Aislamiento de edificios

Métodos para minimizar la transferencia de calor en construcciones.

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Aplicación de aislamiento común dentro de un apartamento en Mississauga , Ontario

Aislamiento de lana mineral

El aislamiento de edificios es cualquier objeto en un edificio utilizado como aislamiento para cualquier propósito. Si bien la mayor parte del aislamiento en los edificios es para fines térmicos , el término también se aplica al aislamiento acústico , el aislamiento contra incendios y el aislamiento contra impactos (por ejemplo, para las vibraciones causadas por aplicaciones industriales). A menudo , se elegirá un material aislante por su capacidad para realizar varias de estas funciones a la vez.

El aislamiento es una importante inversión económica y medioambiental para los edificios. Al instalar aislamiento, el edificio utiliza menos energía para calefacción y refrigeración y los ocupantes experimentan menos variabilidad térmica. La modernización de edificios con más aislamiento es una táctica importante de mitigación del cambio climático , especialmente en geografías donde la producción de energía es intensiva en carbono. ^{[1] [2]} Los gobiernos y las empresas de servicios públicos locales y nacionales a menudo tienen una combinación de incentivos y regulaciones para fomentar los esfuerzos de aislamiento en edificios nuevos y renovados como parte de los programas de eficiencia para reducir el uso de energía de la red y sus impactos ambientales y costos de infraestructura relacionados.

Aislamiento térmico

La definición de aislamiento térmico

El aislamiento térmico generalmente se refiere al uso de materiales de aislamiento apropiados y adaptaciones de diseño para que los edificios reduzcan la transferencia de calor a través del cerramiento para reducir la pérdida y la ganancia de calor . ^[3] La transferencia de calor se debe a la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior. ^{[3] El} calor puede transferirse por conducción, convección o radiación. La tasa de transmisión está estrechamente relacionada con el medio de propagación. ^[3]El calor se pierde o se gana por transmisión a través de techos, paredes, pisos, ventanas y puertas. Esta reducción y adquisición de calor no suele ser bienvenida. No solo aumenta la carga en el sistema HVAC, lo que genera más desperdicio de energía, sino que también reduce el confort térmico de las personas en el edificio. El aislamiento térmico en los edificios es un factor importante para lograr el confort térmico de sus ocupantes. ^{[4] El} aislamiento reduce la pérdida o ganancia de calor no deseada y puede disminuir las demandas de energía de los sistemas de calefacción y refrigeración. No trata necesariamente de cuestiones de ventilación adecuada y puede afectar o no el nivel de aislamiento acústico. En un sentido estricto, el aislamiento puede referirse simplemente a los materiales de aislamiento empleados para reducir la pérdida de calor, como: celulosa , lana de vidrio., Lana de roca , poliestireno , espuma de uretano , vermiculita , perlita , fibra de madera , fibra de planta ( cannabis , lino , algodón , de corcho , etc.), reciclado algodón del dril de algodón , paja planta , fibra animal ( lana de oveja ), cemento , y la tierra o suelo, aislamiento reflectante (también conocido como barrera radiante ), pero también puede involucrar una variedad de diseños y técnicas para abordar los principales modos de transferencia de calor - materiales de conducción, radiación y convección.

La mayoría de los materiales de la lista anterior solo retienen una gran cantidad de aire u otros gases entre las moléculas del material. El gas conduce el calor mucho menos que los sólidos. Estos materiales pueden formar cavidades de gas, que pueden usarse para aislar el calor con una baja eficiencia de transferencia de calor. Esta situación también ocurre en el pelaje de los animales y las plumas de las aves, el pelo de los animales puede emplear la baja conductividad térmica de las pequeñas bolsas de gas, para lograr el propósito de reducir la pérdida de calor.

La efectividad del aislamiento reflectante (barrera radiante) se evalúa comúnmente por la reflectividad (emitancia) de la superficie con el espacio de aire orientado hacia la fuente de calor.

La efectividad del aislamiento a granel se evalúa comúnmente por su valor R , de los cuales hay dos: métrico (SI) (en unidades de K⋅W ⁻¹ ⋅m ² ) y el habitual en EE. UU. (En unidades de ° F · pie ² · h / BTU), siendo el primero 0,176 veces el segundo, o la cantidad recíproca la conductividad térmica o valor U WK ⁻¹ ⋅m ⁻² . Por ejemplo, en los EE. UU., Se recomienda que el estándar de aislamiento para áticos sea de al menos R-38 unidades de EE. UU. (Equivalente a R-6.7 o un valor U de 0.15 en unidades SI). ^[5] Las normas equivalentes en el Reino Unido son técnicamente comparables, el documento aprobado Lnormalmente requeriría un valor U promedio sobre el área del techo de 0.11 a 0.18 dependiendo de la antigüedad de la propiedad y el tipo de construcción del techo. Los edificios más nuevos deben cumplir con un estándar más alto que los construidos con versiones anteriores de las regulaciones. Es importante darse cuenta de que un solo valor R o valor U no tiene en cuenta la calidad de la construcción o los factores ambientales locales para cada edificio. Los problemas de calidad de la construcción pueden incluir barreras de vapor inadecuadas y problemas con la protección contra corrientes de aire. Además, las propiedades y la densidad del material aislante en sí son críticas. La mayoría de los países tienen algún régimen de inspecciones o certificación de instaladores aprobados para asegurarse de que se mantengan buenos estándares.

