Estrategias para una VENTANA eficazForma geométrica del HUECO - Diseño de la VENTANA-UH

Resumen

Los objetivos de esta tesis doctoral, se establecen en el estudio de las mejores posibilidades ycombinaciones del sistema complejo y prefabricado del HUECO-VENTANA, valorando laincidencia de la forma geométrica del hueco y del diseño de la ventana, dentro del contexto delahorro energético, bajo la elección de productos comerciales estándares y en nuestro contextonormativo de obligado cumplimiento.Dentro de las múltiples posibilidades o configuraciones que se pueden desarrollar para elproyecto de edificación en la ejecución de la solución de un cerramiento para un huecodeterminado, se establece como punto de partida, la incidencia del factor geométrico delhueco, su forma geométrica, donde sin intervención directa de las propiedades térmicas de losdiferentes componentes podemos obtener disparidad de valores relativos al perímetro delmismo que indirectamente si inciden en el valor final de la transmitancia térmica del hueco, UH,correspondiente.De igual modo que la forma geométrica del hueco, nos puede dar diferentes valores de superímetro que incide en la cuantificación de la transmitancia térmica de los huecos, UH, eldiseño de la ventana, sus particiones, su distribución formal, si es practicable o fija, todos estosaspectos que muchas veces se proyectan sobre el papel, atendiendo generalmente aconfiguraciones formales o de uso, sin mucho mas trasfondo, generan una diversidad defracciones de ocupación del marco y el vidrio dentro del hueco así como el perímetro de vidrioque se desarrolla, modificando notablemente y de manera muy dispar esa valoración final de latransmitacia térmica del hueco.En este trabajo de investigación, se plantea el estudio de diferentes opciones de diseño dentrodel sistema de la ventana como elemento prefabricado y comercial, valorando y cuantificandode modo comparativo estas incidencias formales y/o prácticas.Dependiendo del diseño del hueco y del diseño de la ventana y derivada de esta fracción deocupación de los diferentes sistemas, marco y vidrio dentro del hueco, existe así mismo otroparámetro geométrico, el perímetro del vidrio, que desarrolla el valor del puente térmico delespaciador, recientemente incorporado en nuestro marco normativo de aplicación, el CTE DBTESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015HE, posterior a febrero de 2015, donde se establece la aplicación definitiva de la normativa UNEEN ISO 10077-1, cuya primera publicación se establecía ya en 2001 y a la que el CTE DB HE en suprimera publicación de marzo de 2006, ya hacía referencia.Esta reciente incorporación en cuanto al cálculo de la transmitancia térmica de los huecos UH,ha generado en estos primeros años de andadura de nuestro marco normativo, entre otrasmuchas cosas un privilegio en cuanto al proceso de medición de las propiedades térmicas de losmismos, haciendo que los valores obtenidos con la anterior normativa y su metodología, dondeno se tenía en cuenta este parámetro del puente térmico derivado del espaciador del vidrio,fuesen muy inferiores a los que se establecen actualmente con la nueva aplicación o con losvalores que se establecían en los países de nuestro entorno más próximo y siempre desde elpunto de vista del mantenimiento y coexistencia de ambas normativas.Esta ambigüedad legislativa ha favorecido en España entre otras muchas cosas a que nuestroshuecos pudiesen disponer de valores de transmitancia térmica muy diferentes, por supuesto,inferiores, que en otros países europeos.Derivada directamente de esta estrategia legislativa, por denominarla de algún modo, cabepreguntarse cómo se han realizado o configurado en estos últimos nueve años, desde que haceaparición el CTE en marzo del 2006, los diferentes consumos energéticos que inciden en otrosprocesos de medición relativos a la reducción de emisiones, calificaciones energéticas, ahorroenergético, subvenciones derivadas de la administración referentes a la rehabilitación, etc. y quese establecen y gestionan desde directivas globales europeas y que básicamente se configurancon análisis comparativos y alcance de objetivos entre los diferentes miembros de la UniónEuropea.Una de las partes de esta investigación se plantea dentro de esta diferente metodología demedición, planteando los valores obtenidos de la transmitancia térmica de huecos, UH, tantocon la normativa de obligado cumplimiento anterior a febrero de 2015 como posteriormente, demodo que podamos entender y referenciar, como hemos calculado las propiedades térmicas denuestros huecos durante estos últimos o primeros años del CTE.TESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015Es evidente que no solo la configuración del hueco incide en su cuantificación energética, otrosfactores como la orientación, ubicación, la inserción en la envolvente, los elementos deprotección solar, incidencia de sombras, etc., pueden mejorar o empeorar esta situación.Pero este trabajo de investigación trata exclusivamente del sistema del hueco y de la ventanainsertada en él, del sistema constructivo prefabricado y de su valoración a partir de elementoscomerciales.Se plantea una metodología de análisis dividida en dos acciones básicas:1. Análisis de