Comunicación presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autora
- María Blázquez Fernández, Managing Director, Verosol Ibérica
Resumen
La combinación de acristalamiento + cortina interior técnica con tejido metalizado se presenta como una solución eficiente para el control solar de la envolvente térmica; disminuyendo las ganancias solares en verano, controlando la demanda de AC, y evitando la pérdida de calor en invierno. Se ha demostrado en el caso real de un edificio de oficinas de la Comunidad de Madrid, ocupado por el Ministerio de Turismo, evidenciando ahorros anuales de 118825 KWh y 73672 kg de emisiones CO2. Para este cálculo se han tenido en cuenta también los factores externos de irradiación solar de la ciudad de Madrid respecto al edificio en cuestión, así como las características específicas del vidrio que se ha empleado en el acristalamiento de las ventanas.
Palabras clave
Ahorro Energético, Tejido Metalizado, Reflexión Solar, Absorción, Transmisión, Ganancias Solares, Screen
Introducción
El gran reto al que se enfrenta el ser humano en el siglo XXI es el cambio climático y todas las consecuencias que trae consigo para el medio ambiente y la sociedad.
Así, desde Europa se viene trabajando desde hace años para evitar el calentamiento global, a través de medidas activadas en distintos sectores de la sociedad y en la actividad económica para sumar reducciones de emisiones de CO2 y hacer un uso más racionado, razonable y responsable de la energía.
Sectores como la automoción, la industria, la agricultura y ganadería y la edificación están en el centro de mira. De hecho, a nivel europeo, según los expertos, los edificios son los responsables del 40% del consumo de energía total de Europa.
España adaptó la primera directiva europea de eficiencia energética en el RD 235/2013 de 5 abril, donde entraba en vigor la obligatoriedad de establecer un certificado de calificación energética en todos los inmuebles que fueran a ser vendidos o alquilados.
En los edificios públicos, esta exigencia también entraba en vigor para aquellos que ocupasen una superficie de 250 m2 o más.
En todo esto, a la hora de calcular cuán eficiente es un edificio, dependiendo de la zona, cobra cada vez más importancia la capacidad que este y su equipamiento tengan para el aislamiento térmico y acústico así como la de fomentar una iluminación natural, sin ceñirse a las temporadas de calefacción.
En la Directiva Europea 2010/31/EC, además, se recoge cómo a partir del 31 de diciembre de 2018 los edificios públicos de los Estados miembro deberán ser de consumo de energía casi nulo. Esta misma directiva adelanta que, a partir del 31 de 2020 esta obligatoriedad se extenderá a todos los edificios nuevos, sean de uso público o privado.
En el último Congreso de Edificios de Energía Casi Nula (EECN) de diciembre de 2017, la subdirección general de Arquitectura y Edificación del Ministerio de Fomento, en su presentación, recapitulando la identificación de indicadores de EECN, consideraba imprescindible “introducir exigencias relativas al control solar de la envolvente térmica para limitar las ganancias solares en verano y controlar la demanda de refrigeración”.
Precisamente, son las ventanas por donde mayores ganancias solares, pérdidas de calefacción y/o aire acondicionado se producen, muchas veces provocado por el mal aislamiento. Además de la instalación de un vidrio con un alto índice de ATR, el uso de cortinas de protección solar interior con tejidos técnicos, aumenta el aislamiento y la eficiencia energética del edificio.
Descripción de la solución
La aplicación de cortinas de protección solar interior con tejido metalizado de Verosol, puede contribuir en gran medida a disminuir las ganancias solares a través del acristalamiento de la envolvente en verano, y la pérdida de calor en invierno.
Es el proceso de metalización único, lo que marcará la diferencia, la piedra angular que será definitiva para potenciar un mejor ahorro de energía, aplicando una nano-capa de aluminio puro a un sustrato textil, con el objetivo de conseguir las mejores prestaciones para llevar a cabo su función de control y reflexión solar, teniendo como ventajas y características fundamentales las siguientes:
- Por la alta reflexión de radiación solar hacia fuera, se evita que ésta entre dentro del edificio y se convierte allí en calor. La combinación del cristal con el tejido metalizado reduce de forma considerable el valor G o el factor solar, el índice de cuánta energía solar entra en el edificio a través de la ventana, o combinación ventana + cortina. Cuanto más bajo este índice, menor la entrada de energía solar, y así se reduce de forma importante la ganancia solar.