La historia del aislamiento térmico

La historia del aislamiento térmico no es tan larga en comparación con otros materiales, pero el ser humano es consciente de la importancia del aislamiento desde hace mucho tiempo. ^[6] En la época prehistórica, los seres humanos comenzaron su actividad de hacer refugios contra los animales salvajes y las inclemencias del tiempo, los seres humanos comenzaron su exploración del aislamiento térmico. ^{[6] [7]} Los pueblos prehistóricos construyeron sus viviendas utilizando materiales de pieles de animales , pieles y materiales vegetales como caña , lino y paja., estos materiales se utilizaron por primera vez como materiales de ropa, debido a que sus viviendas eran temporales, era más probable que usaran los materiales que usaban en la ropa, que eran fáciles de obtener y procesar. ^[6] Los materiales de pieles de animales y productos vegetales pueden contener una gran cantidad de aire entre las moléculas, lo que puede crear una cavidad de aire para reducir el intercambio de calor.

Más tarde, larga vida útil de los seres humanos y el desarrollo de la agricultura determinaron que necesitaban un lugar fijo de residencia, casas de tierra-protegidos , piedra casas y cuevas viviendas comenzaron a emerger. ^{[6] [7]} La alta densidad de estos materiales puede provocar un efecto de retardo en la transferencia térmica, lo que puede hacer que la temperatura interior cambie lentamente. Este efecto mantiene el interior de los edificios cálido en invierno y fresco en verano, también debido a que los materiales como la tierra o la piedra son fáciles de conseguir, este diseño es muy popular en muchos lugares como Rusia, Islandia, Groenlandia. ^[6]

Los materiales orgánicos fueron los primeros disponibles para construir un refugio para que las personas se protegieran de las malas condiciones climáticas y para ayudar a mantener el calor. ^[7] Pero los materiales orgánicos como la fibra animal y vegetal no pueden existir durante mucho tiempo, por lo que estos materiales naturales no pueden satisfacer la necesidad de aislamiento térmico a largo plazo de las personas. Entonces, la gente comenzó a buscar sustitutos que fueran más duraderos. ^{[7] [8]} En el siglo XIX, la gente ya no estaba satisfecha con el uso de materiales naturales para el aislamiento térmico, procesaron los materiales orgánicos y produjeron los primeros paneles aislantes. ^[7]Al mismo tiempo, comienzan a surgir más y más materiales artificiales, y se desarrolló una amplia gama de materiales artificiales de aislamiento térmico, por ejemplo, lana de roca, fibra de vidrio, espuma de vidrio y ladrillos huecos. ^[8]

La importancia del aislamiento térmico

El aislamiento térmico puede desempeñar un papel importante en los edificios, las grandes demandas de confort térmico dan como resultado una gran cantidad de energía consumida para la calefacción completa de todas las habitaciones. ^[9] Alrededor del 40% del consumo de energía se puede atribuir al edificio, consumido principalmente por calefacción o refrigeración. Un aislamiento térmico suficiente es la tarea fundamental que garantiza un ambiente interior saludable y contra daños a la estructura. También es un factor clave para lidiar con un alto consumo de energía, puede reducir el flujo de calor a través de la envolvente del edificio. Un buen aislamiento térmico también puede aportar los siguientes beneficios al edificio:

1. Prevención de daños en la construcción causados ​​por la formación de humedad en el interior de la envolvente del edificio. ^[9] El aislamiento térmico asegura que las temperaturas de la superficie de la habitación no caigan por debajo de un nivel crítico, lo que evita la condensación y la formación de moho. ^[9] Según los informes de daños a la construcción, el 12,7% y el 14% de los daños a la construcción fueron causados ​​por problemas de moho. ^[10] Si no hay suficiente aislamiento térmico en el edificio, la alta humedad relativa dentro del edificio conducirá a la condensación y finalmente dará lugar a problemas de moho. ^[10]

2. Producir un ambiente térmico confortable para las personas que viven en el edificio. ^{[9] Un} buen aislamiento térmico permite temperaturas suficientemente altas dentro del edificio durante el invierno, y también logra el mismo nivel de confort térmico al ofrecer una temperatura del aire relativamente baja en el verano. ^[11]

3. Reducir la entrada de energía de calefacción o refrigeración no deseada. El aislamiento térmico reduce el intercambio de calor a través de la envolvente del edificio, lo que permite que las máquinas de calefacción y refrigeración alcancen la misma temperatura del aire interior con menos aporte de energía. ^[12]

Planificación y ejemplos

La cantidad de aislamiento que debe tener una casa depende del diseño del edificio, el clima, los costos de energía, el presupuesto y las preferencias personales. Los climas regionales tienen diferentes requisitos. Los códigos de construcción a menudo establecen estándares mínimos para la seguridad contra incendios y la eficiencia energética, que pueden superarse voluntariamente en el contexto de la arquitectura sostenible para certificaciones ecológicas como LEED .

