Hace 6 meses entró en vigencia la 2ª etapa de la reglamentación térmica definida por la Ordenanza de General de Urbanismo y Construcciones.
En ella se define (artículo 4.1.10) que todas las viviendas deberán cumplir con las exigencias de acondicionamiento térmico para complejos de techumbre, muros perimetrales, pisos ventilados y ventanas.
La exigencia de la norma se refiere a valores de resistencia y de transmitancia térmica que los materiales cumplen en muros, techos y pisos; sin embargo, me gustaría señalar un aspecto de la aislación que tiene que ver con el comportamiento dinámico de las temperaturas de los recintos en el tiempo, no solo a lo largo del invierno (para lo cual está hecha la norma), sino que también durante el verano.
Como todos sabemos, está estudiado que las pérdidas de calor por la envolvente se distribuyen aproximadamente en un 25% por el techo, 35% muros, 15% pisos, 10% ventanas y 15% infiltraciones de puertas y otros.
Sin embargo, también debemos atender las ganancias de calor en los meses de verano, considerando que la mayoría de las zonas urbanas de Chile central se encuentra en zonas climáticas de veranos secos y calurosos (donde se concentra la mayor parte de la población). Para ello, la aislación térmica debe cumplir un rol importante en la nueva norma, así como también elementos complementarios tales como las barreras de radiación, no exigidas. Por ejemplo, una cubierta de teja asfáltica color negro puede alcanzar temperaturas de 60º C a 80º C al estar expuesta a radiación directa en verano en la zona central. Sin ahondar demasiado en las cubiertas de materiales oscuros que poseen una gran absorción solar, menciono algunos de sus problemas:
Incremento de la energía necesaria para refrigerar.
Gran demanda de electricidad en las ciudades: la mayoría de los equipos de refrigeración, cada año más comunes, usan electricidad.
Reduce el confort interior (la inhabitable mansarda en verano)
Incremento del efecto de la isla de calor: a ciudades más calientes, más difícil es enfriar los edificios que la pueblan.
Deterioro acelerado de los materiales de la cubierta.
Esto quiere decir, muchos de los problemas de habitabilidad ocurren en verano, por sobrecalentamiento. Es por eso que, si bien los materiales aislantes se comportan óptimamente en invierno, evitando el escape del calor, en verano es muy importante que nos ayuden a mantener frescos nuestros edificios.
Respecto a la gran variedad de materiales disponibles para aislar, los arquitectos nos enfrentamos al hecho de que, frente a una misma respuesta a la norma térmica, encontramos la pregunta de cuál aislante elegir y cómo instalarlo de la manera más eficiente y económica.
Frente a esta interrogante, me permito indicar aquí una nueva variable, que puede facilitar esa decisión.
En ella podemos apreciar que se cumple la norma respecto a la resistencia Térmica o la Transmitancia, indistintamente, si la aislación se instala por fuera, al interior o por dentro de un muro, por ejemplo. Pero quisiera señalar en este artículo que el comportamiento de ese recinto es diferente dependiendo de donde se instala la aislación con respecto a ciertas propiedades de la masa térmica de los materiales y según el clima en que se ubica la vivienda.
Si, por ejemplo, estamos frente a un clima cuyas temperaturas se mantienen constantemente frías, conviene que nuestra envolvente mantenga el calor al interior y tenga una respuesta rápida en la calefacción. Para ello se encuentra muros livianos térmicamente, ya sea tabiques secos con aislante en el alma del muro y también albañilerías con el aislante por el interior del recinto.
Por el contrario, si estamos frente a un clima de gran oscilación térmica diaria (frío de noche y caluroso de día), es preferible una envolvente que equilibre las temperaturas, es decir que mantenga una temperatura cercana a la media entre la más alta y la más baja. Para ello la respuesta debiera ser lenta o con inercia, siendo preferible muros de gran masa térmica expuesta al interior de los recintos y con el aislante por el exterior.
Respecto a la zonificación térmica de la norma, encontramos que una ciudad como Calama comparte la misma zona de Valparaíso, siendo que la primera posee una oscilación de 30ºC en un día y la segunda de menos de 10ºC, en promedio.
Casos como el anterior se deben a que la norma establece los grados días en que se tiende a tener un promedio entre la temperatura más baja y la más alta diaria, siendo que en la realidad es mucho más agradable estar en una ciudad cuyo clima tenga una oscilación térmica menor.