- Porque el aluminio es un metal con muy baja emisividad. A través de la columna de aire que se crea entre la cortina y el cristal y esta baja emisividad de la capa de aluminio de la cortina, se mejora considerablemente la capacidad de aislamiento de las ventanas. Este aspecto viene ilustrado por el valor U, expresado en W/m2K, valor que indica el flujo de calor a través del vidrio o la combinación vidrio + cortina. Cuanto más bajo este valor menor será el flujo de calor a través del vidrio a causa del diferencial de temperatura dentro y fuera. En verano esto ayuda a disminuir la entrada de calor, y en invierno a mantener el calor dentro. Por mucho que se aplique un cristal con alta capacidad de aislamiento, el tejido metalizado Verosol ayuda a disminuir aún más este valor U.
- La metalización hace el hilo del tejido completamente opaco, por lo que a través de éstos no puede penetrar la luz, pero si es posible ver el exterior. Solamente a través de los poros del tejido entra luz natural, lo que contribuye a un mejor confort, también, óptico al eliminar riesgos de deslumbramiento y reflejos en pantallas.
En el marco del tema de esta comunicación, la disminución de las ganancias solares de la envolvente de edificios para ayudar a reducir el uso de energía para el sistema de aire acondicionado y calefacción, se pone el foco en una comparación entre tejidos de screen común sin metalizar y tejidos metalizados. Esta comparativa se hace con enfoque al tema de ganancia solar y aislamiento, sin entrar en el tema de confort visual.
Se va a comparar los valores de reflexión, transmisión y absorción de la radiación solar (en todo el espectro) de un tejido metalizado con un tejido sin metalizar de la misma densidad y factor de apertura. En los tejidos sin metalizar influye mucho el color del material, por lo tanto, ilustramos los extremos de screen blanco o negro. En el tejido metalizado no es el caso ya que la cara exterior siempre será de color aluminio, aunque por dentro puede estar blanco, negro o cualquier otro color, y por tanto las cifras son casi idénticas.
- Tejido Screen de color blanco, con factor de apertura 5%:
- Screen común sin metalizar: Reflexión 67%, Transmisión 22%, Absorción 11%
- Screen Verosol metalizado: Reflexión 77%, Transmisión 5%, Absorción 18%
Por su mayor reflexión y menor transmisión el tejido metalizado Verosol evita mucho más que el tejido sin metalizar la entrada de la radiación solar, y por tanto la ganancia solar.
- Tejido Screen de color negro, con factor de apertura 5%
- Screen común sin metalizar: Reflexión 5%, Transmisión 4%, Absorción 91%
- Screen Verosol metalizado: Reflexión 81%, Transmisión 3%, Absorción 16%
Aquí se aprecia que un tejido de color negro sin metalizar, tiene un muy alto porcentaje de absorción de radiación solar. Esta energía se convierte en calor y se transmite a dentro por transferencia térmica causando mayor demanda energética al sistema A/C para mantener la temperatura dentro a un nivel determinado.
También se aprecia la diferencia que hace el uso de un tejido metalizado Verosol cuando se comparan los indicadores de ganancia solar y aislamiento arriba mencionados, el valor G y el valor U. En la norma europea EN14501 vienen definidos diferentes tipos estándar de acristalamiento, de los cuales usamos aquí la de tipología C (doble vidrio de baja emisividad) y la tipología D (doble vidrio reflectante con coating de baja emisividad). Ambos tipos de vidrios ya tienen buenas prestaciones en sí, según se aprecia en la tabla abajo, en la cual se ve al mismo tiempo que los tejidos metalizados aportan una mejora claramente superior a la del tejido sin metalizar.
Por otro lado, la importancia del uso de tejidos metalizados como instrumentos de control solar también se puede medir en Kw y toneladas de CO2.
Verosol demuestra sus propiedades llevando a cifras el ahorro energético y de emisiones de CO2 a través de estudios realizadas para proyectos reales en los que Verosol ha participado. En el caso que se expone a continuación, un edificio público sito en la Comunidad de Madrid, y dotado con más de 4.000 m2 de acristalamiento, se ha calculado tanto la posible reducción de consumo y emisiones, como el ahorro en términos de dinero que puede llegar a suponer la instalación de los screens metalizados Verosol.
En este caso, las cortinas instaladas se fabricaron con el tejido metalizado EnviroScreen 802 G3, certificado Cradle to Cradle, y se calculó el efecto de los estores metalizados en combinación con un acristalamiento Ipasol 62/29 de Interpane / AGC. Se trata de un acristalamiento con configuración de un cristal de 8 mm exterior, un espacio de 16 mm con Argon y un cristal interior de 8mm. Este acristalamiento tiene un valor-G de 0,30 (30%), un valor U de 1,0 W/m2K y una transmisión lumínica de 60%.