La estrategia de aislamiento de un edificio debe basarse en una cuidadosa consideración del modo de transferencia de energía y la dirección e intensidad en la que se mueve. Esto puede cambiar a lo largo del día y de una temporada a otra. Es importante elegir un diseño adecuado, la combinación correcta de materiales y técnicas de construcción para adaptarse a la situación particular.

En los Estados Unidos de América

Los requisitos de aislamiento térmico en los EE. UU. Siguen la norma ASHRAE 90.1, que es el estándar de energía de EE. UU. Para todos los edificios comerciales y algunos residenciales. ^{[13] La} norma ASHRAE 90.1 considera múltiples perspectivas, como prescriptiva, tipos de envolvente de edificios y presupuesto de costos de energía. Y la norma tiene algunos requisitos obligatorios de aislamiento térmico. ^[13] Todos los requisitos de aislamiento térmico en ASHRAE 90.1 están divididos por la zona climática, lo que significa que la cantidad de aislamiento necesario para un edificio está determinada por la zona climática en la que se ubica el edificio. Los requisitos de aislamiento térmico se muestran como valor R y el valor R de aislamiento continuo como segundo índice. ^[13]Los requisitos para los diferentes tipos de paredes (paredes con estructura de madera, paredes con estructura de acero y paredes de masa) se muestran en la tabla. ^[14]

Requisitos de valor R mínimo de aislamiento prescriptivo (° F · pie ² · h / BTU)

	Paredes con marco de madera		Paredes con estructura de acero		Paredes de masa
zona	No residencial	Residencial	No residencial	Residencial	No residencial	Residencial
1	13	13	13	13	NR	5.7
2	13	13	13	13 + 7.5	5.7	7,6
3	13	13	13 + 3.8	13 + 7.5	7,6	9.5
4	13	13 + 3.8	13 + 7.5	13 + 7.5	9.5	11,4
5	13 + 3.8	13 + 7.5	13 + 3.8	13 + 7.5	11,4	13,3
6	13 + 7.5	13 + 7.5	13 + 7.5	13 + 7.5	13,3	15,2
7	13 + 7.5	13 + 7.5	13 + 7.5	13 + 15,6	15,2	15,2
8	13 + 15,6	13 + 15,6	13 + 7.5	13 + 18,8	15,2	25,0

Para determinar si debe agregar aislamiento, primero debe averiguar cuánto aislamiento tiene ya en su hogar y dónde. Un auditor de energía para el hogar calificado incluirá una verificación de aislamiento como parte de rutina de una auditoría de energía para toda la casa . ^[15] Sin embargo, a veces puedes realizar una autoevaluación en ciertas áreas de la casa, como los áticos. Aquí, una inspección visual, junto con el uso de una regla, puede darle una idea de si puede beneficiarse de un aislamiento adicional. ^[dieciséis]

Una estimación inicial de las necesidades de aislamiento en los Estados Unidos puede ser determinada por el Departamento de Energía de EE.UU. código postal calculadora de aislamiento .

Rusia

En Rusia , la disponibilidad de gas abundante y barato ha provocado un consumo de energía mal aislado, sobrecalentado e ineficiente. El Centro Ruso para la Eficiencia Energética descubrió que los edificios rusos se calientan demasiado o poco y, a menudo, consumen hasta un 50 por ciento más de calor y agua caliente de lo necesario. ^{[17] [18] El} 53 por ciento de todas las emisiones de dióxido de carbono (CO ₂ ) en Rusia se producen a través de la calefacción y la generación de electricidad para edificios. ^[19] Sin embargo, las emisiones de gases de efecto invernadero del antiguo bloque soviético todavía están por debajo de sus niveles de 1990. ^{[ cita requerida ]}

Los códigos de energía en Rusia comenzaron a establecerse en 1955, las normas y reglas mencionaron por primera vez el desempeño de la envolvente del edificio y las pérdidas de calor, y formaron normas para regular las características energéticas de la envolvente del edificio. ^[20] Y la versión más reciente del código de energía de Rusia (SP 50.13330.2012) se publicó en 2003. ^[20] Los códigos de energía de Rusia fueron establecidos por expertos de institutos gubernamentales u organizaciones no gubernamentales como ABOK. El código energético de Rusia se ha revisado varias veces desde 1955, las versiones de 1995 redujeron el agotamiento de energía por metro cuadrado para calefacción en un 20% y la versión 2000 se redujo en un 40%. ^[20] El código también tiene un requisito obligatorio sobre el aislamiento térmico de los edificios acompañado de algunas disposiciones voluntarias, principalmente centradas en la pérdida de calor de la carcasa del edificio.