parámetros sin incidencia de las propiedades térmicas de los componentesdel sistema¿ FORMA DEL HUECOo Parámetro de valoración PH - PERÍMETRO DE HUECO¿ FORMA ¿ DISEÑO DE LA VENTANAo Parámetro de valoración FM - FRACCIÓN DE OCUPACIÓNo Parámetro de valoración PV - PERÍMETRO DE VIDRIOEsta primera acción se basa en el análisis de aquellos parámetros que no incorporanpropiedades térmicas al sistema del cerramiento del hueco.Primeramente se analiza el aspecto puramente formal y geométrico del hueco, exponiendo las9 formas geométricas que se estudian a través de diferentes fracciones de superficie yvalorando el perímetro de hueco, PH que se genera, acompañado de las correspondientesconclusiones.La segunda parte de esta primera acción de investigación, se desarrolla en torno al diseño de laventana, su división formal, su carácter de fija o practicable y siempre de igual manera,obteniendo y estudiando los parámetros sin incorporar propiedades térmicas.Se analizan la fracción de ocupación del marco dentro del hueco, FM y el perímetro de vidrio, PVque se genera con cada diseño de ventana y hueco.TESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 20152. Análisis de parámetros con incidencia de las propiedades térmicas de los componentesdel sistema¿ PROPIEDADES TÉRMICAS-MARCO¿VIDRIO¿ESPACIADOR ¿gUH,m = UH,v¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (anterior a febrero 2015) No se tiene en cuenta el espaciador del vidrio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador de aluminio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador mejorado TérmicoUH,m > UH,v¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (anterior a febrero 2015) No se tiene en cuenta el espaciador del vidrio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador de aluminio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador mejorado TérmicoUH,m < UH,v¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (anterior a febrero 2015) No se tiene en cuenta el espaciador del vidrio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador de aluminio¿ Parámetro de valoración UH - TRANSMITANCIA TÉRMICACTE DB HE (posterior a febrero 2015)-UNE EN ISO 10077-1, Espaciador mejorado TérmicoTESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015Por último se establece un capítulo final de conclusiones donde de forma global y en conjunto,se establecen los resultados de este amplio análisis, valorando dentro de los diferentesescenarios de formas de huecos y de diseños de ventanas cuales son las soluciones conmejores posibilidades de ahorro energético y siempre directamente relacionadas con su menoro inferior valor del parámetro de la transmitancia térmica UH obtenida.Haciendo una síntesis de las conclusiones más relevantes de la investigación, tenemos que:¿ Cuando los valores de UH,v = UH,m ¿ para huecos de 1 m²o CTE DB HE anterior a febrero de 2015¿ UH = UH,v = UH,m ¿ para todas las formas geométricas de huecos ytodas las variantes en cuanto al diseño de particiones de la ventana quese puede insertar en dicho hueco. No existe caracterización particularcon respecto al parámetro de la forma geométrica del hueco ni el diseñode particiones de la ventana.¿ Valores de UH, reducidos entre un 10% y un 30% respecto a los obtenidoscon la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015con espaciadores convencionales de aluminio.¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², sigue obteniendo el mismovalor de UH.o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores de aluminio¿ La forma geométrica de hueco circular con el diseño de venta 1P1H seestablece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valorsuperior a un 27% de este valor mínimo de referencia, se encuentra laopción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométricade hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3F, sinolvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², reduce el valor de UHentre un 2% y un 8%.o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores térmicos¿ La forma geométrica de hueco circular con el diseño de venta 1P1H seestablece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valorTESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015superior a un 8% de este valor mínimo de referencia, se encuentra laopción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométricade hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3F, sinolvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ Valores de UH, reducidos entre un 7% y un 21% respecto a los obtenidoscon la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015con espaciadores convencionales de aluminio.¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², reduce el valor de UHentre un 0,80% y un 3%.