Metodología
Los cálculos se realizaron teniendo en cuenta el flujo de energía en el acristalamiento, es decir, el flujo de energía debido a las ganancias de calor solar y térmicos a través de las ventanas. No se considera el comportamiento de los usuarios, ni el consumo de energía procedente de instalaciones eléctricas u ordenadores. En este estudio se asume que toda la energía solar que penetra al interior a través del acristalamiento, o la combinación de acristalamiento + cortina, tiene que ser compensada, así como las pérdidas de calor en situación invernal.
Los datos de partida son:
Junto a la valoración económica del ahorro, el estudio indica otros beneficios derivados del tejido metalizado de Verosol como que la reducción del consumo energético contribuye a la sostenibilidad, evitando que 73.672 kg de CO2 se emitan a la atmósfera. Asimismo, hay que tener en cuenta, (en el estudio no se han considerado) otra serie de elementos que influyen en el confort del espacio de trabajo, como es la posibilidad de trabajar con luz natural, tener visión exterior y evitar el deslumbramiento. El acristalamiento por si solo cuenta con una transmisión lumínica del 60%, y para un confort visual para poder realizar tareas de oficina y trabajo en ordenador, se considera que esta transmisión lumínica se tiene que disminuir como máximo al 5%.
Resultados y datos obtenidos
Tejido metalizado EnviroScreen: ventajas económicas
Dotado con una gran capacidad de reflexión de la radiación solar -hasta un 74%- el tejido EnviroScreen, facilita la salida de esta a través de la ventana y evita que llegue al interior del edificio, disminuyendo así de forma considerable la ganancia solar. El índice de ganancia solar, el valor G, se rebaja de los 0,30 (30%) del vidrio solo, a 0,12 (12%) para la combinación de vidrio con Verosol. O sea, una bajada del 60% en la entrada de radiación solar.
Para el edificio en cuestión, ubicado en Madrid y con casi 4000 m2 de acristalamiento, principalmente en las fachadas este y oeste, los resultados del cálculo eran los siguientes, definiendo el Valor G: índice del porcentaje de la radiación solar total que incide en el acristalamiento (=100%) entra en la estancia a través del cristal solo, o la combinación cristal + cortina (=Gtot):
Así se desprende que el máximo nivel de ahorro en base a la disminución de la ganancia solar será -15.295€ teniendo en cuenta una tarifa de €0.12 / khW- y comparando la situación de las ventanas sin cortinas con la situación de ventanas con cortinas metalizadas EnviroScreen. Aquí podemos añadir el ahorro en base a la disminución del flujo de calor a través del cristal por las diferencias de temperatura dentro y fuera del edificio tanto en invierno como en verano, o sea el ahorro por mejor aislamiento que ofrece la instalación de la cortina metalizada, que se ha calculado en unos € 2000, = en base a la reducción en 0,3 W/m2K del valor U para una totalidad de casi 4000m2 de acristalamiento.
Tejido metalizado EnviroScreen: ventajas medioambientales
Junto a la variable del ahorro económico, el uso de estas soluciones también presenta ventajas que redundan en la sociedad, evitando la emisión de 73.672 kg de CO2 a la atmósfera cuando se usa el tejido EnviroScreen.
Este ahorro de energía, así como de emisiones de CO2 a la atmósfera se plantean como dos buenos indicadores a la hora de realizar un estudio energético pormenorizado del edificio, ya que se incluyen como factores diferenciables fomentando un uso más responsable de la energía, como podría ser cualquier el empleo de un sistema de calefacción a base de un combustible más eficiente.
Con independencia de estos indicadores, los tejidos metalizados Verosol son ignífugos según los estándares internacionales pertinentes, habiendo conseguido la certificación Cradle to Cradle por su sostenibilidad con la salud, con el medio ambiente (agua y energía), por su capacidad de reutilización y su responsabilidad social corporativa.
Y, por lo que se refiere a los edificios y su ahorro energético, este tejido metalizado cuenta con la certificación LEED, Leadership in Energy&Environmental Design, que mide aspectos tan decisivos como la calidad del ambiente interior y los materiales y los recursos empleados para conseguirlo.
Según el estándar LEED ideado en USA en 1998, un edificio que posee esta certificación significa que está reduciendo entre el 30 % y el 70% el consumo de la energía, el 35% las emisiones de CO2 y del 30% al 50% el uso de agua.