Australia

Los requisitos de aislamiento térmico de Australia siguen el clima de la ubicación del edificio, la siguiente tabla son los requisitos mínimos de aislamiento basados ​​en el clima, que está determinado por BCA. ^[21] El edificio en Australia aplica aislamiento en techos, techos, paredes externas y varios componentes del edificio (como techos de veranda en climas cálidos, mamparos, pisos). ^{[22] Los} mamparos (sección de pared entre techos que se encuentran en diferentes alturas) deben tener el mismo nivel de aislamiento que los techos, ya que sufren los mismos niveles de temperatura. ^[23] Y las paredes externas del edificio de Australia deben estar aisladas para disminuir todo tipo de transferencia de calor. ^[24]Además de las paredes y los techos, el código de energía de Australia también requiere aislamiento para los pisos (no todos los pisos). ^[24] Los pisos de madera elevados deben tener alrededor de 400 mm de espacio libre al suelo por debajo de las vigas más bajas para proporcionar suficiente espacio para el aislamiento, y las losas de concreto, como las losas suspendidas y las losas sobre el suelo, deben aislarse de la misma manera.

Nivel mínimo de aislamiento del techo por clima - Templado frío; Alpine Reducir la pérdida de calor es la principal prioridad

Ubicaciones de ejemplo	Nivel mínimo de aislamiento (valor R total (m 2 K / W))
	Techo / Techo * [25]	Muro [25]
Melbourne, Vic	4.1	2.8
Canberra, ACT	4.1	2.8
Hobart, Tas	4.1	2.8
Mt Gambier, SA	4.1	2.8
Ballarat, Vic	4.1	2.8
Thredbo, Nueva Gales del Sur	6.3	3.8
* Estos niveles mínimos de aislamiento son más altos si su techo tiene un valor de absorbancia de la superficie superior de más de 0.4. [26] [ página necesaria ]

China

China tiene varios caracteres climáticos, que están divididos por áreas geográficas. ^[27] Como resultado, hay cinco zonas climáticas en China para identificar el diseño del edificio que incluye aislamiento térmico. (La zona muy fría, la zona fría, la zona de verano cálido y la zona de invierno frío, la zona de verano cálido e invierno cálido y la zona de invierno frío). ^[28]

Alemania

Alemania estableció sus requisitos de eficiencia energética de los edificios en 1977, y el primer código energético, la Ordenanza de ahorro de energía (EnEV), que se basó en el rendimiento del edificio se introdujo en 2002. ^[29] Y la versión de 2009 de la Ordenanza de ahorro de energía aumentó el mínimo Valores R del aislamiento térmico de la carcasa del edificio y requisitos introducidos para las pruebas de estanqueidad. ^[30] La Ordenanza de ahorro de energía (EnEV) de 2013 aclaró el requisito de aislamiento térmico del techo. Y mencionó que si no se cumplía con el techo, se necesitará aislamiento térmico en techos accesibles sobre las habitaciones con calefacción del piso superior. [El valor U debe ser inferior a 0,24 vatios / (m ² • K)] ^[30]

Holanda

El decreto de construcción (Bouwbesluit) de los Países Bajos establece una clara distinción entre la renovación de viviendas o las casas de nueva construcción. Las nuevas construcciones cuentan como viviendas completamente nuevas, pero también las nuevas incorporaciones y ampliaciones se consideran nuevas construcciones. Además, las renovaciones en las que se cambie o amplíe al menos el 25% de la superficie del edificio integral también se considerarán obra nueva. Por lo tanto, durante las renovaciones exhaustivas, existe la posibilidad de que la nueva construcción cumpla con los requisitos de aislamiento de los nuevos edificios de los Países Bajos. Si la renovación es de menor tamaño, se aplica la directiva de renovación. Ejemplos de renovación son el aislamiento posterior de una pared hueca y el aislamiento posterior de un techo inclinado contra el entablado del techo o debajo de las tejas. Tenga en cuenta que cada renovación debe cumplir con el valor Rc mínimo de 1.3 W / mK.Si el aislamiento actual tiene un valor de aislamiento más alto (el nivel obtenido legalmente), entonces este valor cuenta como un límite inferior.^[31]

Reino Unido

Los requisitos de aislamiento se especifican en las regulaciones de construcción y en Inglaterra y Gales, el contenido técnico se publica como documentos aprobados, el documento L define los requisitos térmicos y, si bien se establecen estándares mínimos, se puede permitir que los valores U de elementos como techos y paredes se intercambien. otros factores, como el tipo de sistema de calefacción en la evaluación del uso de energía de un edificio completo. Escocia e Irlanda del Norte tienen sistemas similares, pero las normas técnicas detalladas no son idénticas. Las normas se han revisado varias veces en los últimos años, lo que exige un uso más eficiente de la energía a medida que el Reino Unido avanza hacia una economía baja en carbono.

