Manual energètic de cobertes COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA COL·LECCIÓ MANUALS D’ENERGIA - 5 Col·lecció Manuals d’Energia / Manual d’Auditoria energètica / 3. Marc normatiu i context Col·lecció manuals d’energia 1. Manual d’auditoria energètica 2. Manual d’energia solar tèrmica 3. Manual d’energia solar fotovoltaica 4. Manual energètic de façanes 5. Manual energètic de cobertes 2 CAATEEB Manual energètic de cobertes Joan Olona i Casas Mireia Bosch i Prat Arquitectes tècnics (capítol 1) Josep Solé i Bonet Arquitecte tècnic (capítols 2 a 10) Amb la col·laboració i suport de: Jonathan Garcia. Director de l’àrea tècnica del CAATEEB Coordinació continguts: Jordi Marrot. Rehabilitació i Medi Ambient, CAATEEB Disseny i maquetació: Lluís Mestres Disseny Gràfic, S.L. © 2020, dels autors de l’obra © 2020, Col·legi d’Aparelladors, Arquitectes Tècnics i Enginyers d’Edificació de Barcelona CC BY NC ND Aquesta obra està sota llicència de: Creative Commons CC BY-NC-ND 4.0 http:// creativecommons.org 1a edició, gener 2020 ISBN: 978-84-15195-11-5 Índex 1. Introducció 9 2. Introducció històrica 15 3. Conceptes tècnics fonamentals 49 La transferència de calor Que és un material d’aïllament? Característiques tèrmiques dels productes Conductivitat tèrmica Resistència tèrmica Característiques tècniques dels aïllants Característiques higrotèrmiques Permeabilitat al vapor d’aigua (δ) Resistència a la difusió del vapor (Z) Comportament en cas d’incendi Reacció al foc Característiques mecàniques Resistència a compressió Deformació sota càrrega i temperatura Fluència Resistència a tracció perpendicular a las cares Compressibilitat Característiques relacionades amb l’aigua Absorció d’aigua per immersió parcial Absorció d’aigua per immersió total Absorció d’aigua per difusió Característiques acústiques Rigidesa dinàmica Resistència especifica al flux d’aire Absorció acústica Característiques de durabilitat Resistència a gel i desgel Normes europees per els productes manufacturats Codi de designació dels productes d’aïllament Exemples d’expressió del codi de designació CE 5 51 52 52 52 56 59 60 60 61 63 63 66 66 67 68 69 70 71 71 72 73 74 74 75 76 77 77 78 79 80 Índex 4. Productes aïllants 83 Principals productes aïllants Llana mineral de vidre (GW) Poliestirè expandit (EPS) Poliestirè extrudit (XPS) Llana de roca (SW) Poliuretà conformat (PUR / PIR). Poliuretà conformat en fàbrica Llanes minerals insuflades (MW blowing wool). Poliuretà projectat PUR in situ Altres productes aïllants Aglomerat de suro (ICB) Vidre cel·lular (CG) Llanes vegetals (VW) Enfeltrats tèxtils Aglomerats i llanes de fibres de fusta (WW y WF) Films reflectors Productes amb prestacions aïllants Blocs de formigó cel·lular Morters amb àrids alleugerits Blocs multialveolars de ceràmica Resum de les característiques tèrmiques dels productes estudiats 85 86 90 94 97 101 104 106 109 109 109 110 111 111 111 113 113 114 114 115 5. Característiques ambientals dels productes aïllants 117 6. Cost dels productes aïllants 129 Productes per a l’aïllament de cobertes. Cost de l'aïllant instal·lat (aïllament sota càrrega) 7. Dimensionament de l’aïllament 134 135 Predimensionament ràpid de l’aïllament Selecció del material d’aïllament en funció de l’aplicació 6 137 139 Índex 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Aïllament de cobertes planes/inclinades per l'interior Descripció genèrica Principi físic Principi tecnològic Criteris d’aplicació Codi de designació CE Avantatges Limitacions Anàlisi de viabilitat Dades de partida Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d'altres estalvis Avaluació econòmica Aïllament de cobertes planes per l'exterior Descripció genèrica Principi físic Principi tecnològic Criteris d’aplicació Codi de designació CE Avantatges Limitacions Anàlisi de viabilitat Dades de partida del cas concret en règim convencional Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d'altres estalvis Avaluació econòmica Aïllament de teulades per l'exterior Descripció genèrica Principi físic Principi tecnològic Criteris d’aplicació Codi de designació CE Avantatges Limitacions Anàlisi de viabilitat Dades de partida del cas concret en règim convencional Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d'altres estalvis Criteri energètic (estalvi d'energia, reducció d'emissions associades) Avaluació econòmica 7 149 151 151 151 152 152 153 154 154 154 154 154 160 162 162 162 162 163 164 164 164 165 165 165 169 173 173 173 173 174 174 174 175 175 175 176 177 179 Índex 9. Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Metodologia per a l'avaluació tècnica i econòmica d’una proposta d’intervenció Introducció Criteris adoptats Criteri de confort per als usuaris Criteri d'estalvi energètic Criteri econòmic 183 185 185 185 186 188 192 10. Conclusions 197 Annexos 201 8 1. Introducció Col·lecció Manuals d’Energia / Manual d’Auditoria energètica / 3. Marc normatiu i context 10 CAATEEB 1. Introducció Rehabilitació en un canvi d’època Prop del 30% del consum d’energia final de país es produeix en edificis d’habitatges i serveis. Davant d’aquest elevat consum, com gairebé sempre, s’ha posat molta atenció en els edificis nous. Edificis NZEB, certificacions LEED, BREAM, DGNB o VERDE per a nova construcció... No obstant això, segons l’últim informe de manteniment del parc edificat residencial a España redactat pel CAATEEB, només el 12% dels edificis d’habitatges de Catalunya són posteriors a l’aparició del CTE. Gairebé el 40% dels edificis d’habitatges es van construir durant les dècades dels 60 i 70, en un moment de migració interna molt intensa i amb una emergència habitacional gegant. En conseqüència, disposem d’un percentatge alt del parc edificat envellit i construït amb certa precarietat per la urgència de construcció, on no es van aplicar les mesures tradicionals de construcció energètiques d’edificis i que té unes deficiències energètiques importants. L’ús de l’energia en el parc construït és ineficient i podria ser reduït substancialment entre un 20 i un 40%, depenent de la zona, el tipus d’edifici, el seu estat i el seu ús. Acotar el consum energètic i les emissions de CO2 mitjançant la rehabilitació energètica integral i eficient dels edificis construïts ha de ser un dels nostres reptes prioritaris. Nosaltres, com a responsables envers la societat del fet edificatori, hem de vehicular el nostre coneixement, compartir i col·laborar en la millora d’un disseny més eficient. Hem de posar èmfasi en l'adequació a les condicions del lloc i a les pautes culturals de les persones que han d’habitar o utilitzar l’edifici, actuant d’acord a les característiques geogràfiques, topogràfiques i climàtiques de l'emplaçament. 11 1. Introducció Analitzem la construcció tradicional, una construcció sincera de la qual encara podem aprendre moltíssim i utilitzar les seves lògiques: l'aprofitament o la protecció solar segons siguin les condicions d'irradiació i quantitat de lluentor del sol, les amplituds tèrmiques, els vents dominants, els règims de pluja, els escolaments de l'aigua de pluja, el control del soroll, etc. A la vegada definirà: el grau de compacitat, les orientacions, les estratègies d'il·luminació natural i les ventilacions, el disseny constructiu de l'envolupant apropiada; tot plegat acabarà desencadenant la composició, els materials a utilitzar, els sistemes constructius, el caràcter... L'arquitectura, la construcció i el disseny de la ciutat construïda requereixen avui de noves visions que entomin tots aquests condicionants, que cada vegada es tornaran més apressants, transcendint el mer maquillatge per a donar lloc a un cànon arquitectònic remodelat. El canvi d’època ens interpel·la a tots per trobar un llenguatge arquitectònic que doni resposta als gegantins desafiaments globals als quals ens enfrontem i les accions que estem disposats a realitzar per a afrontar-los, on la creativitat serà el medi per aconseguir-ho. Moltes de les mesures d’eficiència energètica en rehabilitació d’edificis redueixen l’impacte ambiental, així com milloren el confort tèrmic i acústic, i són econòmicament auto finançables a curt mig termini. La inversió es compensa amb la reducció del consum energètic en un període de temps. De les tres tipus de mesures d’eficiència energètica que hi podem aplicar en un edifici: passives, actives i de gestió, les que tenen una incidència més decisiva són les passives. D’una banda, parlem de l’aïllament de l’envolupant: façanes i cobertes. I d’altra banda de la millora dels forats de l’envolupant, a més incidència als forats 12 1. Introducció de façana ja que el percentatge de forats a coberta és molt reduït. També són importants les proteccions solars, així com la reducció de les infiltracions de l’aire i en menor transcendència, l’aïllament de les canonades. L’aïllament: quant, com i on Tota nova construcció o reforma d'una existent, o fabricació de parts per ser muntades, haurà de complir amb certes exigències entre les quals podríem destacar la de nivells mínims d'aïllament tèrmica en murs i sostres, verificant que els seus corresponents valors de K (transmitància tèrmica) siguin igual o menors als valors de K màxim admissible, tant per a les condicions d'hivern com per a les d'estiu. De tota manera, a la pràctica, per verificar les exigències de la norma, n'hi ha prou amb la simple incorporació d'un aïllant addicional de gruix segons la zona climàtica on ens trobem, en els murs tradicionals sense aïllament (siguin aquests de maó massís, blocs ceràmics buits estructurals, blocs de formigó, etc.). Des del punt de vista econòmic, aquesta és la porció de l'envolupant que pot requerir un cost addicional (a més del poc cost significatiu de l'aïllant), atès que suposa alguna solució complementària per a contenir o instal·lar l'aïllament tèrmic requerit. Com a diferència dels murs opacs els sostres inclinats (en la seva majoria amb cobertes de teula o rajola) contemplen en general una certa quantitat d'aïllament, el gruix d'aïllant que es necessita per a complir amb la majoria de les diferents situacions que contempla la normativa, no implica un sobrecost significatiu en aïllament ni en element constructiu addicional algun. El mateix passa amb les cobertes pesades tradicionals amb aïllament intermedi. En el cas 13 1. Introducció de la solució amb aïllament tèrmic superior (coberta invertida) d'un excel·lent comportament higrotèrmic, les llosetes sobre suports i junta oberta reemplacen les rajoles tradicionals d'acabat de la coberta, com el podria fer d'igual manera una deck, o fins i tot una coberta enjardinada. La incidència del cost de l'aïllament addicional és molt reduïda en una intervenció en l'envolupant. Cert és que la incidència és major, en particular, s'incrementa el cost amb l'elecció d'una fusteria de millor prestació (el que s'expressa en una major estanquitat i en el pas a un vidre aïllant), sobretot si l'original fos de molt baixa qualitat. Depenent finalment, i com és de suposar, de la grandària d'aquestes. No obstant això, tals sobrecostos poden ser ràpidament amortitzats, no només per la reducció de les despeses de funcionament en energia i, conseqüentment menors tarifes (els valors de les quals amb relació als costos de producció es troben encara avui significativament endarrerits), sinó a més, per una reducció del cost inicial d'equips de climatització per la menor potència requerida per a aconseguir similars condicions de confort. L'aïllament tèrmic, més que una despesa, és una rendible inversió a molt curt termini i una significativa aportació a la reducció del consum energètic i a la mitigació dels gasos d'efecte d'hivernacle. Jonathan Garcia i Salvador Director de l’àrea tècnica del CAATEEB 14 2. Introducció històrica 1. Introducció 16 Introducció històrica En la transformació de l’arquitectura de principis del segle XX, hi ha un debat sobre el fet constructiu i, per primera vegada, sobre la configuració de la coberta i la voluntat d’existència, o no, de la cambra d’aire. Aquest debat té un doble vessant, que va més enllà de l’estrictament tècnic. Suposa la possible substitució de la cambra d’aire de la coberta a la catalana. Jaume Rosell1 va demostrar que, a partir dels anys setanta del segle XVIII, comencen a aparèixer a Barcelona les inicialment anomenades cases d’escaleta, que signifiquen una transformació espacial i tècnica radical de l’arquitectura de l’habitatge, basada en una sèrie de canvis també en la seva construcció que conformarà el que a la llarga s’anomenarà construcció catalana i que podem resumir en tres punts fonamentals: 1. Accés independent per mitjà d’una caixa d’escala de dalt a baix que permetia entrar als pisos de cada replà. L’alçària del sostre disminuïa a cada planta, de baix cap a dalt, en una jerarquització que permetia distintes categories de llogaters, sempre preferents com més a prop estiguessin del carrer. 