DESARROLLO DE UN MODELO DE AHORRO DE ENERGÍA EN EDIFICIOS DE VIVIENDA Y DETERMINACIÓN DE VALORES LÍMITE DE CALIDAD TÉRMICA PARA LA REPUBLICA ARGENTINA.
CZAJKOWSKI, Jorge Daniel
Unidad de Investigación 2. Instituto de Estudios del Hábitat. Facultad de Arquitectura y Urbanismo.
Universidad Nacional de La Plata. Calle 47 Nro 162 – (1900) La Plata, Argentina.
http://idehab_fau_unlp.tripod.com/ui2/
Tel/fax: 0221 4236587 int 254. URL personal: https://jdczajko.tripod.com/ Email:
czajko@ing.unlp.edu.ar o czajko@yahoo.com
RESUMEN: La definición de valores admisibles de uso normativo es de características especiales ya que poseen un cierto grado de arbitrariedad. Esto depende de muchos factores entre los que podemos mencionar los de carácter técnico, científico, práctico y político. La definición de estándares se complejiza por la variabilidad climática y la necesidad de compatibilizar modelos y procedimientos desarrollados para diferentes escalas de aplicación. Se presenta el modelo desarrollado, se discute sobre las dificultades encontradas en la determinación de los valores admisibles para los diversos climas de la Argentina y se comentan las resistencias para su aplicabilidad como normativa.
| DEVELOPMENT OF A SAVING ENERGY MODEL IN HOUSING BUILDINGS AND THERMAL QUALITY LIMIT VALUE DETERMINATION FOR THE ARGENTINEAN REPUBLIC. ABSTRACT: The acceptable values definition of normative use is of special characteristics since they have a certain arbitrariness degree. This depends on many factors, technical, scientific, practical and political. The standard definition turns more complex by the climatic variability and the necessity to compatibilize models and procedures developed for different application degrees. The developed model is presented, the difficulties found in the acceptable values determination for the Argentine diverse climates are discussed and the resistances for its applicability as normative is commented. |
Artículo
publicado en la Revista Avances en Energías Renovables y Ambiente de la
Asociación Argentina de Energía Solar - ASADES. Tomo 1, Volumen 4, Nro 1, año
2000. Pág 01.39
INTRODUCCIÓN
En la última década los miembros de la Subcomisión de acondicionamiento térmico de edificios del IRAM (1) realizaron un importante esfuerzo para lograr la actualización de las normas. Vale destacar que esta tarea se realizó con el esfuerzo de sus miembros ya que no se contó con apoyo económico para su ejecución y solo en unos pocos casos se contó con un mínimo apoyo de empresas. Es necesario reconocer la activa participación del CIHE-FADU-UBA, INTI-CECON, AAPE, ICI-Arg., Fac Ing –UBA y el IDEHAB-FAU-UNLP.
Una meta importante a lograr era la compatibilización inter-normas para mejorar su aplicabilidad y evitar las contradicciones existentes entre ellas. Una de las normas que demandó más tiempo en su discusión y consenso fue la que define la calidad global térmica mínima que debe poseer un edificio, definida por el Coeficiente Global de Pérdidas Térmicas "G" debido a acuerdos básicos que debían alcanzarse sumados a la demostración de los inconvenientes que suscitaba cada decisión adoptada.
Por otra parte al haberse modificado previamente los indicadores bioclimáticos (IRAM 11603, 1996), haberse adoptado tres niveles de calidad térmica en muros y techos (IRAM 11605, 1996) y actualizado los métodos de cálculo del K (IRAM 11601, 1996); el modelo de ahorro de energía en calefacción vigente desde 1986 a la actualidad se volvía prácticamente inaplicable (Rébora, 1985).
Debido a lo expuesto el Ing. Patricio McDonnell siguió un camino metodológico que rescataba el modelo anterior y el que expone planteó la alternativa que se discute en este trabajo y fue el finalmente adoptado para el último proyecto aprobado en julio del corriente año.
Es de suma importancia someter el modelo a una discusión más amplia, ya que de lograrse su aplicación a nivel nacional el impacto positivo para el ambiente y los recursos energéticos sería importante a largo plazo. Por otra parte los usuarios finales se verían beneficiados por un mejoramiento en los niveles de calidad de vida por mejoramiento del confort higrotérmico y reducción del presupuesto familiar dedicado a la climatización.
