Comportamiento térmico de cubiertas en los edificioscubierta plana invertida y cubierta inundada. Análisis comparativo y propuesta de soluciones alternativas para la mejora de la eficiencia energética

Resumen

Una de las alternativas de disponer de energía en los momentos de necesidad, es acumulándola, lo que permite repartir la energía a lo largo de los periodos de consumo y evitar los golpes térmicos que se producen en los momentos de captación. El modo óptimo de acumulación de energía es la propia masa edificatoria, y la inercia térmica su consecuencia. La adopción de la cubierta plana invertida como solución constructiva habitual a través del Movimiento Moderno, y la tendencia a minorar el coste de ejecución de las obra, han supuesto una enorme reducción de masa térmica en las cubiertas, y una consiguiente falta de inercia térmica con que amortiguar el efecto de la onda térmica. Soluciones constructivas como las cubiertas inundadas de agua, en climatologías que permiten su aplicación, suponen un incremento importante de inercia térmica. Reducen la onda térmica producida en la temperatura interior de los edificios, con un considerable aumento de confort y reducción de consumos energéticos La metodología empleada en la presente investigación, organiza la información y el análisis de los datos en cuatro fases. En primer lugar se realiza un estudio teórico de la cubierta, de los fundamentos físicos sobre la transmisión de calor en elementos planos multicapas en régimen transitorio, de la legislación en materia de eficiencia energética y del confort térmico: -Breve introducción al elemento constructivo de la cubierta: concepto y recorrido por las tipologías a lo largo de la historia. -Se describen las exigencias generales de las cubiertas, y se describe la clasificación de las mismas en función de su comportamiento higrotérmico -Se explican los conceptos básicos sobre la transmisión de calor en elementos planos multicapas en régimen transitorio y la propiedad de la inercia térmica en materiales y elementos constructivos -Antecedentes y la estado actual de la normativa referente a la eficiencia energética a nivel europeo y su transposición a la legislación española -Se definen los parámetros del bienestar en el ambiente interior de los espacios arquiectónicos En segundo lugar se describen y caracterizan los dos casos objeto de monitorización y análisis: cubierta plana invertida y cubierta inundada. Se establecen además las bases generales de la toma de datos in-situ, el análisis teórico y las simulaciones energéticas particularizadas para una sección tipo de cubierta. En tercer lugar se analizan las dos cubiertas monitorizadas según los valores obtenidos del análisis experimental, teórico y simulado, mediante los programas informáticos DesignBuilder y la herramienta unificada LIDER-CALENER. Esta fase comprende el análisis teórico-Experimental: -Introducción de los contenidos -Se describe el sistema de monitorización de ambas cubiertas, los equipos utilizados, la calibración de los sensores, el proceso de ejecución, y los datos obtenidos. -Se analiza el comportamiento térmico teórico (transmisión de calor en elementos planos multicapas en régimen transitorio) de las dos secciones de cubierta monitorizadas. Se comparan los datos obtenidos en el proceso de monitorización con los valores obtenidos de forma teórica. -Se describen y analizan, tanto para la cubierta plana invertida como para la cubierta inundada, los parámetros relacionados con la inercia térmica. -Se procede a la simulación energética mediante los programas informáticos DesignBuilder y la herramienta unificada LIDER-CALENER Por último y partiendo de las dos cubiertas originales monitorizadas, se proponen una serie de secciones constructivas alternativas a las cubiertas iniciales, variando en ellas la posición del aislamiento térmico y su capa de acabado. El objetivo es evaluar la inercia térmica de la cubierta plana invertida y la cubierta inundada y sus soluciones alternativas propuestas. Para ello se realiza un análisis teórico de las prestaciones térmicas y una simulación de cada cubierta propuesta. Del análisis de los datos obtenidos, se puede extraer que la inercia térmica es el resultado de la combinación de parámetros complejos. A fin de tener un comportamiento dinámico adecuado, la correcta combinación de todos los parámetros debe de ser la apropiada sin ser necesario que adopten valores de máximo rendimiento. De las cubiertas analizadas en la presente tesis, la sección que mejor refleja esta combinación de parámetros dinámicos y en consecuencia mejor comportamiento tiene en términos de demanda energética y confort térmico, es la cubierta plana convencional acabada con una lámina de agua de 20 cm de espesor.