado. Por un lado tiene el sistema simple, con una transmitancia más o menos razonable para un hueco y luego un sistema combinado de dos placas con una transmitancia bastante mejor. Estas son las características:

DANPAL espesor 30mm U: 1.2 W/m2k

DANPATHERM RK7 12+46+12mm U:1.18 W/m2k (sin aislamiento)

DANPATHERM RK7 12+46+12mm U:0,79 W/m2k (con aislamiento)

RODECA

A pesar de que hemos indagado en la web, creemos que se centran más en un sistema de fachada que de cubierta. Pese a ello tienen dos productos que nos podrían servir. Por un lado el genérico de cubierta y uno pensado para fachada pero que permite estar en cubierta con una inclinación de 15º, pero con un alto valor aislante.

MULTIWALL PC 40 10 espesor 40mm U: 1.1 W/m2k

TRANSLUCENT PC2560-10 espesor 60mm U: 0,75 W/m2k

No conseguimos alcanzar el valor para cubierta.

Como vemos si utilizamos alguno de los productos anteriores nos quedaríamos lejos del valor de cubierta (0,33), pero mejor que el valor de hueco (2,0). Ya que nuestra intención como arquitectos es reducir en lo que podamos la producción de CO2 por el consumo energético del edificio, vamos a ir más allá y vamos a intentar bajar la transmitancia utilizando un sistema combinado como el que plantea DANPAL.

Para esto vamos a desarrollar un sistema utilizando en la capa exterior y como protectora el policarbonato celular DANPAL con un valor de 1,2W/m2k y luego probaremos las dos planchas de RODECA que tenían un sistema de evacuación de agua más restrictivo que la primera marca.

Cálculo de la transmitancia térmica:

Cerramientos en contacto con el aire exterior

Este cálculo es aplicable a la parte opaca de todos los cerramientos en contacto con el aire exterior tales como muros de fachada, cubiertas y suelos en contacto con el aire exterior.

La transmitancia térmica U (W/m2 K) viene dada por la siguiente expresión:

U= 1/RT

Siendo, RT la resistencia térmica total del componente constructivo [m2 K/ W].

La resistencia térmica total RT de un componente constituido por capas térmicamente homogéneas se calcula mediante la expresión:

RT = Rsi + R1 + R2 + + Rn + Rse ... (2)

Siendo,

R1, R2...Rn las resistencias térmicas de cada capa definidas según la expresión (3) [m2 K/ W];

Rsi y Rse las resistencias térmicas superficiales correspondientes al aire interior y exterior respectivamente, tomadas de la tabla 1 de acuerdo a la posición del cerramiento, dirección del flujo de calor y su situación en el edificio [m2 K/ W].

En caso de un componente constituido por capas homogéneas y heterogéneas la resistencia térmica total RT se calcula mediante el procedimiento descrito en el apartado 3 del documento DA HE1.

La resistencia térmica de una capa térmicamente homogénea viene definida por la expresión:

R=e/λ

Siendo, e el espesor de la capa [m]. En caso de una capa de espesor variable se considera el espesor medio;

λ la conductividad térmica de diseño del material que compone la capa, que se puede calcular a partir de los valores térmicos declarados según la norma UNE-EN 10456:2012. En el caso de materiales heterogéneos, como las fábricas, se puede considerar la conductividad equivalente del conjunto.

Primer caso: DANPAL + MULTIWALL

Para el primer caso utilizaremos los siguientes valores:

-Exterior

-Danpal U= 1,2W/m2K: e:30mm

-Cámara de aire U= 6,25W/m2K; R=0,16 m2k/W e:20mm

-Multiwall U = 1.1W/m2K e:40mm

-Interior

*Este valor lo hemos obtenido de la tabla 2 del DA HE1

Primero de todo convertiremos las valores de transmitancia térmica (U) en resistencia térmica (R), que recordamos con esta formula era el inverso del primero:

U=1/R, por tanto R=1/U

Para hacer la suma necesitamos lo valores de resistencia térmica (R). Por tanto, la formula anterior es importante porque muchas casas comerciales aportan la transmitacia térmica (U), pero no el dato de conductividad térmica (λ) y eso nos puede liar si seguimos al pie de la letra el CTE. Tenemos que saber que los valores de resistencia térmica (R) es igual a 1/U.

Los valores quedarían así:

-Danpal U= 1,2W/m2K: Ra=(1/1,2)=0,83m2k/W

-Cámara de aire Rb=0,16 m2k/W

-Multiwall U = 1.1W/m2K Rc=(1/1,1)=0,91m2k/W

Recordamos los valores de las resistencias térmicas superficiales necesarias para la suma de las diferentes capas obtenidos en la tabla 1 anteriormente comentada:

RT = Rsi + Ra + Rb + Rc + Rse

Rsi: 0,10 m2k/W

Rse: 0.04 m2k/W

Ponemos todos los valores que ya tenemos en la formula:

RT= 0.10 +0.83+0.16+0.91+0,04 =2.04m2k/W

La trasmitancia térmica es la inversa de la resistencia térmica: U=1/R, por tanto R=1/U. Así pues el valor de transmitancia térmica de nuestra cubierta quedaría así:

U1=0,49 W/m2K

Segundo Caso: DANPAL + Translucent

Para el primer caso utilizaremos los siguientes valores:

-Exterior

-Danpal U= 1,2W/m2K: e:30mm

-Cámara de aire U= 6,25W/m2K; R=0,16 m2k/W e:20mm

-Translucent U = 0.75W/m2K e:60mm

-Interior

Esta vez vamos un poco más al grano, haciendo la inversa de los valores comerciales y sumando el resto de valores que hemos obtenido del CTE:

-Danpal U= 1,2W/m2K: Ra=(1/1,2)=0,83m2k/W

-Cámara de aire Rb=0,16 m2k/W

-Translucent U = 0,75W/m2K Rc=(1/0,75)=1,33m2k/W

RT = Rsi + Ra + Rb + Rc + Rse

RT= 0.10 +0.83+0.16+1.33+0,04 =2.46m2k/W

U2=0,41 W/m2K

CONCLUSIONES

Al final vemos como la combinación de estos dos sistemas puede darnos un producto con unos valores muy similares a los que pide el CTE para una cubierta.

Ahora toca volver a estudiar el detalle para ver como podrían encajar ambas combinaciones en el proyecto y ver cual de ellas resulta más favorable y/o más económica.

Como Cálcular la Transmitancia Térmica de un Paramento