REQUERIMIENTOS DEL MODELO
Antecedentes: El modelo previo se basaba en la adopción de tipos de vivienda de tamaño y complejidad crecientes, con una resolución constructiva asimilable a la empleada en los planes de viviendas de interés social y con los requerimientos térmicos estipulados en la versión anterior de la 11605. Cada caso se evaluaba en una localidad correspondiente a cada zona bioambiental y con estos datos se generaban curvas que respondían a cada grados día a partir de 750 °D. El problema radicaba en que a pesar de considerarse un procedimiento para el ahorro de energía en la edificación era posible encontrar que las exigencias eran mínimas. Esto llevo a que algunas provincias desarrollaran procedimientos, pautas y exigencias de calidad superiores a la nacional y adecuadas a sus condiciones ambientales.
Nuevos condicionantes: Dado que los valores de calidad térmica de la envolvente no satisfacían mínimas condiciones de confort se establecieron tres niveles, donde el más bajo correspondía a evitar el riesgo de condensación superficial. Los otros niveles crecían en exigencia y contemplaban un buen y muy buen comportamiento tanto en invierno como en verano. Por otra parte en su evaluación se abandonó un engorroso mecanismo de múltiples variables para apoyarse solamente en la temperatura de diseño de la localidad donde se desee evaluar el proyecto. O sea que dejaba de utilizarse la regionalización bioambiental en las verificaciones dejándola con un sentido pedagógico para facilitar la interpretación de las recomendaciones de diseño de la norma IRAM 11603. Por otra parte se decidió eliminar como requerimiento la determinación del número de renovaciones de aire por ser complejo, confuso e impreciso. A pesar de que en el país hay carpinterías homologadas con permeabilidad conocida solo corresponden a unas pocas empresas que han realizado ensayos. Lamentablemente no hay obligación de etiquetado y homologación.
Fundamentos del modelo propuesto: Como era intención dar libertad al diseñador para materializar el edificio se optó por la definición de un módulo mínimo que crecía en superficie y volumen desde 50 a 10000 m3. Se definió un factor vidriado/opaco que comenzaba en 0.24 para 900 °D y disminuía linealmente a 0.13 para 5000 °C. Este criterio permite ahorrar energía y se correlaciona con la disminución en la oferta solar. Fue pensado en función de un cambio de latitud más que en un cambio de altura sobre el nivel del mar. Decimos con esto que en el NO cordillerano existen sitios de clima riguroso pero de alta insolación.
Tabla 1: Indicadores y valores básicos para la determinación de los G admisibles |
Para simplificar el modelo y evitar perturbaciones y saltos en las curvas se decidió mantener constantes las siguientes variables: Coeficiente K de ventanas Kv=2.81 W/m²°K correspondiente a doble vidriado en toda la zona afectada, Coeficiente K de piso Kp= 1.08 W/m²°K en una resolución con una capa de material aislante de 2 cm y las renovaciones de aire n=2.
Tabla 2: Valores de G admisibles en función del volumen calefaccionado y los grados día de calefacción |
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Figura 2: Valores máximos admisibles (G adm) para edificios de vivienda en función del volumen calefaccionado (Rango 50 a 500 m3)
Figura 2: Valores máximos admisibles (G adm) para edificios de vivienda en función del volumen calefaccionado (Rango 50 a 500 m3)
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REM
Calculo del G admisible
Autor: Arq. Jorge Czajkowski CLS DIM
vol(20, 13), GD(20), Km(20), Kv(20), Kp(20), Kt(20), RA(20), FVO(20), Gadm(20,
13) Kv = 2.81 Kp = 1.08 RA = 2 FOR y = 1 TO 12
FOR i = 1 TO 17
READ vol(i, y)
NEXT i NEXT y DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 DATA
50,100,200,300,400,500,1000,1500,2000,2500,3000,3500,4000,4500,5000,7500,10000 FOR z = 1 TO 12 READ
GD(z), Km(z), Kt(z), FVO(z) NEXT z DATA 900,1,0.83,0.24 DATA 1000,0.99,0.8,0.22 DATA 1100,0.97,0.785,0.2 DATA 1200,0.958,0.776,0.18 DATA 1300,0.946,0.767,0.17 DATA 1400,0.926,0.758,0.16 DATA 1500,0.922,0.749,0.15 DATA 2000,0.91,0.74,0.15 DATA 2500,0.862,0.714,0.15 DATA 3000,0.809,0.676,0.15 DATA 4000,0.764,0.646,0.14 DATA 5000,0.624,0.546,0.13 CLS FOR y = 1 TO 12 Suphab
= 0: Suppiso = 0: Supvidrio = 0: Supmuros = 0
FOR i = 1 TO 17
Suphab = vol(i, y) / 2.7
Suppiso =
SQR(Suphab) * 4
Supvidrio = (Suppiso * 2.7 * FVO(y))
Supmuros = (Suppiso * 2.7) ‑ Supvidrio
permuros = Km(y) * Supmuros
perpisos = Kp * Suppiso
pervidrios = Kv * Supvidrio
pertechos = Kt(y) * Suphab
perdidasconduccion = permuros + perpisos + pervidrios + pertechos
Gadm(i, y) = perdidasconduccion / vol(i, y) + .35 * RA
NEXT i NEXT y FOR y = 1 TO 12
FOR i = 1 TO 17
PRINT "G adm ("; vol(i, y); ")= "; : PRINT
USING "##.##"; Gadm(i, y) NEXT i NEXT y OPEN "gadm99.dat" FOR OUTPUT AS #1 FOR y = 1 TO 12
PRINT #1,
GD(y)
FOR i = 1 TO 17
PRINT #1, USING "##.###"; Gadm(i, y)
NEXT i NEXT y CLOSE
#1 |
Cuadro 1: Programa en QBasic para la determinación del Coeficiente G admisible
Los valores de K de muros y techos variaban entre 1 a 0.624 W/m²°K y 0.83 a 0.546 W/m²°K respectivamente. Estos valores correspondientes a la calidad media, dado que al resolver el modelo con la calidad mínima nos encontramos con que el valor propuesto de G adm era inferior al de 1986. Una síntesis puede verse en la Tabla 1.
