Masa térmica en viviendas: guía práctica de dimensionamiento

Abstract

Durante los últimos años fue creciendo en importancia la idea de que es imposible diseñar edificios energéticamente eficientes utilizando un enfoque basado exclusivamente en el nivel de aislación de la envolvente, puesto que no se consideran los efectos dinámicos de los materiales. Por ejemplo, dos muros con idéntica resistencia térmica pero hechos de distintos materiales, pueden tener una distribución de temperatura interior muy diferente dependiendo la ubicación y masa térmica de sus capas constitutivas. Esto se debe a que la resistencia y transmitancia térmicas son, en realidad, representaciones simplificadas en estado (cuasi) estacionario de la transferencia de calor de la envolvente edilicia, por lo que no tienen en cuenta el comportamiento dinámico de dicha envolvente. En rigor, la transferencia de calor en la envolvente es dinámica debido a la variabilidad climática y al aporte de los usuarios, que cambian constantemente a lo largo del día. En esta situación dinámica, la masa térmica de los elementos no sólo es una resistencia al flujo de calor, sino que también puede absorber, acumular y devolver el calor al ambiente, dependiendo de la diferencia de temperatura que exista con el entorno. Por esto se dice que la masa térmica es capaz de moderar la amplitud térmica interior.La cantidad de energía que la envolvente puede acumular o devolver al espacio depende de sus propiedades térmicas (densidad, conductividad térmica y calor específico), de su ubicación, del clima, y del uso del edificio, entre otros factores. Especialmente en climas con grandes amplitudes de temperatura, la inercia térmica de un edificio puede tener un impacto significativo en los flujos de calor y, en verano, reducir el riesgo de sobrecalentamiento. Sin embargo, la inclusión de masa térmica no es siempre beneficiosa con respecto al confort y a la reducción del consumo de energía. Su cuantificación y diseño es parte de la labor de los proyectistas. Por su parte, el uso de masa térmica no es una solución para alcanzar el confort térmico en sí misma, sino una estrategia utilizada como parte de un sistema de diseño holístico de la vivienda que incluye aislación térmica, infiltraciones de aire, ventilación, patrón de ocupación y otros factores intrínsecamente dinámicos. Su abordaje completo se realiza por simulación térmica transitoria, una herramienta fundamental en las últimas etapas del proceso de diseño, aunque el uso de modelos de simulación térmica no siempre es un recurso fácilmente disponible por la comunidad técnica general.En tal sentido, con el propósito de asistir a profesionales dedicados al diseño y proyecto de viviendas con criterios de eficiencia energética con un método sencillo de predimensionamiento para aprovechar eficientemente la masa térmica de la envolvente, el Instituto de Energías No Convencionales (INENCO-CONICET) de la Universidad Nacional de Salta desarrolló, a encomienda del Instituto del Cemento Portland Argentino, la guía técnica que se presenta en esta sección. El modelo de evaluación está diseñado para su aplicación en viviendas de uso permanente, con enfoque en el aprovechamiento de la masa térmica en la estación fría en relación a su capacidad de absorber la energía solar proveniente de las áreas vidriadas, permitiendo una estimación rápida del área de acumulación necesaria para mantener las fluctuaciones de la temperatura interior dentro de un rango razonable (<5°C). Para el predimensionamiento se sigue una secuencia de unos pocos pasos, basados en el uso de datos obtenidos de tablas y gráficos, con algunos parámetros geométricos y dimensionales de la edificación por construir, así como de características de la composición de los elementos que integran la envolvente térmica de la vivienda.Cabe señalar que esta nueva realización del ICPA se enmarca en nuestro compromiso en la difusión y concreción de los Objetivos para el Desarrollo Sostenible (ODS) de las Naciones Unidas (ODS), entre los que se plantea como meta duplicar la tasa mundial de mejora de la eficiencia energética en las edificaciones al año 2030.