¿ Cuando los valores de UH,v < UH,m ¿ para huecos de 1 m²o CTE DB HE anterior a febrero de 2015¿ La forma geométrica de hueco circular con el diseño de venta 1P1F seestablece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valorsuperior a un 65% de este valor mínimo de referencia, se encuentra laopción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométricade hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3H, sinolvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ Valores de UH, reducidos entre un 18% y un 41% respecto a los obtenidoscon la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015con espaciadores convencionales de aluminio.o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores de aluminio¿ La forma geométrica de hueco circular con el diseño de venta 1P1F seestablece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valorsuperior a un 91% de este valor mínimo de referencia, se encuentra laopción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométrica de hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3H, sinolvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², reduce el valor de UH entre un 9% y un 17%.TESIS DOCTORAL estrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UH Doctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores térmicos¿ La forma geométrica de hueco circular con el diseño de venta 1P1F seestablece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valor superior a un 75% de este valor mínimo de referencia, se encuentra laopción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométrica de hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3H, sin olvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ Valores de UH, reducidos entre un 12% y un 28% respecto a los obtenidos con la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015 con espaciadores convencionales de aluminio.¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², reduce el valor de UH entre un 6% y un 15%.¿ Cuando los valores de UH,v > UH,m ¿ para huecos de 1 m²o CTE DB HE anterior a febrero de 2015¿ La forma geométrica de hueco rectangular 3W=H con el diseño de venta3P3H se establece como la combinación con el menor valor de UH. Conun valor superior a un 27% de este valor mínimo de referencia, se encuentra la opción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométrica de hueco circular, y el diseño de particiones de 1P1F, sin olvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ Valores de UH, reducidos entre un 7% y un 23% respecto a los obtenidos con la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015 con espaciadores convencionales de aluminio.o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores de aluminio¿ La forma geométrica de hueco triangular con el diseño de venta 3P3H se establece como la combinación con el menor valor de UH. Con un valor superior a un 17% de este valor mínimo de referencia, se encuentra la opción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométrica de hueco rectangular 3W=H, y el diseño de particiones de 3P3F, sinTESIS DOCTORAL estrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UHDoctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015 olvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², reduce el valor de UH entre un 0,65% y un 2,63%, cuando se trata de soluciones con particionescon fijos.¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², aumenta el valor de UH entre un 0,75% y un 2,31%, cuando se trata de soluciones con particiones con hojas.o CTE DB HE posterior a febrero de 2015 ¿ espaciadores térmicos¿ La forma geométrica de hueco rectangular 3W=H con el diseño de venta 3P3H se establece como la combinación con el menor valor de UH. Conun valor superior a un 20% de este valor mínimo de referencia, se encuentra la opción más desfavorable, la que se desarrolla con la forma geométrica de hueco circular, y el diseño de particiones de 1P1F, sin olvidar que se trata valores para un hueco con la misma superficie de 1m².¿ Valores de UH, reducidos entre un 7% y un 17% respecto a los obtenidos con la aplicación del nuevo marco normativo posterior a febrero de 2015 con espaciadores convencionales de aluminio.¿ El aumento de la superficie del hueco en 1 m², aumenta el valor de UHentre un 3% y un 7%.Queda claro que la forma geométrica del hueco así como el diseño de la ventana, susparticiones, inciden de forma relevante e importante en el valor final de la transmitancia térmica del hueco, UH.Esta incidencia está directamente relacionada con las propiedades térmicas del marco, UH,m,del vidrio, UH,v, del espaciador de éste, ¿v y de la combinación de todos estos parámetros,pudiendo obtener valores de UH, para una misma superficie de hueco con variaciones de más de un 90% dependiendo de la forma geométrica de hueco utilizada y el diseño de la ventana.TESIS DOCTORALestrategias para una VENTANA eficaz Forma geométrica del HUECO ¿ Diseño de la VENTANA ¿ UH Doctorando: Fernando Mora Martín San Sebastián, octubre 2015. Dependiendo también de esta combinación de parámetros, el aumento de la superficie del hueco en 1 metro cuadrado, no aumenta el valor de la transmitancia térmica, sino que puede llegar a reducir el valor de UH en porcentajes que pueden superar el 17%.Para terminar y concluir, hacer referencia a que en todas las opciones y variables analizadas, lavaloración o cálculo de UH con la normativa del CTE DB HE, anterior a febrero de 2015, la que hemos ejecutado desde la primera publicación del mismo en marzo de 2006, nos proporciona una reducción del 7% al 41% de UH con respecto a los obtenidos con la aplicación del nuevomarco normativo posterior a febrero de 2015 y con espaciadores convencionales de aluminio.