Para explicar de mejor manera el fenómeno de absorción de la energía y la masa térmica de la envolvente, debemos entender el concepto de admitancia.
La admitancia es la propiedad que controla la cantidad de calor que fluye hacia y desde en material de construcción, debido al cambio de la temperatura interna. La admitancia es alta para materiales pesados y baja para los aislantes.
Es por ello que al ponerle aislante térmico a un muro de albañilería por la cara interior del recinto, éste pierde admitancia y tiende a tener una respuesta más instantánea a las oscilaciones térmicas. Por el contrario, si el aislante va por fuera de la albañilería, queda expuesta la masa térmica al interior del recinto. Esto permite regular las grandes fluctuaciones de temperatura de los climas interiores de Chile. Y tiene una gran influencia en el confort interno, ya que hace los recintos más frescos durante el día en verano y más cálidos por la noche en invierno.
También permite aprovechar de mejor manera las ventajas de una arquitectura solar pasiva, pues la inercia permite calentar el interior de pisos y muros durante un día de invierno soleado, y entregar ese calor durante la noche.
Para demostrar este fenómeno, se simularon dos modelos idénticos en forma y orientación, pero distintos en materialidad de los muros, como se observa en la figura anterior. Siendo ambos muros con el mismo valor de transmitancia (0,4 W/m2K) e idéntica materialidad, pero con un orden de las capas distinto. Uno de hormigón de 150mm de espesor y con aislante de poliestireno expandido de 80mm por la cara exterior (con admitancia de 5,52 W/m2K); el otro, con los mismos 150mm de hormigón, pero con 40mm de poliestireno por cada una de las caras, la exterior y la interior (con admitancia de 3,54 W/m2K).
Para el análisis se situó ambos modelos en Santiago (se simularon con ECOTECT 5.5).
Los resultados se resumen en los siguientes gráficos de temperatura y demanda energética.
En el primero, se compara el perfil de temperatura horaria sin climatización para ambos materiales en el día mas caluroso del año para Santiago. Siendo la temperatura exterior la línea azul, con una temperatura que va desde los 12,5º C mínima hasta los 34º C máxima (21,5º C de oscilación diaria), se aprecia que nuestro material con inercia tiende a mantener los recintos mas frescos por 2ºC menos durante en el día que el material sin inercia, y que durante la noche es más cálido por uno y fracción. Es decir, el recinto tiende a tener una temperatura más constante.
En el día más frío del año, se presenta más marcada esa diferencia, siendo el recinto con muros de inercia más cálido durante la noche de invierno que el material sin inercia, por casi 2º C, y por el contrario, durante el día responde de manera más lenta a la ganancia solar que entra por las ventanas, siendo más frío el recinto por 4º C que el recinto sin inercia. Éste responde más instantáneamente, perdiendo la temperatura apenas se interrumpe la ganancia solar sin acumular calor para la noche.
Por último, en el gráfico de la demanda de calefacción y refrigeración anual, podemos apreciar que mientras el modelo con muros de inercia requiere mucho menos refrigeración en verano que el que no tiene inercia, en invierno la relación se invierte, siendo más efectivo calefaccionar el recinto con baja masa térmica, ya que responde más rápido al efecto de la calefacción.
En resumen, la aislación es imprescindible a la hora del ahorro energético, tanto para calefacción como para refrigeración.
Respecto a cómo y dónde instalarla, dependerá de los siguientes factores, desde el punto de vista térmico.
Condición de clima de la ciudad donde se ubica: no sólo tener en cuenta los grados día de calefacción que indica la norma, sino que también la oscilación térmica diaria.
Tipo de materialidad estructural del edificio a aislar: si los muros son de masa térmica o no, es decir, si acumula o no energía.
Destino del edificio: incorporar al análisis la variable del uso del edificio, diferenciando si éste será ocupado sólo durante la jornada diurna, (oficina, colegio) o en jornada completa de 24 horas (viviendas, hoteles, hospitales). Esto, para destinar la energía acumulada (calor o frío) a la hora que más se requiera.
Diseñar las estrategias pasivas de calefacción y refrigeración: usando la aislación térmica a favor de la estrategia energética tendiente a disminuir la demanda de energía que utilizan los sistemas activos.