Tecnologías y estrategias en diferentes climas

Climas fríos

Estrategias en clima frío

Sección transversal del aislamiento del hogar.

En condiciones de frío, el objetivo principal es reducir el flujo de calor fuera del edificio. Los componentes de la envolvente del edificio (ventanas, puertas, techos, pisos / cimientos, paredes y barreras de infiltración de aire) son fuentes importantes de pérdida de calor; ^{[32] [33]} en una casa que de otro modo estaría bien aislada, las ventanas se convertirán en una fuente importante de transferencia de calor. ^[34] La resistencia a la pérdida de calor por conducción para acristalamientos simples estándar corresponde a un valor R de aproximadamente 0,17 m ² ⋅K⋅W ⁻¹ o más del doble que para un acristalamiento doble típico (en comparación con 2–4 m ² ⋅K⋅ W ⁻¹ para bloques de lana de vidrio ^[35]). Las pérdidas se pueden reducir mediante una buena climatización , aislamiento a granel y minimizando la cantidad de acristalamiento no aislante (en particular, no solar). La radiación térmica en interiores también puede ser una desventaja con los acristalamientos espectralmente selectivos (baja emisividad, baja emisividad ). Algunos sistemas de acristalamiento aislados pueden duplicar o triplicar los valores R.

Tecnologías en clima frío.

Los paneles de vacío y el aislamiento de la superficie de la pared de aerogel son dos tecnologías que pueden mejorar el rendimiento energético y la eficacia del aislamiento térmico de los edificios residenciales y comerciales en regiones de clima frío como Nueva Inglaterra y Boston. ^[36] En el pasado, el precio de los materiales de aislamiento térmico que mostraban un alto rendimiento de aislamiento era muy caro. ^[36]Con el desarrollo de la industria de materiales y el auge de las tecnologías científicas, han surgido cada vez más materiales de aislamiento y tecnologías de aislamiento durante el siglo XX, lo que nos brinda varias opciones para el aislamiento de edificios. Especialmente en las zonas de clima frío, se necesita una gran cantidad de aislamiento térmico para hacer frente a las pérdidas de calor provocadas por el clima frío (infiltración, ventilación y radiación). Hay dos tecnologías que vale la pena discutir:

Sistema de aislamiento exterior (EIFS) basado en paneles de aislamiento al vacío (VIP).

Los VIP son notables debido a su resistencia térmica ultra alta, ^[37] su capacidad de resistencia térmica es de cuatro a ocho veces mayor que la de los materiales aislantes de espuma convencionales, lo que conduce a un espesor más delgado del aislamiento térmico de la carcasa del edificio en comparación con los materiales tradicionales. Los VIP suelen estar compuestos por paneles centrales y recintos metálicos. ^[37] Los materiales comunes que se utilizan para producir paneles Core son sílice ahumada y precipitada, poliuretano de celda abierta (PU) y diferentes tipos de fibra de vidrio. Y el panel central está cubierto por la carcasa metálica para crear un entorno de vacío, la carcasa metálica puede garantizar que el panel central se mantenga en el entorno de vacío. ^[37] Aunque este material tiene un alto rendimiento térmico, aún mantiene un precio elevado en los últimos veinte años.

Aislamiento de superficies de paredes exteriores e interiores de aerogel.

El aerogel fue descubierto por primera vez por Samuel Stephens Kistle en 1931. ^[38] Es una especie de gel en el que la parte líquida se reemplaza por gas, en realidad está compuesto por un 99% de aire. ^[38] Este material tiene un valor R relativamente alto de alrededor de R-10 por pulgada, que es considerablemente más alto en comparación con los materiales de aislamiento de espuma plástica convencionales. Pero las dificultades en el procesamiento y la baja productividad limitan el desarrollo de Aerogeles, ^[38] el precio de costo de este material aún se mantiene en un nivel alto. Solo dos empresas en los Estados Unidos ofrecen el producto comercial Aerogel.

Climas cálidos

Estrategias en climas cálidos

En condiciones de calor, la mayor fuente de energía térmica es la radiación solar. ^[39] Esto puede ingresar a los edificios directamente a través de las ventanas o puede calentar la carcasa del edificio a una temperatura más alta que la ambiente, aumentando la transferencia de calor a través de la envolvente del edificio. ^{[40] [41]} El coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) ^[42] (una medida de la transmitancia de calor solar) de un acristalamiento simple estándar puede estar alrededor del 78-85%. La ganancia solar puede reducirse mediante la protección adecuada del sol, techos de colores claros , pinturas y revestimientos espectralmente selectivos (reflectantes del calor) y varios tipos de aislamiento para el resto de la envolvente. El acristalamiento con revestimiento especial puede reducir la SHGC a alrededor del 10%.Las barreras radiantes son muy eficaces para los espacios del ático en climas cálidos. ^[43] En esta aplicación, son mucho más efectivos en climas cálidos que en climas fríos. Para el flujo de calor descendente, la convección es débil y la radiación domina la transferencia de calor a través de un espacio de aire. Las barreras radiantes deben enfrentarse a un espacio de aire adecuado para que sean efectivas.