2. Substitució de la coberta per un terrat. La teulada i tota l’estructura de fusta que la suportava va ser canviada per un sostre pla, de manera que en disminuïa el volum i el pes. El nou terrat era un element comú al qual s’accedia a traves d’un badalot i estava construït amb una solera de tres gruixos de maó sobre un sostre de fusta, que, deixant un espai o sostremort que substituïa l’antiga golfa, se situava damunt del sostre de la darrera planta. 3. Substitució de les parets de pedra per parets de maó. El maó, esdevé una peça regular de mides i pes uniformes i amb un cost fix, cosa que el feia adequat per saber amb exactitud l’espai disponible i quan costaria la feina acabada. 1 ROSELL, Jaume: La construcció en l’arquitectura de Barcelona a finals del segle XVIII. Tesi doctoral dirigida per Pere Hereu. Barcelona: Universitat Politècnica de Catalunya, 1996. . 17 2. introducció històrica Cal entendre que en el cas d’aquest tipus d’edifici, el model es converteix en un estàndard, amb una construcció que: […] sorgia de les noves necessitats de la industrialització, havia estat enginyada per aquells mestres de cases barcelonins que havien crescut i s’havien organitzat com a lobby amb els beneficis de les obres militars de la primera meitat del segle2. Aquesta estandardització del procés suposa una metodologia constructiva per part de tots els agents de l’època que hi participen i… […] permetrà el seu ensenyament ordenat a les escoles —primer a l’Escola Especial de Mestres d’Obres i després a l’Escola d’Arquitectura—i que, finalment, s’incorporarà amb normalitat a les ordenances municipals. Tant és així que el vessant arquitectònic del procés queda reduït a un “problema només d’estil —neoclàssic, neogòtic, eclèctic o modernista”. Pel que fa a la normativa, cal identificar el que disposa l’ordenança municipal de 1856, ja que “consolida la cambra ventilada sota el terrat, que havia de disposar d’una alçada mínima entre sostres de 0,6 m”. Més tard, les ordenances municipals que s’aprovaran l’any 1891 permetran que la cambra d’aire del terrat tingui una alçària de 0,4 a 1,2 m. Aquesta qüestió, posteriorment, serà motiu de debat en el si del GATCPAC, que finalment proposarà un canvi en la normativa que permeti substituir la cambra per aïllament per tal de poder guanyar alçada reguladora. En una concepció general, cal identificar els canvis rellevants en les noves voluntats constructives del moviment modern ja detallades en les influències que van tenir en l’àmbit internacional i que, pel que fa a la coberta, es concreten d’aquesta manera: a) Coberta plana, Coberta plana, que comporta un consegüent aprofitament de la superfície construïda quant al programa de l’habitatge. Es proposa moltes vegades 2 GRAUS, RAMON. Tesi Doctoral Modernització tècnica i arquitectura a Catalunya, 1903-1929. 18 2. introducció històrica la coberta drenant, enjardinada fins i tot, que evacua l’aigua lentament, pels baixants interiors”3. S’han identificat aquests aspectes, sempre en relació amb el trencament amb el sistema artesanal de construcció lligat a la tradició constructiva catalana4. J. M. Rovira relativitza la diferenciació entre aquestes dues actituds, la tradicional i la moderna, i postula per l’anomenada tercera via. Això, com en el cas de Francesc Folguera en el casal Sant Jordi, és degut al fet que… […] el programa tecnológico que exige Folguera necesita de un aparato de producción que no existe en Cataluña en esta época. Optimizar las condiciones tecnológicas de un edificio conlleva unos caminos de investigación sectorial y de inversión que aún no han llegado, significa modernizar de algún modo también, la estructura del sector de la construcción. Significa pues, cambios reales de la estructura que no se pueden dar”5. Aquest és un discurs reforçat per les referències que el mateix autor fa respecte a les idees de Ramon Puig i Gairalt el 1932: […] jo penso que la construcció de grans barriades de cases en la forma usada a Alemanya, a Àustria, a França, igual que la de Viena, és un error fonamental, de greus conseqüències per a l’economia del país, i causa principal de la crisi econòmica que aquells pobles travessen […] les grans empreses que construeixen les Siedlungs eliminen tots els petits industrials i totes les petites i mitjanes indústries que viuen de la 3 Roth, Alfred. Zwei Wohnhäuser von Le Corbusier und Pierre Jeanneret Sondereinband. Stuttgart: Akadem. Verlag Dr. Fr. Wedekind & Co, 1927. 4 Rovira, J. M. La arquitectura catalana de la modernidad. Barcelona: UPC, 1986: “artesanales (Este término se usa convencionalmente, ya que es de difícil significado unitario. Se supone, en principio, que es menos artesanal en 1921 construir con hormigón y acero que con paredes de carga, pero no está claro que la adopción de este tipo de técnica implique cambios sustanciales aún dentro de la organización del trabajo en el sector de la construcción de la época y en sus auxiliares)”. 5 Rovira, J. M. Op. cit., pàg. 194. 19 2. introducció històrica construcció […]. Començar la construcció de barriades obreres d’acord amb l’element patronal a semblança d’allò fet per Ford als EEUU6. Aquesta visió mercantilista del sector es referma quan s’identifica el que un altre arquitecte de l’època, Pere Benavent, comenta respecte al sector de la construcció: Mentre l’ofici no sigui més que un mitjà de lucre, no podrà abrandar aquella afecció i orgull i, sense veritable vocació, la disciplina de l’aprenentatge, buida de sentit, esdevé insuportable […] conseqüència de tot això és la indiferència per la qualitat de la nostra feina […] per això l’home, en comptes de veure en el seu company de treball un col·laborador, no hi veu més que un competidor […] i mentre l’aprenentatge no esdevingui possible i eficient, les organitzacions professionals, en altres temps desbordants d’alegria, seran tristes i glacials com les oficines d’un monopoli7. Com ja apunta Antoni Paricio8, les solucions tenen una evolució clara basada en la geometria en el moment que s’hi introdueix la tela impermeable, cosa que fa possible la reducció dels pendents i, per tant, la primera evolució del sistema. Tot i així, l’evolució no és únicament aquesta, sinó que també es proven diferents solucions respecte a la col·locació de l’aïllament tèrmic, a vegades sense una definició clara que en pugui fer entendre el funcionament correcte9. Tanmateix, 6 Puig i Gairalt, Ramon. “Són convenients les construccions de barriades blocs?”. 7 Benavent, Pere. “Homes, homenets i homenassos”, dins Pere Benavent de Barberà, Obras selectes. Compilades per B. Bassegoda Munté. Barcelona, 1973 8 Paricio Casademunt, Antoni. “La innovación tecnológica de las cubiertas planas del GATCPAC”, dins A. de las Casas, S. Huerta, E. Rabasa (ed.), Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Madrid, 19-21 septiembre 1996. Madrid: I. Juan de Herrera, CEHOPU, 1996: “Podemos distingir dos grandes grupos de cubiertas: en primer lugar las diseñadas en la primera época, aproximadamente entre 1930 y 1931, donde se puede apreciar que se trata simplemente de una evolución de la cubierta tradicional. […] A partir de aquí podríamos distinguir las del 2º grupo mencionado, diseñadas entre los años 1933 y 1934”. 9 Paricio, Ignacio. CAU. Construcción, Arquitectura, Urbanismo, núm. 73: “Es confusa, también, su valoración del confort térmico: en efecto, entre sus propuestas es frecuente tratar este problema al modo nord-europeo interponiendo una capa aislante de corcho u otro material ligero. Planteamiento que supone una gran incomprensión del papel que cumplían les golfes en la azotea catalana tradicional, es decir, la de cámara ventilada o barrera protectora de la radiación solar directa, elemento indispensable para el confort de verano en nuestras latitudes”. 20 2. introducció històrica s’assoleix una disposició correcta en el moment en què la protecció és doble, amb la cambra d’aire i l’aïllament per la part interior. Per tant, en les solucions constructives de les cobertes s’evidencien tres tendències: a) La tradicional, basada en la tipologia de coberta a la catalana, amb una cambra d’aire que alhora serveix per a protecció tèrmica i per dissipar les possibles filtracions d’aigua. b) La millora de la solució anterior, amb la inclusió d’una capa d’impermeabilització basada gairebé sempre en el material Callendrite (o callendrita). c) Les basades en la inclusió del suro, amb un doble vessant: — Col·locació per l’exterior de l’estructura. — Col·locació per l’interior de l’estructura, en el sostre fals. És evident que les solucions constructives innovadores conviuen durant un període de temps amb les tradicionals. En aquest sentit, la coberta és, potser, l’element en què això es fa més evident. La solució de la coberta ventilada és la que la construcció tradicional havia convingut com la millor en un clima mediterrani, en què són les condicions d’estiu les que determinen el confort dels usuaris enfront del règim d’hivern. El context industrial de l’època permet que l’evolució de la indústria aporti nous materials que poden contraposar-se a les solucions tradicionals basades en la construcció artesanal del maó. A més, els arquitectes en defensen l’ús públicament10 i aposten per la utilització dels materials que canvien la geometria (pendents) de les cobertes per tal d’aconseguir, per tant, un element transitable gràcies a la realització de capes d’impermeabilització que recullin les aigües11. Així, l’estanquitat de les 10 “Un espesor de corcho apropiado, de siete pesetas el metro cuadrado, además de proteger una producción nacional tan abandonada, resultaría mucho más económico.” Gadea, Joaquín. La Rambla, 18 de maig de 1936, entrevista a J. L. Sert. 11 Pere Benavent gairebé només identifica la seva relació i influències formals de cobertes i terrasses, passant de llarg dels condicionants tècnics. “Una casa de vivendes econòmiques: Av. Gaudí 56”, Pere Benavent, arq. Barcelona 1933, 72-8:c5, Biblioteca de Catalunya i Arxiu Subirana: “La relativa importància donada a la terrassa, essencial en aquest tipus de vivenda. Diguem en quan això darrer, que aquesta solució no és cap novetat, ans és molt corrent a les modernes construccions populars d’arreu d’Europa, i a Barcelona mateix ja l’arquitecte Sert l’ha aplicada a una casa del carrer Rosselló, per bé que donant-li menor importància superficial que no li hem donat nosaltres”. 21 2. introducció històrica cobertes queda resolta. Pel que fa al control tèrmic, la solució varia en funció de l’edifici i l’arquitecte redactor del projecte. Igualment, les solucions proposades per la indústria són diverses. L’aparició dels productes derivats de la indústria química, per la seva utilització com a impermeabilitzants inicialment de paviments i de morters, s’estén cap a les solucions constructives de coberta. Tal com identifica A. Paricio, respecte a les capes impermeabilitzants ja n’hi ha de prefabricades o d’aplicació in situ. Pel que fa a les prefabricades, la que es comercialitza més, es difon més a través de la publicitat comercial i es referencia més en les publicacions tècniques és l’anomenada callendrita. Es tracta d’una làmina impermeabilitzant pensada com a “substancia o material impermeable mejorada destinada a las construcciones”, el fabricant de la qual és George M. Callender & Co. Ltd. (patent núm. 40561 22/04/1907, de l’Oficina Espanyola de Patents i Marques). Procés de fabricació de Callendrite. En la mateixa època es comercialitzava la impermeabilització Durax, consistent en l’acció combinada de dos elements, la lona Durax —làmina impermeable i 22 2. introducció històrica imputrescible— i la pasta Durax —producte bituminós i vulcanitzat—, que combinats oferien prestacions de làmina impermeable i flexible12. Un altre exemple de material utilitzat és el Besto-Sal-Ferromos, comercialitzat per L. Omedes, que alhora comercialitzava materials per a la impermeabilització de façanes (Sil-Sal) o com a substitutiu d’arrebossats de façana (Master-SalFerromos). Podem detallar-ne la utilització, per exemple, en l’edifici de l’avinguda Gaudí núm. 56 de Pere Benavent segons consta a l’arxiu del COAC13. En concret se’n detalla la utilització en la impermeabilització de terrasses i cobertes: Bestoseal negre semi-líquid aplicat sobre uns gruixos de rajola a la proporció de 1 kilo per m2. Pel que fa al sistema d’aïllament, el canvi de solució constructiva —l’evolució de la coberta plana catalana— és una evolució no només formal, sinó que hi ha una voluntat clara de determinar quantitativament la millora de la prestació tèrmica que la incorporació de l’aïllament suposa. Cal que ens referim, per tant, al catàleg 12 Paricio Casademunt, A. “La innovación tecnológica de las cubiertas planas del GATCPAC”, dins A. de las Casas, S. Huerta, E. Rabasa (ed.), Actas del Primer Congreso Nacional de Historia de la Construcción, Madrid, 19-21 septiembre 1996. Madrid: I. Juan de Herrera, CEHOPU, 1996: “En el Laboratorio General de Ensayos de la Generalitat está documentado el primer ensayo de lámina impermeable de fabricación nacional que aparece con el nombre comercial de DURAX (mayo 1934). Se trata de varias muestras de tejidos de algodón y yute revestidas por dos caras de material asfáltico. Los ensayos solicitados son los de permeabilidad, resistencia a la presión hidráulica y alargamiento a la tracción […]. Documentalmente se ha podido comprobar una oferta proponiendo la impermeabilización a base de nuestra lona nº 2 recubriéndola en la misma obra con nuestro producto bituminoso (enero 1932)”. 