Otro problema se presentó al momento de compatibilizar datos bioclimáticos, para lo cual se planteo una expresión de conversión de Grados Día de calefacción (GD) a Temperatura mínima de diseño (TDMn) producto de una correlación entre todos los datos disponibles (Czajkowski J, 1993).
TDMn = 1.805 + GD * (-0.003)
En la tabla 2 se sintetizan los valores propuestos de G admisibles que se muestran graficados en las Figuras 2 y 3.
Para facilitar los cálculos se desarrolló un programa en Qbasic que se expone en el Cuadro 1.
CONCLUSION
El modelo desarrollado permitió simplificar significativamente el proceso de verificación al proyectista, aumentar los requerimientos de calidad térmica edilicia y proponer el ahorro y uso racional de energía.
Es de esperar que la comunidad aplique este y se exprese en acuerdo o disenso ya que es muy difícil establecer pautas que satisfagan a todos los actores involucrados.
Es de esperar que en algún momento exista una legislación nacional que obligue a los Códigos de Edificación municipales de todo el país a contemplar una mejora en la calidad térmica edilicia y que a la larga representará un beneficio a la calidad de vida de los habitantes y una buena forma de generar empleo directo e indirecto. Muchos países ya lo han hecho.
REFERENCIAS
1. Integrantes: Martin Evans, CIHE-FADU-UBA; Vicente Volantino, INTI-CECON, Pablo Azqueta, AAPE; Paul Bittner, ICI-Arg.; Patricio McDonnel, Fac Ing –UBA; Alberto Englebert, ISOTEX; Ricucci Barrionuevo, CAI; Sergio Lozano y Cecilia Espinoza, IRAM; Darío Mislej, INROTS; Jorge Czajkowski, IDEHAB-FAU-UNLP; entre otros.
Norma IRAM 11523 (1992). Carpintería de obra. Método de determinación de la infiltración de aire a través de cerramientos exteriores.
Norma IRAM 11549 (1993). Acondicionamiento térmico de edificios. Vocabulario.
Norma IRAM 11601 (1996). Acondicionamiento térmico de edificios. Métodos de cálculo. Propiedades térmicas de los componentes y elementos de construcción en régimen estacionario.
Norma IRAM 11603 (1996). Acondicionamiento térmico de edificios. Clasificación bioambiental de la República Argentina.
Norma IRAM 11604 (2000). Aislamiento térmico de edificios. Verificación de sus condiciones higrotérmicas. Ahorro de energía en calefacción. Coeficiente volumétrico G de pérdidas de calor. Cálculo y valores límites.
Norma IRAM 11605 (1996). Acondicionamiento térmico de edificios. Condiciones de habitabilidad en edificios. Valores máximos admisibles de transmitancia térmica en cerramientos opacos.
Norma IRAM 11625 (2000). Aislamiento térmico de edificios. Verificación de sus condiciones higrotérmicas. Verificación del riesgo de condensación de vapor de agua superficial e intersticial en los paños centrales de muros exteriores, pisos y techos de edificios en general.
Norma IRAM 11630 (2000). Aislamiento térmico de edificios. Verificación de sus condiciones higrotérmicas. Verificación del riesgo de condensación de vapor de agua superficial e intersticial en los puntos singulares de muros exteriores, pisos y techos de edificios en general.
Czajkowski J. (1993). Determinación de datos bioclimáticos para la República Argentina. Actas resumen de la 13ª Reunión de Trabajo de ASADES, La Plata.
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