Si se emplea aire acondicionado refrigerante en un clima cálido y húmedo, es particularmente importante sellar la envolvente del edificio. La deshumidificación de la infiltración de aire húmedo puede desperdiciar una cantidad significativa de energía. Por otro lado, algunos diseños de edificios se basan en una ventilación cruzada efectiva en lugar de un aire acondicionado refrigerante para proporcionar enfriamiento por convección de las brisas predominantes.

Tecnologías en climas cálidos

En regiones de clima cálido y seco como Egipto y África, el confort térmico en el verano es la cuestión principal, casi la mitad del consumo de energía en el área urbana se agota por el sistema de aire acondicionado para satisfacer la demanda de confort térmico de las personas, muchos países en desarrollo en climas cálidos y secos La región sufre una escasez de electricidad en el verano debido al creciente uso de máquinas de refrigeración. ^[44] Se ha introducido una nueva tecnología llamada Cool Roof para mejorar esta situación. ^[45]En el pasado, los arquitectos utilizaron materiales de masa térmica para mejorar el confort térmico, el fuerte aislamiento térmico podría causar el efecto de retardo que podría ralentizar la velocidad de transferencia de calor durante el día y mantener la temperatura interior en un cierto rango (caliente y seco Las regiones climáticas suelen tener una gran diferencia de temperatura entre el día y la noche).

El techo frío es una tecnología de bajo costo basada en reflectancia solar y emisión térmica, que utiliza materiales reflectantes y colores claros para reflejar la radiación solar. ^{[44] [45]} La reflectancia solar y la emitancia térmica son dos factores clave que determinan el rendimiento térmico del techo, y también pueden mejorar la efectividad del aislamiento térmico ya que alrededor del 30% de la radiación solar se refleja en el cielo. ^[45] También se está considerando la forma del techo, el techo curvo puede recibir menos energía solar en comparación con las formas convencionales. ^{[44] [46]}Mientras tanto, el inconveniente de esta tecnología es obvio que la alta reflectividad causará incomodidad visual. Por otro lado, la alta reflectividad y emisión térmica del techo incrementará la carga de calefacción del edificio.

Orientación - diseño solar pasivo

Artículo principal: Diseño de edificios solares pasivos.

La ubicación óptima de los elementos del edificio (por ejemplo, ventanas, puertas, calentadores) puede desempeñar un papel importante en el aislamiento al considerar el impacto de la radiación solar en el edificio y las brisas predominantes. Los laminados reflectantes pueden ayudar a reducir el calor solar pasivo en graneros, garajes y edificios de metal.

Construcción

Consulte vidrio aislante y acristalamiento cuádruple para obtener información sobre las ventanas.

Envolvente del edificio

La envolvente térmica define el espacio acondicionado o habitable en una casa. El ático o el sótano pueden o no estar incluidos en esta área. La reducción del flujo de aire de adentro hacia afuera puede ayudar a reducir significativamente la transferencia de calor por convección. ^[47]

Asegurar una baja transferencia de calor por convección también requiere atención a la construcción de edificios ( climatización ) y la correcta instalación de materiales aislantes. ^{[48] [49]}

Cuanto menos flujo de aire natural ingrese a un edificio, más ventilación mecánica se requerirá para apoyar la comodidad humana. La alta humedad puede ser un problema importante asociado con la falta de flujo de aire, causando condensación , materiales de construcción podridos y fomentando el crecimiento microbiano como moho y bacterias . La humedad también puede reducir drásticamente la eficacia del aislamiento al crear un puente térmico (ver más abajo). Los sistemas de intercambio de aire se pueden incorporar activa o pasivamente para abordar estos problemas.

Puente térmico

Los puentes térmicos son puntos en la envolvente del edificio que permiten que se produzca la conducción de calor. Dado que el calor fluye por el camino de menor resistencia, los puentes térmicos pueden contribuir a un rendimiento energético deficiente. Un puente térmico se crea cuando los materiales crean un camino continuo a través de una diferencia de temperatura, en el que el flujo de calor no se interrumpe por el aislamiento térmico. Los materiales de construcción comunes que son malos aislantes incluyen vidrio y metal .

El diseño de un edificio puede tener una capacidad limitada de aislamiento en algunas áreas de la estructura. Un diseño de construcción común se basa en muros de postes, en los que los puentes térmicos son comunes en los postes y vigas de madera o acero , que generalmente se sujetan con metal. Las áreas notables que generalmente carecen de suficiente aislamiento son las esquinas de los edificios y las áreas donde se ha quitado o desplazado el aislamiento para dejar espacio para la infraestructura del sistema, como cajas eléctricas (enchufes e interruptores de luz), plomería, equipos de alarma contra incendios, etc.