13 AHCOAC, Arxiu Pere Benavent. Carpeta 56, document 367, Pressupost Construcciones Sal-Ferromos. Rebut. Carpeta 56, document 219, Sal-Ferricite & Trading Co. Ltd. London wc 2 Patente para España 79362 L. Omedes, taxat per Pavimentos Metálicos Sal-Ferromos. 23 2. introducció històrica de Manufacturas del Corcho, que, a principis de segle, aporta dades per tal de valorar el càlcul de substitució de la cambra d’aire per un terra aïllant: més higiènic, cambres on poden aparèixer filtracions i reducció dels 40 cm de la cambra d’aire de la coberta per poder augmentar l’alçada dels pisos: Una planxa de 15 mm de gruix obté, per tant, el mateix efecte isolant que un sostre doble amb cambra d’aire de 40 cm en les condicions a dalt expressades (no ventilada directament)14. 14 Informe sobre la importància del suro com a material aïllant en la construcció. Documentació: C 17/96 (AHCOAC). 24 2. introducció històrica Formulació del càlcul per validar el gruix de suro que suposa la cambra d’aire de coberta ventilada. Aquesta voluntat de canvi s’evidencia també en els aspectes normatius. En l’arxiu GATCPAC de l’arxiu del COAC també podem trobar la “Proposta de modificacions a les ordinacions municipals”, d’acord amb la voluntat dels tècnics que en formen part d’adequar les condicions constructives als nous materials; l’article 130 diu: […] ninguna casa destinada a vivienda carecerá de desván cuya altura no podrá ser menor de 40 cm de luz. La modificació a fer serà que es proposarà és: […] ninguna casa destinada a vivienda carecerá de desván cuya altura no podrá ser menor de 40 cm de luz, pudiendo sin embargo sustituirse dicha cámara de aire por un espesor de 33 mm de aglomerado de corcho, de poder equivalente15. I en una altra versió, “el sostre mort podrà suprimir-se, sempre que’s substitueixi per un bon material aislant”; i aquestes són les dades que ofereixen: 15 Informe sobre la importància del suro com a material aillant en la construcció Documentació: C 17/96. [AHCOAC] 25 2. introducció històrica Coberta catalana 0,80 cal/m2 Coberta amb suro 1½” 0,57 cal/m2 Coberta amb suro 2” 0,46 cal/m2 També en el llibre d’actes de la Junta Directiva del GATCPAC, d’1 de juliol de 1931, a la qual van assistir Illescas, Soler i March, Mestres, Audet, Ferrater, Torres, Sert, Subiño i Rodríguez Arias, entre altres qüestions, consta que: El Sr. Mestres proposa i amb coincidència amb tothom l’establiment de patis oberts i de mides convenients per la llum i per les vistes. Es parla a continuació de les mides dels sostres morts que podrien ser substituïts per materials aïllants en els que no creu el Sr. Soler i March com a preservatius alhora del fred i de la calor […]. S’acorda repartir els temes per juntes. Sembla clar que la Comissió Mixta del Suro, composta per set propietaris de sureres i set industrials, presidida pel director general de Comerç, feia tasques d’informació i transmissió de les necessitats, agrupades de propietaris agrícoles i empreses transformadores del suro, i es va convertir en el lobby del negoci del suro i la seva transformació. Aquests decrets i aquestes publicacions, tenen un ressò evident i notori en la premsa de l’època. Així, el diari La Vanguardia del dia 9 de novembre de 1933, en l’apartat d’informació nacional, publica la referència a la normativa de “protección industria corchera”, i resumeix el que especifica el decret. El diari ABC, en la seva edició del 24 d’agost de 1934, fa una entrevista a Juan Calvo de León, secretari de l’Agrupación de Propietarios de Alcornocales, en què també queda reflectida la publicació del decret i del seu reglament d’aplicació. 26 2. introducció històrica Comparativa de les diferents solucions constructives de les cobertes i la seva repercussió econòmica. 27 2. introducció històrica En el mateix moment, la transposició del decret a l’àmbit català té reflex en l’Ordre del dia del Comitè Executiu del Comissariat de la Casa Obrera del dia 17 d’octubre de 1933, el punt 32 de l’acta del qual indica: Encàrrec dirigit al C.C.P. pel Senyor Director General d’Indústria de la República, per tal d’articular en una MEMÒRIA, el criteri del C.C.P. sobre les aplicacions arquitectòniques del suro, per tal d’ésser la mateixa portada al Ple tècnic del Ministeri d’Indústria de la República16. D’aquesta manera, finalment el material escollit per donar aïllament a la Casa Bloc, prototip del tipus de promoció social de la República, és el suro, i els plecs de condicions i bases de concurs de la Casa Bloc —aquest fet es va determinar en el concurs núm. 18— es redacten amb el títol de planxes de suro. En l’àmbit internacional, cal destacar que aquest debat es duia a terme en els CIAM (Congrès Internationaux d’Architecture Moderne). Al costat de temes arquitectònics generals, els CIAM havien discutit les normes per a la superfície i les alçades de determinades habitacions en una casa o les distàncies mínimes entre blocs de cases (assolellada) i moltes estadístiques sociològiques, i les qüestions tècniques que influenciaven van ser, sobretot, un concepte de disseny i, en menor mesura, la materialització d’un disseny. La devastació material i social que va representar la Primera Guerra Mundial va suposar, sobretot per a Alemanya, la necessitat de fer front al reallotjament d’una població que ho havia perdut pràcticament tot. Aquest problema també era generalitzat a tots els països que havien participat en la Gran Guerra, cosa que va provocar que l’organització d’un congrés sobre l’habitatge mínim tingués tan bona acollida i que tots els membres del CIAM en prenguessin part. Així, el pla d’Ernst May per a Frankfurt va suposar un nombre considerable d’habitatges amb uns paràmetres comuns: economia de mitjans materials, eficàcia energètica, simplicitat constructiva, màxim confort i dimensions mínimes. El cos executiu dels CIAM, el CIRPAC (Comité International pour la Résolution des Problèmes de l’Architecture Contemporaine), es reuneix per primera vegada a 16 Ordre del dia del Comitè Executiu del Comissariat de la Casa Obrera del dia 17 d’octubre de 1933. C32-04-16-2, Arxiu Subirana. 28 2. introducció històrica Barcelona el 29, 30 i 31 de març de 1932. Els delegats del Comitè són Mercadal, Sert, Gropius, Breuer, Le Corbusier, Pollini, Bourgeois, Weissmann, Steiger, essent secretari general Giedion i president Van Essteren, però destacant com a membres del grup espanyol Alzamora, Aizpurúa, Rodríguez Arias, Perales, Subirana, Torres i Churruca. En aquesta trobada destaca que ja es comença a informar sobre aspectes tècnics de la façana i la seva relació amb l’estructura porticada: SUJETS DE DISCUSSION: 1.Developpement des préparatifs pour le IVe Congrès International depuis l’assemblée des delegués à Berlin. 2.Contrepropositions du groupe des architectes étrangers en Russie à la methode de traitement du sujet “la cité fonctionnelle”. 3.Détail technique: le mur extérieur dans la construction en ossature17. No és fins al CIAM de 1939 que es concentra el debat sobre la tecnologia en un sentit d’estructura i construcció, més precisa sobre les parets exteriors funcionals18, ja que, fins llavors, el CIAM només havien editat Die Wohnung für das Existenzminimum ( Julius Hoffmann, Stuttgart, 1929), Rationelle Bebauungsweisen ( Julius Hoffmann, Stuttgart, 1930), i, del congrés de 1937, Logis et Loisirs (Éditions de l’Architecture d’Aujourd’hui, París). Aquestes publicacions discuteixen no en profunditat els problemes tècnics relacionats amb l’estructura o la construcció dels edificis19. En aquest CIAM es va fer una consulta amb 93 preguntes per avaluar l’evolució dels sistemes constructius de les envolupants. Les preguntes de consulta van ser desenvolupades per un petit equip internacional: Helena i Symon Syrkus, de 17 Rapport de la Ière Assemblée du CIRPAC a Barcelone, 29, 30 et 31 Mars 1932. Arxiu Subirana. 18 Tomlow, J.: Sources of Momo Technology - „Wie bauen?“ (1927/1928) and the dutch results of a CIAM inquiry “functional exterior walls“ (1939), in: Conference Proceedings V.International DOCOMOMO conference Vision and Reality - Social Aspects of Architecture and Urban Planning in the Modern Movement, Stockholm 16.-18.9.1998, S. 158-162. 19 Tomlow, J. op. cit. 29 2. introducció històrica Varsòvia, i Carl Hubacher, de Zuric. Symon Syrkus ja havia estat convidat com a ponent respecte a les parets exteriors al CIAM IV, preparat per celebrar-lo a Moscou, però celebrat finalment a Atenes el 1933. Aquest text, que l’autor anomena un informe preliminar al CIAM, es va publicar com a “De buitenmuur - ondervindingen en de Laatste Jaren” a De 8 en Opbouw, núm. 13, el 23 de juny de 1934. Rapport de la Ière Assemblée du CIRPAC a Barcelone, 29, 30 et 31 Mars 1932. Arxiu Subirana. 30 2. introducció històrica Els exemples de construcció Varsòvia […]. La conclusió general de Syrkus va ser que les parets han de ser dissenyats d’acord amb el principi: una superfície a prova d’aigua a l’exterior, darrere d’aquests materials lleugers, fi cambres d’aire-maons buits amb grans forats per a aïllament tèrmic, i una acumulació de calor a l’interior, i per aquest fi maons buits amb petits forats. Es pensa que l’ús passiu de l’energia solar per ser rellevant per al disseny de les finestres i la seva posició. També problemes accoustical d’un esquelet d’acer van ser reconeguts i resolts pels materials suaus entre les bigues d’acer i materials de pedra. Les 93 preguntes van ser enviades juntament amb instruccions sobre com dissenyar els elements de construcció i els materials d’una manera uniforme. S’hi van afegir 13 dibuixos de les parets internacionals, amb una descripció del gruix i el material de totes les capes. La investigació a Holanda la va dur a terme un equip de cinc arquitectes, d’entre els quals Van Loghem i Limperg tenien la responsabilitat editorial. Els membres de l’equip holandès van publicar obres sobre qüestions tècniques i de col·laboració amb els centres d’institucions científiques o oficials. Koen Limperg havia escrit un llibre sobre la física de la construcció amb el títol Naar woningen més calent (Cap a les cases més càlides)20. Les dades sol·licitades anaven lligades a la influència del vent i de la pluja, les estadístiques econòmiques que comparen els costos d’inversió, el sistema de calefacció, la freqüència d’actualització, el nivell de renda i l’assegurança contra incendis. Les preguntes se centraven també en la possibilitat de comparar científicament les construccions noves amb les parets tradicionals, com també sobre quins materials de construcció eren autòctons i quines comparacions s’havien fet amb el maó —no tant sols tècnicament, sinó econòmicament—, i quin tipus de cooperació hi havia hagut entre els tècnics i les institucions oficials i les empreses i/o els industrials de la construcció. Per tant, no és fins a 1938 que es tracta internacionalment d’una manera sistemàtica i científica el problema de l’envolupant i els seus estàndards de qualitat i es recullen les diferents propostes que s’havien anat desenvolupant en cadascun dels països. 20 Tomlow, J. op. cit. 31 2. introducció històrica Mereixen una menció especial les influències que els tècnics podien rebre en aquestes estades arran de les publicacions que s’hi importaven; per tant, ens centrarem en les publicacions de les quals podem afirmar que els arquitectes encarregats de les obres objecte d’estudi disposaven: Des d’un punt de vista arquitectònic aquestes intencions (motivacions beca Alemanya) es poden veure reflectides en la gran diversitat d’informació recollida a Berlín. Duran la seva estada va recollir gran quantitat d’informació de temàtiques molt diverses. A través de revistes, catàlegs de marques comercials, llibres especialitzats, documents de congressos i exposicions, normatives, retalls de premsa, documents gràfics (fotografies, plànols, croquis, detalls constructius) i infinitat d’anotacions pròpies sobre arquitectura internacional però sobretot d’Alemanya i les tècniques constructives del moment21. Cal destacar que nombroses publicacions alemanyes se centren en els avenços que suposa la colònia Weissenhofsiedlung, que va ser la més important de les quatre seccions de què constava l’exposició de l’habitatge organitzada per la Deutscher Werkbund (DWB), que era una associació composta per arquitectes, artistes i industrials, creada l’any 1907 a Munic per Hermann Muthesius, com a precursora de la Bauhaus. Aquesta associació, subvencionada per l’Estat alemany per tal de conjugar els oficis tradicionals amb les tècniques industrials de producció en massa, naixia com a associació d’artistes, arquitectes, artesans, editors i industrials que pretenia una millora de la qualitat de la vida mitjançant el desenvolupament industrial i l’enaltiment del treball de l’artesà, intentant relacionar art amb indústria22. La planificació i direcció artística va ser encarregada a Ludwig Mies van der Rohe, qui identifica que l’objectiu de l’encàrrec és establir una reflexió sobre el problema de l’habitatge en termes tècnics, econòmics i arquitectònics. 21 Bosch Prat, M. L’arxiu Subirana. Una peça més del Patrimoni Arquitectònic de principis del segle XX. Treball final de màster. Barcelona: UPC, setembre 2013. 22 López Padilla, E. S. “La arquitectura moderna como experimento: la Weissenhofsiedlung y la relación entre la técnica y la forma”. Dearq (Bogotà), núm.10, juliol 2012. 32 2. introducció històrica El grito general “racionalización y tipificación”, además de la reclamación de rentabilidad para la construcción de edificios habitables, afecta únicamente a cuestiones parciales que a pesar de ser muy importantes, solo adquieren una verdadera significación cuando se presentan en la proporción adecuada. Junto a estas, mejor dicho, por encima de ellas, se sitúa el problema espacial, la creación de una vivienda nueva23. La siedlung suposava un conjunt de 63 unitats d’habitatge de 21 edificis, dissenyats per 17 arquitectes europeus: Ludwig Mies van der Rohe, Le Corbusier, Walter Gropius, Jacobus Johannes Pieter Oud, Victor Bourgeois, Adolf Schneck, Pierre Jeanneret, Ludwig Hilberseimer, Bruno Taut, Hans Poelzig, Max Taut, Richard Döcker, Adolf Rading, Josef Frank, Mart Stam, Peter Behrens i Hans Scharoun. Si bé els principis bàsics eren la racionalització i la rendibilitat, es va convertir en un camp d’experimentació per demostrar la possibilitat de la construcció massiva. L’exposició “Werkgund Ausstellung” a Stuttgart. Arquitecte Paul Linder. Revista Arquitectura, 1927. 23 Van der Rohe, M. pròleg a la revista Werkbund-Ausstellung die Wohnung, núm. 9, citat a López Padilla. E. S. Op. cit. 33 2. introducció històrica En el llibre Zwei Wohnhäuser von Le Corbusier und Pierre Jeanneret, publicat el 1927, Alfred Roth analitza els dos habitatges que van dissenyar Le Corbusier i Jeanneret per a l’Exposició d’habitatges de la Werkbund. El llibre detalla, primer de tot, els cinc punts cap a una arquitectura i, després, els sistemes constructius emprats per a la construcció. La referència bibliogràfica d’aquesta obra apareix a Arquitectura el gener de 1928, signada per García Mercadal; el febrer del mateix any, apareixien en la mateixa revista els cinc punts traduïts24. Portada de Zwei Wohnhäuser (Dues cases) von Le Corbusier und Pierre Jeanneret. Respecte als materials constructius, pel que fa a la coberta, hi apareix la definició de la coberta invertida amb un tipus d’acabat que van anomenar llosa filtron, que respon a una doble finalitat: d’una banda, soluciona totalment la problemàtica 24 Le Corbusier, Jaenneret. P. “Cinco puntos sobre la Nueva Arquitectura” Arquitectura, febrer de 1928. p 78-80. 34 2. introducció històrica de les cobertes planes i les converteix en transitables, a manera de terrassa, i recupera el terreny que ocupa l’edifici per a l’habitabilitat; d’altra banda, la terrassa enjardinada proporciona protecció a la coberta de formigó enfront de l’impacte meteorològic. Els canvis bruscs de temperatura podien afectar considerablement el formigó i generar-hi petites fissures: per evitar-ho, era necessària una capa aïllant sobre el forjat que consistia en 4 cm de sorres i graves. Com que aquesta capa es mullarà quan plogui, s’hi col·loquen peces de formigó per sobre de les sorres i graves que impedeixen l’evaporació de l’aigua infiltrada. El principi 35 2. introducció històrica general del drenatge no evacua les aigües cap a la façana o els canalons, sinó que les condueix fins als baixants que hi discorren per l’interior. L’aigua retinguda per les sorres també és conduïda fins aquests baixants. Se situen molt propers a la xemeneia. Un altre llibre que fa referència a aquesta construcció és Wie Bauen?25. Hi ha dues edicions d’aquest llibre. Una comparació entre les dues edicions de Wie Bauen? (1927/1928) pot donar el resultat següent segons Tomlow26. L’edició de 1927 és simplement un informe periodístic en el procés de construcció corrent de les cases Weissenhof a Stuttgart. Descriu el que va succeir durant la construcció i respon de manera espontània als molts problemes que hi va haver. L’edició de 1928 és el llibre ideal per a l’ensenyament de la praxi dels edificis. Per als nostres temps, el segon llibre pot ser més valuós en la praxi de restauració, tal com afirma J. Tomlow27. Sembla clar que en la dècada de 1920 els aspectes tècnics van ser considerats menys importants que els aspectes econòmics. Comparant les publicacions de Wie Bauen? (1927 i 1928) i la publicació del CIAM de 1939 sobre les parets exteriors funcionals en De 8 en Opbouw, i tot i que ambdues publicacions es refereixen a la importància dels aspectes tècnics — com ara l’aïllament tèrmic, el problema del soroll, la humitat, el revestiment resistent a l’aigua—, es pot tenir en compte la manera de tractar aquests temes científicament en la darrera, almenys per tal d’arribar al concepte de mur funcional en tots els seus aspectes. Respecte a les cases de Le Corbusier a la Weissenhofsiedlung de Stuttgart, destaca que el temps d’execució de l’estructura va ser de cinc setmanes, gràcies a l’ús de ciments d’alta qualitat. També destaca la que anomena coberta aïllant, ja que: 25 RASCH, H-B. Wie Bauen? Materialen und Konstruktionen für industrielle Produktion. Stuttgart: Verlag Fritz Wedekind & Company, 1928, p.168-170. (Ex-Libris de Francesc Folguera). Dipòsit de la Biblioteca del Col·legi Oficial d’Arquitectes de Catalunya COAC. 26 Tomlow, J.: Sources of Momo Technology - ˝Wie bauen?“ (1927/1928) and the dutch results of a CIAM inquiry ˝functional exterior walls“ (1939), in: Conference Proceedings V. International DOCOMOMO conference Vision and Reality - Social Aspects of Architecture and Urban Planning in the Modern Movement, Stockholm 16.-18.9.1998, S. 158-162 (Nr. 42, no pictures). 27 Tomlow, J. Op. cit. 36 2. introducció històrica […] s’ha emprat l’acreditada solució d’una coberta tipus Rohrzellendecke (coberta de tubs buits) creada per la firma Ludwig Bauer de Stuttgart. Els tubs buits es formen a partir de fustes tractades amb una màquina especial situada a l’obra que les transforma i tensa en una mena d’estora tubular. Aquestes es col·locaran i recobriran els intervals corresponents als buits entre els espais de la coberta28. Aquesta solució li confereix un “bon aïllament contra el soroll gràcies al recobriment gruixut d’aquesta estora tubular i les plaques del sostre”. Aquest tipus de coberta té una altra referència internacional notable. La revista L’Architecture Vivante29 de finals de 1929 descriu la casa vora del mar E.1027, d’Eileen Gray i Jean Badovici. Coberta tipus Rohrzellendecke, creada per la firma Ludwig Bauer de Stuttgart. E.1027 és una vil·la racionalista a Roquebrune-Cap-Martin, al departament dels Alps Marítims de França. Va ser dissenyada i construïda entre 1926 i 1929 per l’arquitecta Eileen Gray i el crític d’arquitectura romanès Jean Badovici. Aquesta casa és considerada com la primera obra important de Gray, que transita de manera 28 Rasch, H.-B. Op. cit., pàg. 175. 29 Gray, Eileen; Badovici, Jean. "E.1027. Maison en bord de mer, en Roquebrune-Cap-Martin”. L'Architecture Vivante, tardor/hivern 1929. 37 2. introducció històrica indistinta per la frontera entre l’arquitectura i la decoració, i molt personalitzada per estar d’acord amb l’estil de vida dels seus futurs ocupants. El nom de la casa, E.1027, és un codi d’Eileen Gray i Jean Badovici: la ‘E’ que hi dona el peu, per Eileen; el ‘10’, per Jean; el ‘2’ per Badovici; i el ‘7’ per Gray. El nom codificat de la casa era la manera com Eileen Gray mostrava la seva relació com a amants en el moment que va construir-la30. A Muretes colocados en seco B Forjado de hormigón armado: 300 kilos C Vigas invertidas (con cuelgue hacia la parte superior del forjaddo) D Techo en bruto del desencofrado E Grava F Arena G Callendrite (impermeabilizante) H Hormigón de pendiente I Elementos Perrier con 3 huecos de 40 × 25 × 3 cm J Huecos que forman la segunda cámara de aire K Primera cámara de aire H = 0,40 m L Redondos de 3 mm de diámetro La descripció de la coberta identifica la utilització d’una cambra d’aire per aportar millores en les condicions de l’aïllament tèrmic. Es reconeix que l’estanquitat s’obté gràcies a la callendrita recoberta de sorra, col·locada sobre una capa de ciment pobre i protegida amb lloses de ciment. Els materials patentats en aquesta època són nombrosos. Respecte als productes aïllants per a edificis, un dels primers llocs de la llista és per a la torba. D’aquest material es destaca, des d’un punt de vista autàrquic, la gran quantitat que n’hi ha a Alemanya i especialment a la regió de la Baixa Saxònia. La torba com a material de construcció va fracassar degut a la dificultat per descobrir el component col·loïdal de les seves fibres; permetre ser premsades en una peça31. 30 Eileen Gray. Invitación al viaje. Títol original: Einladung zur reise director jörg bundschuh (Alemanya, 2006-60’+30’). Colecció Arquia / Documental 20. 31 RASCH, H-B. op. cit p. 187-189. 38 2. introducció històrica L’evolució aspirava a fer els murs i també els sostres cada cop menys gruixuts, i per això calia emprar un material aïllant tan lleuger i eficient com fos possible. En aquest sentit, cal destacar el Torfisotherm DRP (Deutsches Reichspatent). Les peces/plaques de Torfisotherm eren un producte de fibres de torba, assecades i premsades. Les bondats d’aquest material venen, seguint el model ja detallat anteriorment, pel dictamen d’un laboratori o centre d’investigació, aquest cas el Forschungsheims für Wärmeschutz, e.V. de Munic (Centre d’Investigació per a la Protecció Tèrmica). Respecte a aquest material, es destaca que: […] la conductivitat tèrmica s’eleva a 0,132, una xifra que fins ara difícilment cap material aïllant havia aconseguit. […] En les proves de foc realitzades per la Staatliche Materialprüfungsamt de Berlín-Dahlem (Departament Estatal d’Inspecció de Materials) ha resistit un foc a 1.000 ºC durant 15 minuts32. 32 Rasch, H.-B. Op. cit., pàg. 203-204. 