Los puentes térmicos también se pueden crear mediante una construcción descoordinada, por ejemplo, cerrando partes de las paredes externas antes de que estén completamente aisladas. La existencia de huecos inaccesibles dentro de la cavidad de la pared que están desprovistos de aislamiento puede ser una fuente de puentes térmicos.

Algunas formas de aislamiento transfieren el calor más fácilmente cuando están húmedas y, por lo tanto, también pueden formar un puente térmico en este estado.

La conducción de calor se puede minimizar mediante cualquiera de las siguientes acciones: reduciendo el área de la sección transversal de los puentes, aumentando la longitud del puente o disminuyendo el número de puentes térmicos.

Un método para reducir los efectos del puente térmico es la instalación de una placa de aislamiento (por ejemplo, placa de espuma EPS XPS, placa de fibra de madera, etc.) sobre la pared exterior exterior. Otro método consiste en utilizar un marco de madera aislada para una rotura térmica dentro de la pared. ^[50]

Instalación

Aislar los edificios durante la construcción es mucho más fácil que reacondicionarlos, ya que generalmente el aislamiento está oculto y algunas partes del edificio deben deconstruirse para llegar a ellas.

Materiales

Artículo principal: Materiales aislantes para la construcción

Básicamente, existen dos tipos de aislamiento de edificios: aislamiento a granel y aislamiento reflectante. La mayoría de los edificios utilizan una combinación de ambos tipos para formar un sistema de aislamiento total del edificio. El tipo de aislamiento utilizado se adapta para crear la máxima resistencia a cada una de las tres formas de transferencia de calor del edificio: conducción, convección y radiación.

La clasificación de los materiales de aislamiento térmico

Según tres formas de intercambio de calor, la mayoría de los aislamientos térmicos que utilizamos en nuestro edificio se pueden dividir en dos categorías: aislantes conductivos y convectivos y barreras térmicas radiantes. Y hay clasificaciones más detalladas para distinguir entre diferentes materiales. Muchos materiales de aislamiento térmico funcionan creando una pequeña cavidad de aire entre las moléculas, esta cavidad de aire puede reducir en gran medida el intercambio de calor a través de los materiales. Pero hay dos excepciones que no utilizan la cavidad de aire como elemento funcional para evitar la transferencia de calor. Uno es el aislamiento térmico reflectante, que crea un gran espacio aéreo al formar una barrera de radiación al colocar una lámina de metal en un lado o en ambos lados, este aislamiento térmico reduce principalmente la transferencia de calor por radiación.Aunque la lámina de metal pulido adherida a los materiales solo puede evitar la transferencia de calor por radiación, su efecto para detener la transferencia de calor puede ser dramático. Otro aislamiento térmico que no aplica cavidad de aire es el aislamiento al vacío, los paneles aislados al vacío pueden detener todo tipo de convección y conducción y también pueden mitigar en gran medida la transferencia de calor por radiación. Pero la eficacia del aislamiento por vacío también está limitada por el borde del material, ya que el borde del panel de vacío puede formar un puente térmico que conduce a una reducción de la eficacia del aislamiento por vacío. La eficacia del aislamiento por vacío también está relacionada con el área de los paneles de vacío.Los paneles aislados al vacío pueden detener todo tipo de convección y conducción y también pueden mitigar en gran medida la transferencia de calor por radiación. Pero la eficacia del aislamiento por vacío también está limitada por el borde del material, ya que el borde del panel de vacío puede formar un puente térmico que conduce a una reducción de la eficacia del aislamiento por vacío. La eficacia del aislamiento por vacío también está relacionada con el área de los paneles de vacío.Los paneles aislados al vacío pueden detener todo tipo de convección y conducción y también pueden mitigar en gran medida la transferencia de calor por radiación. Pero la eficacia del aislamiento por vacío también está limitada por el borde del material, ya que el borde del panel de vacío puede formar un puente térmico que conduce a una reducción de la eficacia del aislamiento por vacío. La eficacia del aislamiento por vacío también está relacionada con el área de los paneles de vacío.La eficacia del aislamiento por vacío también está relacionada con el área de los paneles de vacío.La eficacia del aislamiento por vacío también está relacionada con el área de los paneles de vacío.

Aisladores conductivos y convectivos

Los aislantes a granel bloquean la transferencia de calor por conducción y el flujo convectivo dentro o fuera de un edificio. Cuanto más denso sea un material, mejor conducirá el calor. Debido a que el aire tiene una densidad tan baja, el aire es un conductor muy pobre y, por lo tanto, es un buen aislante. El aislamiento para resistir la transferencia de calor por conducción utiliza espacios de aire entre las fibras, espuma interior o burbujas de plástico y en cavidades de edificios como el ático. Esto es beneficioso en un edificio con calefacción o refrigeración activa, pero puede ser una desventaja en un edificio con refrigeración pasiva; Se necesitan disposiciones adecuadas para la refrigeración por ventilación o radiación ^[51] .