39 2. introducció històrica Els exemples extrets de la Weissenhofsiedlung de Stuttgart són un exemple per als arquitectes de casa nostra. Aquest fet no pot separar-se de les connexions i les estades professionals. El grup d’arquitectes que conformen el GATCPAC, així com els seus companys dels grups de les zones centre i nord del GATEPAC, inicien la seva carrera professional a principis del segle XX: Josep Torres Clavé (1906-1929-1939), Sixt Illescas (1903-1928-1986), Josep Lluís Sert (19011929-1983), Joan Baptista Subirana (1904-1930-1978) José Manuel Aizpurúa (1902-1927-1936), Fernando García Mercadal (1896-1921-1985) Luis Lacasa (1896-1921-1966) 33. Els contactes amb el desenvolupament tècnic de les siedlungs es concreta: — Labayen i Aizpurúa. El primer fa nombrosos viatges a Alemanya i Aizpurúa es relaciona amb els arquitectes alemanys en el CIRPAC de Basilea de l’any 1929. — Rodríguez Orgaz, desprès de diplomar-se i gràcies al suport de la JAE, va poder viatjar a Berlín. Amb la mediació de Zuazo va obtenir una plaça a la Universitat Tècnica de Berlín (TH-Berlín-Charlottenburg). — Luis Lacasa, entre 1921 i 1925, assisteix com a alumne a l’Escola Tècnica de Munic, fa una estada de tres mesos a la Bauhaus de Weimar i col·labora amb l’oficina que s’encarrega de la urbanització de Dresden. — Fernando García Mercadal, entre 1923 i 1927, viatja per Europa i cursa estudis universitaris a l’Escola Tècnica Superior de Charlottenburg, a Berlín. — Joan Baptista Subirana rep una beca per ampliar estudis a la Universitat de Charlottenburg, a Berlín, entre els anys 1930 i 1931. 33 Serra Hartmann, C. El Colegio de Arquitectos de Cataluña en la década de 1930 - Reial decret 2653/1929, de 27 de desembre, pel qual s’aprova el Col·legi d’Arquitectes. Les dates entre parèntesis corresponen a la data naixement, obtenció del títol i defunció. “El examen de las actas del Colegio, permite confirmar en las primeras actas las voces de un grupo de inquietos jóvenes —Illescas, Subiño, Ribas, Bonet, Canosa, Monravà— que se había constituido en una asociación de vanguardia y buscaban reconocimiento. Eran el GAT PACK. Hastiados del repertorio clásico y filarmónico predominante, la pandilla de Josep Lluís Sinatra, Dean Torres Clavé, Germán LawfordArias o Subi Davis Jr. iban a inyectar una ruidosa dosis de swing al aburrdio panorama arquitectónico del país. Subieron al escenario colegial en octubre de 1931 como ‘grupo catalán del GATEPAC’, con la C de Catalunya tachada y mudada en E. Illescas había sido tesorero en tiempos de Giralt, Torres era vicesecretario en la Junta de Martinell y director del Boletín del Colegio, cuya confección le encargaron junto a Canosa. El mismo Torres será quien medie entre GATPACK y Colegio cuando este se plantee obserquiar a los delegados del CIRPAC reunidos en Barcelona.” 40 2. introducció històrica — J. L. Sert i Sixt Illescas, entre d’altres, fan un viatge de fi de curs per Europa i visiten l’escola d’Arquitectura de Dessau i els barris obrers de Stuttgart34. A més, els contactes de Walter Gropius i Marcel Breuer amb Sert i Mercadal es deuen, a part de les conferències i articles dels alemanys a la revista Arquitectura, a l’estada de Breuer a Espanya durant el seu any sabàtic, en què es mostra “encantat pel tracte rebut per part de Mercadal i els altres espanyols”35. Cal destacar també que el 5 de novembre de 1930, Walter Gropius va impartir a la Residència d’Estudiants de Madrid la quarta de les conferències que la Societat de Cursos i Conferències va dedicar a la nova arquitectura. Els contactes que estableixen aquests arquitectes són els que ens permeten entendre la influència del món tècnic alemany en el nou paradigma constructiu del racionalisme a Barcelona. Tradicionalment, s’han identificat en el si del GATEPAC dos eixos de connexió internacional: els arquitectes de les zones centre i nord, amb Berlín; i els de la zona est, amb París (Sert lligat a Le Corbusier, i Subirana, amb Alemanya). El punt inicial de contacte, però, sembla clar que va ser Fernando García Mercadal, qui, arran del primer CIAM de la Sarraz, va invitar Le Corbusier el 1928 a fer dues conferències a la Residència d’Estudiants, a Madrid. És aquí on sembla que Josep Lluís Sert coneix Le Corbusier i Mercadal36, però també J. B. Subirana, que estava cursant en aquells moments el doctorat a Madrid, paral·lelament a la finalització d’arquitectura a Barcelona. Bruno Taut, quien nunca militó en el CIRPAC ni participó en ninguno de los congresos, erraba al considerar que los CIAM eran un feudo exclusivo de Le Corbusier. AC supo reflejar la aún imperante divesidad de criterios, si bien los de procedencia alemana constituyeron un discurso hegemónico. […] AC contó únicamente con dos suscriptores 34 En aquell viatge, compren llibres, molts dels quals són d’imatges, atès que no entenien l’alemany, com el de la Weissenhofsiedlung de Stuttgart de 1927 o el de la Internationale Neue Baukunst recopilat per Ludwig Hilberseimer. Illescas, A.; Brullet, M. Sixte Illescas, arquitecte (1903-1986). Barcelona: COAC. 35 Cartes de Marcel Breuer a Ise Gropius (Madrid, 4 de novembre de 1931, Barcelona 20 de novembre de 1931 i Algesires, hivern de 1931), BHA, Berlín. 36 Medina Warmburg, J. Barcelona-Berlín: influencias, afinidades, desencuentros. Kaiserslauten: Technische Universität Kaiserslauten. 41 2. introducció històrica alemanes. […] En 1932 los cuadernos Wasmuth, editados por Hegemann, habían incluido los edificios de viviendas de Sert en la calle Rosselló y la calle Muntaner. Por su parte, Die Neue Stadt, continuadora de Das Neue Frankfurt, dio cuenta en 1932 del encuentro preparatorio del IV CIAM celebrado en Barcelona, haciendo elogios de AC como síntoma palpable del dinámico brote de Neues Bauen37. Les vinculacions de Lacasa, Mercadal, Subirana i Zuazo amb el món alemany poden donar a entendre les influències en el si del GATEPAC o en la resta d’arquitectes de l’època; de la mateixa manera, en el cas de Labayen i Aizpurúa, la quantitat ingent d’edificis procedents d’Alemanya apuntats en la seva llibreta pot suggerir… […] una profunda filiación de su experiencia con respecto de la arquitectura alemana de la época, que merece mayor atención al tiempo que permite nuevas interpretaciones de nuestra primera experiencia de la modernidad según códigos ajenos a la simple lecorbusierización38. Els aspectes tècnics i formals, extrets de les publicacions i els projectes estudiats a les siedlungs tenen vinculació directa amb les solucions constructives de les cobertes dels edificis del GATCPAC i el seu entorn. La Casa Vilaró d’Illescas presenta una solució inicial molt lligada a la tradició local: la cambra d’aire com a recurs convectiu de millora de les prestacions tèrmiques. Tanmateix, aquest mateix arquitecte evoluciona i, cinc anys més tard, a l’edifici del carrer Pàdua, 96, introdueix no només la impermeabilització sinó també plaques de 5 cm de ciment Porolit amb voluntat d’aïllament tèrmic, ja que està fet amb massa d’encenalls de fusta i aquesta capa es troba just sobre el forjat. Posteriorment, es fa la formació de pendents, la impermeabilització amb tela asfàltica i un drenatge en sec sobre el qual es col·loca el paviment de rajola amb peces ceràmiques amb junta oberta. 37 Medina Warmburg. Op. cit., pàg. 64. 38 Medina Murúa, J. A. “La libreta de Labayen y Aizpurua. Un antecedente de la influencia alemana en la arquitectura española”. 42 2. introducció històrica Prenent com a exemple aquesta evolució dintre de les solucions constructives d’un mateix arquitecte, cal definir-ne, per tant, els antecedents per poder-ne explicar l’evolució. Les primeres obres que hem pogut constatar que mostren la voluntat de control tèrmic són, per part de J. L. Sert, l’edifici del carrer Muntaner i, per part de Rodríguez Arias, l’edifici de Via Augusta, 61. A la casa de Muntaner, els terrats estan degudament impermeabilitzats sobre cambres d’aire protegides amb comprimits de suro Armstrong; sobre l’arpillera impermeabilitzada van els pendents anivellats amb una capa de graveta, i, a sobre, descansen aquestes lloses de terra cuita de 0,43 × 0,43 m, amb un junt de 2,5 cm entre una llosa i una altra per a la sortida d’aigua. Tipologia constructiva: coberta plana a la catalana. 1. Paviment de tova 2. Graves 3. Làmina impermeabilitzant Callendrite 4-6. Doble capa de rajola 7. Cambra d’aire 8. Suro 9. Sostre 10. Sostre fals d’encanyissat fixat amb llistons 11. Morter de guix Edifici del carrer Muntaner, Barcelona. J. L. Sert (1931). Toves Grava Tela asfàltica Arrebossat de C.P. Pendent de formigó "Porolit" Forjat Edifici del carrer Pàdua, Barcelona. Illescas (1993). 43 2. introducció històrica Es disposa en el sostre fals de la darrera planta sota coberta, a la cara interior, just per sobre del sostre fals o enguixat directament. Aquesta disposició permet un control més gran sobre les pèrdues de l’habitatge, però concentra un risc de condensacions intersticials. Cal destacar que Rodríguez Arias, per la seva part, repeteix aquesta solució anys més tard a l’edifici del carrer Pàdua. La solució per a la impermeabilització és exactament la mateixa. S’ha identificat la solució tipus amb el material anomenat Callendrite. En el cas del Gratacel Urquinaona, la coberta és plana transitable, de tipus fred, sense aïllament, amb ventilació i construïda a la catalana. L’accés a la coberta es fa mitjançant els nuclis d’accés, amb parada d’ascensor al forjat de la coberta. La coberta es fragmenta en rectangles amb juntes de plom, i la ventilació s’aconsegueix amb forats per les façanes. La coberta es va construir a la catalana amb ventilació, és a dir, amb quatre gruixos de rajola ceràmica (porosa) sobre envanets de sostremort. El funcionament d’aquest tipus de coberta es basa en l’evacuació ràpida de l’aigua de la pluja a través de buneres i baixants. I de nou, a la Casa Galobart, Sert utilitza un doble recurs, el de la cambra d’aire i el gruix de suro: “Techos de bovedilla a la catalana, el superior aislado con conglomerados de corcho y cámara de aire”39, amb la doble missió d’evitar les pèrdues interiors amb el suro i evitar guanys amb la protecció respecte a la convecció que ofereix la coberta catalana. Tanmateix, en la major part dels edificis, la solució de la cambra d’aire de 40 cm es defineix com un estàndard inamovible. La trobem en Duran i Reynals, en Mestres Fossas, en Benavent, en Folguera i també en alguns dels projectes de Subirana, cosa que torna a evidenciar el múltiple criteri a l’hora de definir les solucions constructives. 39 AC núm. 8 pàg. 19. 44 2. introducció històrica Casa Galobart, Barcelona. 45 2. introducció històrica Com ja hem apuntat, aquesta és una solució àmpliament discutida, que les ordenances municipals fan que sigui obligatòria, però que es pretén canviar, amb justificacions de rigor tècnic, aportant les dades tèrmiques que aquesta solució pot aportar: Pèrdua de calor Coberta catalana 0.,80 cal/m2 Coberta amb suro 1 ½” 0,57 cal/m2 Coberta amb suro 2” 0,46 cal/m2 Rasilla Mortero hidrófugo Impermeabilizante Pendientes Forjado Llatas Encañizado enyesado Mútua escolar Blanquerna, Barcelona. Mestres Fossas (1931). © Imatge: Antoni Paricio. Sencillado de rasilla Tela tectinada Doblado de rasilla Tabiques conejeros Corcho Forjado Sanatori de Sant Joan de Déu, Manresa. Rodríguez Arias (1931). © Imatge: Antoni Paricio. 46 2. introducció històrica Tobas de 40 × 40 Arena Callender's Formación de pendientes Forjado “Coberta tipus” per a diferents hospitals. J. B. Subirana (1934). Projecte d’escoles graduades, Pineda. Duran i Reynals, i Fàbregas (1933). © Imatge: Antoni Paricio. Tobas Gravas Callendrite Pendientes de hormigón Forjado Corcho Enyesado Edifici del cinema Astòria, Barcelona. Rodríguez Arias (1934). © Imatge: Antoni Paricio. Però allà on la modernitat vol fer-se evident, fins i tot Francesc Folguera, en el cas del Casal Sant Jordi, introdueix la impermeabilització i l’aïllament com a criteris de projecte: 11.- Els materials asfàltics per tallar les humitats i els isolants de suro en l’últim pis. […] En els terrats sota l’enrajolat es disposarà un gruix absolutament impermeable constituït per tres fulls d’un feltre asfaltat d’alta temperatura de fusió sense contenir substàncies volàtils, ben recoberts i encolats tots ells amb un màstic de les mateixes propietats. Els desguassos d’aquesta coberta es faran entre dos fulls de plom, seguint les millors pràctiques estrangeres, d’aquest mateix material es 47 2. introducció històrica revestiran les caixes que hagin de contenir terres o aigua pel jardí i se’n posarà sota tots els quartos de bany40. És per tant, la connexió internacional la que explica la facilitat d’introducció dels nous materials aplicats a les noves solucions constructives. El canvi i l’evolució que això va suposar només els aturaran la Guerra Civil i el règim posterior, de manera que provocaran una altra de les grans pèrdues d’aquest país. 40 Plec de condicions per a la construcció d’una casa al solar del xamfrà que mira al nord dels carrers Claris i Casp. Francesc Folguera. 48 3. Conceptes tècnics fonamentals 3. Conceptes tècnics fonamentals Conceptes tècnics fonamentals L’objectiu d’aquest capítol és presentar els conceptes i els paràmetres tècnics que resulten ser fonamentals per a la comprensió i l’avaluació dels fenòmens de transferència de calor en els edificis; en aquest manual, principalment a través de façanes i cobertes. La transferència de calor És ben sabut que la calor transita des d’un cos que està a temperatura més elevada cap un altre que està a una temperatura més baixa. En aquest sentit, la diferència de temperatura es pot considerar que és el motor que permet desplaçar la calor d’un ambient a un altre. T1 λ T2 Q/Δt d La segona llei de la termodinàmica i la llei de Fourier expliquen i quantifiquen aquest fenomen. 51 3. Conceptes tècnics fonamentals Considerant un cas simplificat en què el flux de calor fos estacionari i en una sola direcció, la llei de Fourier s’expressa de la manera següent: Q ∆t = A λ d (T1 – T2) Què és un material d’aïllament? Un material d’aïllament tèrmic té com a funció limitar o dificultar la transmissió d’energia calorífica entre els dos ambients que estiguin a diferent temperatura. Es consideren com a materials aïllants tots aquells que presenten simultàniament una conductivitat tèrmica inferior a 0,060 W/m·K y una resistència tèrmica superior a 0,25 m2·K/W. Característiques tèrmiques dels productes La definició abans esmentada introdueix els dos principals conceptes (característiques) que cal considerar en els aïllants tèrmics. Conductivitat tèrmica La conductivitat tèrmica és una característica específica de cada material. Es defineix la conductivitat tèrmica com la quantitat de calor que travessa un material de superfície i gruix unitaris quan la diferència de temperatura entre las seves cares és d’una unitat en una unitat de temps. Φ = λ · S · ΔT d Utilitzant les unitats del sistema internacional (SI), tindríem que la conductivitat tèrmica representa la quantitat d’energia calorífica que travessa un material d’una superfície d’1 m2 i un gruix d’1 m durant 1 s quan la diferència de temperatures 52 3. Conceptes tècnics fonamentals entre les seves cares és d’1 K. (Nota: 1 K equival a 1 ºC, però es fa servir com a referència el zero absolut, –273 ºC, en comptes de la temperatura de fusió del gel, 0 ºC = 273 K.) 1,00 m 1,00 m Q 1,00 m La conductivitat tèrmica es representa per la lletra grega λ i correntment es fa servir el nom de la lletra representativa, lambda, per designar aquestes propietats dels materials. λ= Joules·metres segons · metres quadrats · graus = Watts metre · grau Com més alta és la conductivitat tèrmica d’un material, menys adequat és per protegir l’edifici contra la transferència de calor. Idealment, doncs, la conductivitat tèrmica hauria de ser tan baixa com sigui possible. El mesurament de la conductivitat tèrmica dels materials d’aïllament es fa en laboratori d’acord amb les normes EN 12667 i EN 12939. El valor declarat de la conductivitat tèrmica d’un producte ha de tenir en consideració les variacions estadístiques de la producció (valor 90/90), aquest 53 3. Conceptes tècnics fonamentals valor és més pessimista que un simple assaig i, per tant, proporciona una seguretat per a l’usuari. λmed + 10% λ90/90 90% població λ90/90 Només es poden comparar valors de conductivitat tèrmica si es respecta la representativitat estadística de la producció. Per a productes que contenen gasos d’expansió amb una conductivitat més baixa que l’aire (per exemple: XPS, PUR, PIR, PF…) també cal tenir en compte la possible evolució de la conductivitat a través del temps i declarar el valor estable a llarg termini. λ λ Així doncs, no es poden comparar valors obtinguts dins d’una marca de qualitat (AENOR, ACERMI…) que pren en consideració l’estadística de la producció i eventualment l’envelliment, amb productes que declaren valors genèrics o derivats d’un simple assaig puntual sense cap rigor estadístic o de durabilitat. 54 3. Conceptes tècnics fonamentals Les conductivitats tèrmiques habituals dels productes d’aïllament normalment col·locats a Catalunya es poden resumir en la taula següent: Llana de vidre (GW) 0,040 a 0,032 W/m·K Poliestirè expandit (EPS) 0,045 a 0,034 W/m·K Poliestirè extrudit (XPS) 0,038 a 0,030 W/m·K Llana de roca (SW) 0,044 a 0,035 W/m·K Poliuretà conformat en fàbrica (PUR, PIR) 0,034 a 0,025 W/m·K Poliuretà projectat in situ (PUR) 0,030 a 0,028 W/m·K Llanes minerals insuflades (MWB) 0,047 a 0,042 W/m·K Nota: la conductivitat tèrmica dels productes aïllants ha de constar en la declaració de prestacions del fabricant o en les etiquetes de cada producte, i pot diferir lleugerament dels entorns que aquesta taula dona com a habituals. Si ens fixem en els valors de les conductivitats tèrmiques dels diferents materials normalment disponibles, es pot apreciar que les diferències que hi ha entre uns materials i altres es redueix a unes poques mil·lèsimes. En contraposició, podríem considerar les conductivitats tèrmiques habituals de diferents materials de construcció convencionals. Formigó armat 2,30 a 2,50 W/m·K Formigó en massa 1,65 a 2,00 W/m·K Fàbrica de maó buit 0,18 a 0,44 W/m·K Fàbrica de maó perforat 0,55 a 0,75 W/m·K 55 3. Conceptes tècnics fonamentals Fàbrica de maó massís 1,05 a 1,53 W/m·K Morter de ciment 0,30 a 1 W/m·K Enguixat 0,40 a 0,57 W/m·K Acer 50 a 70 W/m·K Alumini 230 a 250 W/m·K Vidre 1,00 a 1,40 W/m:K Fusta 0,10 a 0,25 W/m·K Es pot veure l’enorme diferència que hi ha entre la característica en conductivitat tèrmica dels materials aïllants que és de l’ordre de mil·lèsimes, i la dels productes de construcció, que és de l’ordre de les dècimes (unes deu vegades més). Aquesta realitat física comporta que els elements constructius formats per productes de construcció convencionals no tenen (no poden tenir) unes característiques suficients per limitar la transferència de calor de manera que s’evitin les pèrdues de calor a l’hivern o les aportacions de calor a l’estiu, i que, per tant, els elements constructius tenen la necessitat imperiosa d’incorporar capes de productes aïllants. Resistència tèrmica La resistència tèrmica és una característica pròpia de cada producte que inclou en el mateix valor les característiques del material pel que fa referència a la seva capacitat de transmissió de calor (λ) i la quantitat de material disponible en forma de gruix (d) per formar un producte concret. Es defineix com a resistència tèrmica la dificultat que presenta un producte d’un gruix donat per deixar passar la calor en condicions unitàries de superfície, diferència de temperatura i temps. 56 3. Conceptes tècnics fonamentals Així doncs, er definició, és el quocient entre el gruix i la conductivitat tèrmica. d R = λ La resistència tèrmica s’expressa en: R= metres metres quadrats · graus = Watts/(metre · graus) Watts El concepte de resistència tèrmica és fonamental, ja que indica de manera precisa la quantitat d’aïllament que aporta un producte a un element constructiu. Contra més alta és la resistència tèrmica d’un producte, més quantitat d’aïllament incorpora. Dos productes diferents que tinguin la mateixa resistència tèrmica són, quant a l’aïllament tèrmic, idèntics (encara que òbviament tindran diferents valors de lambda o de gruix). Per a qualsevol comparació entre dos productes pel que fa al preu, les característiques ambientals, etc., és fonamental fer servir la resistència tèrmica com a referència per tal de poder comparar productes que siguin tèrmicament (funcionalment) equivalents. La utilització del concepte de resistència tèrmica permet calcular els gruixos equivalents d’un producte amb relació a un altre per la simple igualació de les resistències tèrmiques: R = d1 λ1 = d2 = d1 · 57 d2 λ2 λ2 λ1 3. Conceptes tècnics fonamentals Aquesta situació es pot representar d’una manera encara més clara mitjançant un gràfic. 8,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 Gruix (mm) λ (0,028) λ (0,030) λ (0,034) λ (0,039) λ (0,044) Desplaçant-nos per la mateixa línia horitzontal (igual resistència) podem trobar els gruixos equivalents en la línia vertical en funció del valor lambda del material. De la lectura del gràfic es pot desprendre que, en la zona de resistències tèrmiques baixes, les diferències entre un material (valor lambda) o un altre són relativament poc rellevants pel que fa a l’espai ocupat per l’aïllant; per contra, en la zona de les resistències tèrmiques elevades, la diferència entre l’espai ocupat per un producte o per un altre pot començar a tenir més importància. 58 3. Conceptes tècnics fonamentals Exemple: La resistència tèrmica d’un producte aïllant de conductivitat tèrmica λ = 0,040 W/m·K de 8 cm de gruix seria simplement: R = d λ = 0,08 0,040 = 2,00 m2·K/W Si volguéssim obtenir el mateix aïllament amb un altre producte, com ara un bloc multialveolar de ceràmica de conductivitat tèrmica λ = 0,35 W/m·K, necessitaríem el gruix següent: d = Rt · λ = 2 · 0,35 = 0,70 m Conclusió: 8 cm d’aïllament són tèrmicament equivalents a un bloc de ceràmica multialveolar de 70 cm de gruix! De l’exemple anterior es desprèn l’enorme transcendència que té incorporar productes d’aïllament en els elements constructius per tal d’aconseguir unes prestacions tèrmiques suficients sense necessitat de gruixos de tancaments inassolibles. Característiques tècniques dels aïllants Els materials aïllants estan regulats per un ampli ventall de normes que determinen i declaren les seves especificacions tècniques. Per als productes d’aïllament, tant si són conformats en fàbriques com obtinguts in situ, les normes són comunes a tots els països d’Europa, de manera que els procediments d’assegurament de la qualitat, la determinació de les característiques, l’expressió de les prestacions, l’etiquetatge, etc., són idèntics en tot l’àmbit europeu. 59 3. Conceptes tècnics fonamentals Les normes europees (normes EN) dels productes d’aïllament obliguen el fabricant a informar els seus clients sobre: — Conductivitat tèrmica del material. — Resistència tèrmica del producte. — Reacció al foc del producte. Opcionalment, el fabricant també pot incloure informació sobre altres característiques que poden resultar rellevants en determinats usos del producte (per exemple: acústica, comportament mecànic, comportament amb l’aigua…) mitjançant l’anomenat codi de designació. El codi de designació és fonamental per determinar si el producte s’adapta a una determinada aplicació o no. Característiques higrotèrmiques Permeabilitat al vapor d’aigua (δ) Indica la capacitat que té un material per deixar passar el vapor d’aigua. S’utilitza únicament per a productes homogenis (no multicapa ni revestits superficialment). En el codi de designació, hi trobem la informació d’algunes parts de les indicacions MU. La norma de mesurament per fer-ne els assaigs és l’EN 12086. La permeabilitat al vapor d’un material indica la quantitat de vapor per unitat de superfície i temps que deixa passar quan la diferència de pressió de vapor entre les cares del material és unitària (vegeu la similitud amb el concepte de conductivitat tèrmica). δ = G d (A · Δp) 60 3. Conceptes tècnics fonamentals La unitat que es fa servir habitualment és mg/m·h·Pa. Habitualment, la permeabilitat al vapor s’expressa a través del factor MU (μ), que representa la relació entre la permeabilitat de l’aire i la del material objecte de caracterització. δair μ= δair = δ 0,675 mg m·h·Pa Exemple: Un enguixat sol tenir una permeabilitat al vapor (δ) de l’ordre de 0,061 mg/m·h·Pa, de manera que el seu valor de resistència a la difusió del vapor (μ) seria: μ= δair δ = 0,675 0,061 = 11 Resistència a la difusió del vapor (Z) Indica l’eficàcia de les barreres de vapor. En el codi de designació dels productes d’aïllament trobem aquesta informació desprès de la rúbrica Z. La norma d’assaig per fer-ne el mesurament és l’EN 12086. Es defineix com la dificultat que presenta un producte (barrera de vapor) a ser travessada pel vapor, és directament proporcional al gruix del producte (barrera) i inversament proporcional a la permeabilitat al vapor del material que conforma el producte. 61 3. Conceptes tècnics fonamentals S’expressa, doncs, com: d Z = δ Es pot apreciar la similitud d’aquest concepte amb el de resistència tèrmica. S’expressa normalment fent servir la unitat m2·h·Pa/mg. Al valor invers a la resistència a la difusió del vapor se l’anomena també permeància al vapor (W). 