Materiales aislantes fibrosos

Los materiales fibrosos están formados por fibras de diámetro diminuto que distribuyen uniformemente el espacio aéreo. ^[52] Los materiales comúnmente utilizados son sílice, vidrio, lana de roca y lana de escoria. La fibra de vidrio y la lana mineral son dos materiales aislantes más utilizados en este tipo.

Materiales de aislamiento celular

El aislamiento celular está compuesto por pequeñas celdas que están separadas entre sí. ^[52] Los materiales comúnmente celulares son vidrio y plástico espumado como poliestireno, poliolefina y poliuretano.

Barreras de calor radiante

Artículo principal: Barrera radiante

Las barreras radiantes funcionan junto con un espacio de aire para reducir la transferencia de calor radiante a través del espacio de aire. El aislamiento radiante o reflectante refleja el calor en lugar de absorberlo o dejarlo pasar. Las barreras radiantes se utilizan a menudo para reducir el flujo de calor hacia abajo, porque el flujo de calor hacia arriba tiende a estar dominado por la convección. Esto significa que para áticos, techos y techos, son más efectivos en climas cálidos. ^[41] También tienen un papel en la reducción de las pérdidas de calor en climas fríos. Sin embargo, se puede lograr un aislamiento mucho mayor mediante la adición de aislantes a granel (ver arriba).

Algunas barreras radiantes son espectralmente selectivas y reducirán preferentemente el flujo de radiación infrarroja en comparación con otras longitudes de onda. Por ejemplo, las ventanas de baja emisividad (low-e) transmitirán luz y energía infrarroja de onda corta al interior de un edificio, pero reflejarán la radiación infrarroja de onda larga generada por el mobiliario interior. De manera similar, las pinturas especiales que reflejan el calor pueden reflejar más calor que la luz visible, o viceversa.

Los valores de emisividad térmica probablemente reflejan mejor la eficacia de las barreras radiantes. Algunos fabricantes citan un valor R 'equivalente' para estos productos, pero estas cifras pueden ser difíciles de interpretar, o incluso engañosas, ya que las pruebas del valor R miden la pérdida total de calor en un laboratorio y no controlan el tipo de pérdida de calor responsable de el resultado neto (radiación, conducción, convección). ^{[ cita requerida ]}

Una película de suciedad o humedad puede alterar la emisividad y, por tanto, el rendimiento de las barreras radiantes.

Aislamiento ecológico

El aislamiento ecológico es un término utilizado para aislar productos con un impacto medioambiental limitado . El enfoque comúnmente aceptado para determinar si un producto de aislamiento, pero de hecho, cualquier producto o servicio es ecológico, es realizar una evaluación del ciclo de vida (LCA). Varios estudios compararon el impacto ambiental de los materiales aislantes en su aplicación. La comparación muestra que lo más importante es el valor de aislamiento del producto que cumple con los requisitos técnicos para la aplicación. Solo en un paso de segundo orden se vuelve relevante una diferenciación entre materiales. El informe encargado por el gobierno belga a VITO ^[53]es un buen ejemplo de tal estudio. Una forma valiosa de representar gráficamente tales resultados es mediante un diagrama de araña .

Ver también

• Aislamiento térmico
• Valor R (aislamiento) : incluye una lista de aislamientos con valores R
• Aislamiento de paredes externas
• Masa térmica

Materiales

• Materiales aislantes para edificios
• Película aislante para ventanas
• Aislante de lana
• Lana mineral
• Embalaje (cortafuegos)
• Greensulate
• Acristalamiento aislado
• Acristalamiento cuádruple

Diseño

• Techo fresco
• Techo verde
• Casa pasiva
• Edificio con calefacción cero
• Edificio de energía cero
• Superaislamiento
• Edificio de bajo consumo energético
• Diseño solar pasivo
• Diseño de edificios solares pasivos

Construcción

• Construcción de edificio
• Envoltura de construccion
• Rendimiento del edificio
• Modernización de energía profunda
• Climatización

Otro

• Condensación
• Eliminador de corrientes de aire
• HVAC
• Ventilación

Referencias

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39. En latitudes inferiores a 45 grados, la insolación invernalrara vez cae por debajo de 1kWh / m ² / día y puede elevarse por encima de 7kWh / m ² / día durante el verano. (Fuente: www.gaisma.com) En comparación, la potencia de salida de un radiador de barra doméstico promedio es de aproximadamente 1 kW. Por lo tanto, la cantidad de radiación térmica que cae sobre unacasa de200 m ² podría variar entre 200-1400 calentadores domésticos funcionando continuamente durante una hora.
40. re-radiación de calor en el espacio del techo durante el verano puede hacer que la temperatura del sol-aire alcance los 60 ^° C ^o
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53. "Visión de la tecnología para un mundo mejor" . vito.be .

Enlaces externos

Wikilibros tiene un libro sobre el tema: Hágalo usted mismo / House_insulation

• Consejos para seleccionar el aislamiento del techo
• "Recursos sobre la historia del aislamiento" . solarhousehistory.com.