1 W= Z També es fa servir el gruix de capa d’aire equivalent (Sd) per quantificar el mateix concepte (en aquest cas el valor s’expressa en metres equivalents d’aire). Sd = μ · d μ= Sd = δair δair = δair δ d δ = δair Z 0,675 mg m·h·Pa 62 3. Conceptes tècnics fonamentals Exemple: El valor Sd d’una barrera de vapor que tingui un valor Z = 3 m2·h·Pa/ mg seria: Sd = δair · Z = 0,675 · 3 = 2,02 m Quins serien els valors Sd i Z d’un XPS de 8 cm de gruix que tingués declarat un valor μ de 100? Sd = 100 · 0,08 = 8m Z = Sd δair = 8 0,675 = 11,8 m2 · h Pa mg Comportament en cas d’incendi Reacció al foc Indica la capacitat d’un producte per iniciar un foc o per afavorir-ne la propagació. La classificació europea Euroclasses pren en consideració diferents aspectes: — Contribució energètica a l’incendi: classes A1, A2, B, C, D, E, F. — Contribució a l’opacitat dels fums: classes s1, s2, s3 (només s’aplica a productes amb classificació energètica d’A2 a D). — Contribució a la formació de gotes o brases: d0, d1, d2 (només s’aplica als productes amb classificació energètica d’A2 a C; per als productes amb classificació D, la indicació d2 significa que el producte forma gotes o brases inflamades, i l’absència de classificació indica la no formació de gotes). Tots tres criteris es poden combinar entre ells de múltiples maneres per formar més d’una vintena de possibles classificacions de reacció al foc. 63 3. Conceptes tècnics fonamentals És fonamental no confondre el concepte de reacció al foc d’un producte o material amb la resistència al foc d’un element constructiu (temps que suporta l’acció del foc). No hi ha, doncs, cap material o producte aïllant que sigui resistent al foc (perquè cap no és per si sol un element constructiu), sinó que contribueixen més o menys (els combustibles amb classificació B, C, D, E, F), o no contribueixen (els incombustibles amb classificació A1/A2), a iniciar o propagar els incendis. Exemples Reacció al foc Interpretació A1 Producte incombustible. A2, s1, dO Producte no combustible, amb formació de fums molt limitada i sense formació de gotes o brases. B, s3, d2 Producte limitadament combustible amb formació de fums opacs abundants i formació de gotes inflamades. D Producte combustible sense formació de gotes. F Producte combustible que sobrepassa els límits d'un producte D. NpD Producte per al qual no s’han determinat prestacions. 64 3. Conceptes tècnics fonamentals La norma de classificació és la EN 13501-1 Contribución energética al fuego A-B-C-D-E-F Opacidad del humo s1, s2, s3 Gotas de fuego d0 - d1 - d2 A1 No necesita ensayo No necesita ensayo A2 B C Incombustible Incombustible Resiste un ataque prolongado de llamas pequeñas y de un objeto individual ardiendo ambos con limitación de la propagación de la llama Resiste un ataque breve de llamas pequeñas y de un objeto individual ardiendo ambos con limitación de la propagación de la llama D Resiste un ataque breve de llamas pequeñas con limitación de la propagación de llama y de un objeto individual ardiendo E Resiste un ataque breve de llamas pequeñas con limitación de la propagación de llama F s1 Poca opacidad d0 s2 Ligera opacidad d1 s3 Opacidad d2 No ensayado No hay gotas en 10 min. Gotas inflamadas en menos de 10 min. Ni d0, ni d1 Sin indicación o d2 Sin determinar características o se incumplen los criterios anteriores Las clases A2, B, C y D se complementan con las indicaciones de los humos y gotas (las tres indicaciones son independientes entre sí). La clase E puede aparecer con la indicación d2. 65 3. Conceptes tècnics fonamentals Característiques mecàniques Resistència a compressió Indica la resistència d’un material a suportar càrregues de curta durada sense que hi hagi ni ruptura ni deformacions excessives (normalment, es fa servir un 10% de deformació com a referència convencional). En el codi de designació del marcatge CE aquesta prestació es troba dintre de la rúbrica CS(10/Y). La norma de mesurament és l’EN 826. El resultat s’expressa en kPa (1kPa = 1.000 Pa = 100 kg/m2). F10 A0 Δe = 10% Exemple: Si el codi de designació d’un producte inclou l’apartat CC(10/Y)300, significa que la seva resistència a la compressió és de 300 kPa (equivalent a 30.000 kg/m2). Cal no confondre la resistència a la compressió (en condicions de ruptura o deformació elevada del 10%) amb la càrrega admissible sobre el producte: caldria afectar la resistència crítica/límit d’un coeficient de seguretat apropiat per considerar la carga útil admissible. 66 3. Conceptes tècnics fonamentals Deformació sota càrrega i temperatura Indica la capacitat d’un producte per suportar l’acció combinada de càrrega, temperatura durant un cert temps. La norma d’assaig és l’EN 1605. La norma estableix tres possibles condicions d’assaig: Càrrega Temperatura Temps 1 20 kPa 80 ºC 48 h 2 40 kPa 70 ºC 168 h 3 80 kPa 60 ºC 168 h En el codi de designació, aquesta característica s’inclou en l’apartat DLT(x)5. Sol considerar-se aquesta característica en productes destinats a cobertes planes. Exemple: Si el codi de designació d’un producte inclou la informació DLT(2)5, vol dir que sota les condicions d’assaig 2 (40 kPa, 70 ºC,, 168 h) la deformació del producte és del 5%. 67 3. Conceptes tècnics fonamentals Fluència Indica la capacitat d’un producte per suportar càrregues constants durant períodes de temps llargs. La norma d’assaig és l’EN 1606. Aquesta característica s’inclou dins del codi de designació CE en l’apartat CC(xf/xi/Y)X. Aquesta propietat és rellevant per a productes destinats a l’aïllament amb càrregues elevades permanents (lloses o sabates de fonamentació, murs de contenció de terres…). Exemple: Si el codi de designació d’un producte inclou CC(2/1,5/50)125, vol dir que sota una càrrega de 125 kPa durant 50 anys la deformació inicial seria de l’1,5% i la final del 2%. 68 3. Conceptes tècnics fonamentals Resistència a tracció perpendicular a las cares Indica el grau de cohesió dels productes. La norma d’assaig per fer-ne el mesurament és l’EN 1607. En el codi de designació s’inclou en l’apartat TR. El valor s’expressa en kPa. F A0 Exemple: Si el codi de designació d’un producte inclou una característica TR50, vol dir que aquest producte té una resistència a la tracció de 50 kPa. 69 3. Conceptes tècnics fonamentals Compressibilitat Indica la pèrdua i recuperació del gruix d’un producte després de ser exposat a un cicle de càrrega i descàrrega: comença per una càrrega moderada de 20 kPa durant 120 s; després, una càrrega elevada de 50 kPa durant 120 s; i, finalment, s’estabilitza a 20 kPa durant 120 s. La compressibilitat és la diferència de gruix entre la primera càrrega i la darrera (dl – db). És una propietat utilitzada per caracteritzar els productes de terres flotants. La norma per fer-ne el mesurament és l’EN 12431. S’inclou en el codi de designació CE dins de l’apartat CC. S’admet que el nivell de compressibilitat determina la càrrega útil admissible sobre el terra flotant. Nivell de compressibilitat Càrrega admissible sobre el terra flotant CP5 200 kg/m2 CP4 300 kg/m2 CP3 400 kg/m2 CP2 500 kg/m2 Exemple: Si el codi de designació d’un producte de llana de vidre indica CC5, vol dir que es deforma només 5 mm després del cicle de càrrega i descàrrega que estableix la norma d’assaig. 70 3. Conceptes tècnics fonamentals Característiques relacionades amb l’aigua Absorció d’aigua per immersió parcial Indica la quantitat d’aigua que reté el producte quan està sotmès a una immersió parcial. Pretén ser una representació d’un contacte ocasional del producte d’aïllament amb l’aigua líquida (per exemple, pluja durant el procés de construcció). S’expressa dins del codi de designació CE en l’apartat WS (curt termini) o WLP (llarg termini). La norma d’assaig i mesurament és l’EN 1609. Ap (m2) 1 cm Exemple: Si un producte presenta un valor WS dins del codi de designació, vol dir que l’absorció d’aigua és d’1 kg/m2 de superfície quan està submergit 1 cm durant 24 h. 1 kg/m2 representa que la penetració d’aigua és de l’ordre d’1 mm. Si el codi de designació d’un producte porta la indicació WL(P), vol dir que absorbeix 3 kg/m2 quan està submergit 1 cm durant 28 dies. En contra del que pugui semblar, el valor d’1 kg/m2 durant 24 h és molt més crític que el valor de 3 kg/m2 durant 28 dies. Aquest paràmetre és d’interès en aplicacions verticals en què el producte pot estar accidentalment en contacte amb l’aigua, com poden ser les façanes ventilades o l’aïllament intermedi en parets dobles de fàbrica. Els productes que compleixen els criteris WS o WL(P) es consideren no hidròfils (poc sensibles a l’aigua) i no capil·lars (que no són capaços de traslladar la humitat en la seva massa). 71 3. Conceptes tècnics fonamentals Absorció d’aigua per immersió total Indica la quantitat d’aigua que absorbeix un producte quan està immers en aigua. No pretén representar cap situació equiparable a l’exposició de l’aïllament en una aplicació, sinó simplement una característica per qualificar els diferents productes de cèl·lula substancialment tancada. S’expressa en el codi de designació a través del paràmetre WL(T). El valor declarat s’avalua en percentatge del volum. La norma d’assaig és l’EN 12087. Exemple: Si el codi de designació d’un producte indica un valor WL(T) 0,7, vol dir que l’absorció d’aigua després de 29 dies d’immersió total del producte és del 0,7% en volum. Es consideren productes no hidròfils els que no superen el 5% d’absorció d’aigua en l’assaig d’immersió total. 72 3. Conceptes tècnics fonamentals Absorció d’aigua per difusió Indica la quantitat d’aigua que té el risc de penetrar en forma de vapor i que posteriorment pot condensar-se a l’interior per la baixa temperatura. S’expressa dins del codi de designació en la rúbrica WD(V). Les condicions d’assaig les fixa la norma EN 12088. 1 ºC Cada 7 dies 50% Exemple: Si el codi de designació d’un producte d’XPS disposa de la indicació WD(V)3, vol dir que després d’exposar el producte a quatre cicles de set dies cada un, entre una atmosfera saturada d’humitat a 50 ºC i una altra a 1 ºC, invertint en cada cicle les cares de la proveta, és inferior al 3%. L’objectiu de l’exposició és fer penetrar el vapor d’aigua per difusió (fort gradient de pressió de vapor) i, en invertir les cares, fer condensar el vapor d’aigua en la cara freda, en la qual en el cicle anterior s’ha fet penetrar l’aigua en forma de vapor. És una característica imprescindible per a productes utilitzats en cobertes invertides. 73 3. Conceptes tècnics fonamentals Característiques acústiques Rigidesa dinàmica Indica la capacitat d’un producte per actuar com una molla en un sistema esmorteïdor massa-molla-massa. Aquesta característica només és rellevant per a productes d’aïllament en terres flotants contra el soroll d’impacte o en extradossats adherits per a l’aïllament del soroll aeri. S’inclou en el codi de designació CE dins de la rúbrica SD. El valor s’expressa en MN/m3. La norma d’assaig i mesurament és l’EN 29052. Exemple: Si el codi de designació d’un producte d’EPS inclou la informació SD15, vol dir que la seva rigidesa dinàmica és inferior a 15 MN/m3. Si es tractés d’un producte de 80 mm, el seu mòdul d’elasticitat dinàmica seria Edyn = 15 · 0,08 = 1,2 MN/m2. Una llana de vidre lleugera (de les que es destinen al farciment d’envans de placa de guix) per a l’aïllament acústic sol tenir un mòdul d’elasticitat dinàmica de l’ordre de Edyn = 0,11 MN/m2, de manera que per a un gruix de 50 mm tindria una rigidesa dinàmica de s’ = 0,11 / 0,08 = 1,4 MN/m3. És gràcies a la seva baixíssima rigidesa dinàmica que les llanes minerals de vidre són eficaces en l’aïllament acústic. Els productes amb rigideses dinàmiques massa elevades en funció de les masses implicades en el sistema massa-molla-massa (per exemple, superiors a 10 MN/m3) són ineficaços per a l’aïllament acústic. 74 3. Conceptes tècnics fonamentals Els productes rígids són sempre desaconsellables des d’un punt de vista acústic. El mòdul d’elasticitat dinàmica es pot derivar de la rigidesa dinàmica i el gruix, Edyn = s’ · d. A vegades es fa servir com a indicador per estimar la rigidesa dinàmica s’ dels diferents gruixos d’un mateix producte. Resistència especifica al flux d’aire En materials de porositat oberta, indica la resistència que presenta el producte per ser travessat per un flux d’aire. És un indicador de la capacitat que té un producte en actuar com a filtre (esmorteïdor) de l’energia acústica que transita al seu través. És una característica determinant de las prestacions acústiques dels productes destinats a omplir cavitat d’aire per motius acústics (evitar l’anomenat efecte “tambor” dels tancaments amb cambres d’aire). Pot formar part del codi de designació del marcatge CE dintre de l’apartat AFr. La norma d’assaig i mesurament és l’EN 29053. Exemple: Si el codi de designació CE d’un producte de llana de vidre conté la informació AFr5, vol dir que la seva resistència al flux de l’aire és superior a 5 kPa·s/m2 i, per tant, és un producte eficaç quant a l’aïllament acústic. 75 3. Conceptes tècnics fonamentals Absorció acústica Indica la capacitat d’un producte per no reflectir les ones sonores que incideixen en la seva superfície. És d’utilitat per a productes destinats a ser la superfície aparent de falsos sostres o revestiments murals. S’inclou en el codi de designació CE dins de l’apartat AW. La norma d’assaig i mesurament és l’EN 20354 i la d’avaluació global és l’EN 11654. Exemple: Si el codi de designació d’un producte inclou la indicació AW0,5, vol dir que la seva absorció acústica ponderada en l’espectre de freqüències és de 0,5 (reflecteix la meitat de l’energia acústica incident). L’impacte en el temps de reverberació del local dependrà del volum i de la quantitat de superfícies absorbents (revestiments, mobiliari, persones…) que contingui. L’absorció acústica no té cap transcendència en l’aïllament acústic dels elements constructius. L’absorció acústica dels revestiments té influència en el temps de reverberació del local. 76 3. Conceptes tècnics fonamentals Característiques de durabilitat Resistència a gel i desgel IIndica la capacitat d’un producte per no degradar la seva resistència mecànica ni la seva absorció d’aigua després de ser sotmès a 300 cicles de gel (–20 ºC) i desgel (20 ºC) S’expressa en el codi de designació del marcatge CE dins les rúbriques FTCI o FTCD. El valor que acompanya la indicació FTCI o FTCD significa l’augment d’absorció d’aigua per immersió o difusió, respectivament, i que la pèrdua de resistència a la compressió no supera el 10%. La norma d’assaig és l’EN 12087. Exemple: Si el codi de designació d’un producte d’XPS indica FTCI1, vol dir que després de sotmetre el producte a 300 cicles entre els –20 ºC i els 20 ºC la pèrdua de resistència a la compressió és inferior al 10% i l’augment del valor d’absorció d’aigua per immersió és inferior a l’1%. És una característica necessària per als productes destinats a les cobertes invertides, l’aïllament de lloses o de sabates de fonamentació o murs enterrats. 77 3. Conceptes tècnics fonamentals Normes europees per als productes manufacturats Núm. norma Identificació Producte EN 13162 MW Llanes minerals (de vidre o de roca) EN 13163 EPS Poliestirè expandit EN 13164 XPS Poliestirè extrudit EN 13165 PUR Poliuretà conformat en fàbrica EN 13166 PF Escuma fenòlica EN 13167 CG Vidre cel·lular EN 13168 WW Llana de fusta EN 13169 EPB Perlita expandida EN 13170 ICB Aglomerat de suro EN 13171 WF Fibres de fusta Per als productes que es fabriquen directament a l’obra (producció in situ), també hi ha normes que en regulen la comercialització a Europa. Aquestes normes estan subdividides en dues parts, la part 1 correspon als productes abans de la seva instal·lació (responsabilitat dels fabricants) i la part 2 es refereix a la instal·lació en obra (responsabilitat dels instal·ladors, sota el control dels tècnics directors de les obres). Núm. norma Identificació Producte EN 14064 MW Llanes minerals per a ser instal·lades per insuflació. EN 14319 PUR Poliuretà in situ per projecció o injecció. EN 15101 LFCI Cel·lulosa destinada a ser instal·lada per insuflació EN 16809 EPS Grànuls de poliestirè expandit destinats a ser instal·lats per insuflació. 78 3. Conceptes tècnics fonamentals Codi de designació dels productes d’aïllament En la taula adjunta es resumeixen les principals característiques que contemplen les normes europees d’especificacions. Resum de característiques Característica Identificació CE Conductivitat tèrmica λD EN 12667 EN12939 Resistència tèrmica RD EN 12667 EN12939 Tèrmiques Foc Reacció al foc Dimensions Toleràncies en gruix Mecàniques Vapor d'aigua Aigua Acústica Durabilitat Norma d'assaig Euroclasses EN 13501-1 T EN 823 Resistència a la compressió CS(10Y) EN 826 Deformació sota càrrega i temperatura DLT(1)5 DLT(2)5 EN 1605 Fluència CC EN 1606 Tracció perpendicular a las cares TR EN 1607 Compressibilitat CP EN 12431 Permeabilitat al vapor MU EN 12086 Z EN 12086 Absorció d’aigua immersió parcial WS WL(P) EN 1609 Absorció d’aigua immersió total WL(T) EN 12087 Absorció d’aigua per difusió WD EN 12088 Rigidesa dinàmica SD EN 29052 Absorció acústica AW EN 20354 EN 11654 Resistivitat al pas de l’aire AF EN 29053 Resistència al gel i el desgel FT EN 12091 Resistència a la difusió del vapor 79 3. Conceptes tècnics fonamentals Exemples d’expressió del codi de designació CE El codi de designació CE es troba en les etiquetes, en les declaracions de prestacions, en els certificats AENOR i en les fitxes tècniques dels productes. Exemples de codi de designació: MW-EN 13162-T3-Z3-WS MW EN13162 vol dir que es tracta d’un producte de llana mineral conforme a la norma EN 13162 T3 amb un nivell de tolerància en gruix de –3mm o –3% i +10mm o +10% Z3 amb una barrera de vapor de resistència a la difusió de 3 m2·h·Pa/mg WS. de caràcter no hidròfil, amb una absorció d’aigua per immersió parcial inferior a 1 kg/m2 MW-EN 13162-T6-CS(10)5-CP5-MU1-SD10-AW0,45 MW és un producte de llana mineral EN13162 conforme a la norma EN 13162 T6 CS(10)5 amb un nivell de tolerància en gruix de -1mm o -5% i +3 o +15% amb una resistència a la compressió al 10% de deformació de 5 kPa CP5 amb una compressibilitat inferior a 5 mm MU1 sense barrera de vapor, amb una permeabilitat al vapor de la llana μ=1 SD10 amb una rigidesa dinàmica inferior a 10 MN/m3 AW0,45 i amb una absorció acústica superior a αw 0,45 80 3. Conceptes tècnics fonamentals MW-EN 13162-T3-MU1-AFr5-AW0,70 MW és un producte de llana mineral EN13162 conforme a la norma EN 13162 T3 amb un nivell de tolerància en gruix de –3mm o –3% i +10mm o +10% MU1 sense barrera de vapor amb una permeabilitat al vapor de la llana μ=1 AFr5 amb una resistència al flux d’aire superior a 5 kPa·s/m2 AW0,70 i amb una absorció acústica superior a αw 0,70 XPS-EN 13164-T1-CS(10/Y)300-DLT(2)5-DS(70,90)-WL(T)0,7-CC(2/1,5/50)125-FTCI1 XPS EN 13164 T1 CS(10/Y)300 DLT(2)5 DS(70/90) WL(T)0,7 CC(2/1,5/50)125 FTCl1 és un producte de poliestirè extrudit conforme a la norma EN 13164 amb un nivell de tolerància en gruix de –2mm i +3mm amb una resistència a la compressió al 10% de 300 kPa amb una deformació inferior al 5% sota una pressió de 40 kPa i amb una temperatura elevada de 70 ºC durant 168 h amb una variació dimensional inferior al 5% amb una variació de temperatura de 70 ºC i 90% d’humitat relativa durant 48 h amb una absorció d’aigua per immersió inferior al 0,7% amb una resistència a càrregues de llarga durada de 125 kPa, amb una deformació inicial de l’1,5% i una deformació final del 2% després de 50 anys amb una disminució de la resistència a la compressió inferior al 10% i un augment de l’absorció d’aigua inferior a l’1% després de sotmetre el producte a 300 cicles de gel i desgel entre 20 ºC i –20 ºC 81 82 4. Productes aïllants 3. Conceptes tècnics fonamentals Principals productes aïllants En els capítols següents analitzarem les principals característiques generals de les diferents famílies de productes d’aïllament. Cal considerar com a característiques generals les que es troben més habitualment en el mercat espanyol, això vol dir que és perfectament possible trobar productes específics de qualsevol fabricant que no concordin perfectament amb els entorns que proposem. Seran sempre les característiques declarades pel fabricant (i preferiblement certificades per organismes independents, com, per exemple, AENOR) les que cal considerar com a representatives de cada producte. Els materials genèrics (llana de vidre, llana de de roca, EPS, XPS…) s’han d’entendre com una gran família de diferents productes, cadascun dels quals té les seves característiques específiques. 85 3. Conceptes tècnics fonamentals Llana mineral de vidre (GW) — La llana mineral de vidre pertany a la família de les llanes minerals. Identificació — La llana mineral de vidre presenta un aspecte filamentós (hi ha algunes llanes minerals de vidre acolorides). Té una porositat oberta i una gran elasticitat. Es presenta normalment en el mercat en forma de mantes o plafons, ja siguin sense cap tipus de revestiment o revestits (paper kraft, kraft-alu, vels de vidre…). És un producte d’origen natural de característiques inorgàniques. 86 3. Conceptes tècnics fonamentals Llana mineral de vidre (GW) — La llana mineral de vidre es fabrica a partir de materials minerals (principalment, sorra, dolomita i calcita) als quals també s’hi incorpora, cada vegada en una proporció més gran, vidre reciclat, ja sigui del procés mateix o provinent dels circuits de valorització de vidre extern. — Els minerals són fosos en un forn continu d’alta temperatura. Procés de producció — Els forns poden fer servir diferents tipus de combustible (electricitat, gas, oxigàs). — Un cop fosos els minerals i en estat viscós, un sistema d’extrusió per centrifugació i afinament per pressió d’aire transforma la massa vítria en filaments de llargades i diàmetres ben controlats i adaptats al tipus de producte que cal fabricar. — Els filaments són aglutinats amb una resina termoendurible. — En un forn d’aire calent es conforma el gruix del producte. — Finalment, si cal, s’hi incorporen els revestiments en una o dues cares. Normes de referència Característiques tècniques La norma de referència per als productes de llana mineral de vidre, comuna en tot l’àmbit europeu, és l’EN 13162. — L’estructura filamentosa inorgànica de la llana mineral de vidre proporciona excel·lents propietats en l’aïllament tèrmic i esmorteïment acústic, a més del seu caràcter incombustible. — La porositat oberta proporciona una elevada permeabilitat al vapor d’aigua que en algunes ocasions cal compensar amb la interposició de barreres de vapor, ja sigui en el mateix producte o en l’element constructiu en què es fa servir. Aïllament tèrmic Es poden obtenir llanes mineral de vidre amb conductivitats tèrmiques normalment compreses entre els 0,040 i els 0,032 W/m·K, en funció del tipus de filaments (diàmetres i longituds) que conformen l’enfeltrat. Aïllament acústic L’elevada resistència al pas de l’aire que ofereixen els productes de llana mineral de vidre, conjuntament amb la seva baixa rigidesa dinàmica, fan que sigui un producte idoni per augmentar l’aïllament acústic d’elements constructius basant-se en el principi massa-molla-massa. Condicionament acústic La porositat oberta de la llana mineral de vidre es útil també com a element per controlar la reverberació dels locals quan és utilitzada com a revestiment aparent (en aquests casos, la llana mineral de vidre sol incorporar revestiments decoratius com a acabat superficial). 87 4. Productes aïllants Llana mineral de vidre (GW) Comportament en cas d’incendi La llana mineral de vidre és incombustible (classificacions A1 o A2, s1, d0) quan no està revestida. La incorporació de revestiments (normalment, més o menys combustibles) provoca una modificació del caràcter incombustible del producte (classificacions B, s1 d0 per als kraft-alu, o F per als papers kraft). Comportament mecànic Els productes més rígids són capaços de suportar càrregues moderades uniformement repartides. Els nivells de compressibilitat normalment assolits són d’entre 3 i 5 mm. Comportament amb de l’aigua Els productes de llana mineral de vidre no són hidròfils ni capil·lars, de manera que no són causa de transmissió d’humitats. El seu caràcter de porositat oberta fa que necessàriament s’hagin d’utilitzar protegits de l’aigua líquida. Les absorcions d’aigua dels productes de llana mineral de vidre (normalment, els pensats per a aplicacions verticals com ara façana ventilada) poden arribar a nivells inferiors a 1 kg/m2 en l’assaig d’immersió parcial. Aspectes sanitaris — La llana mineral de vidre que superi els criteris de biosolubilitat que imposa la Directiva 97/69/CE no té la consideració de cap caràcter cancerigen d’acord amb els criteris comunitaris i de la IARC (Agència Internacional del Càncer). — La certificació EUCEB de les llanes minerals de vidre aporta al mercat la seguretat d’aquest caràcter biosoluble. — Totes les llanes minerals de vidre que es comercialitzen avui a Europa estan acollides a la certificació EUCEB (o el seu equivalent RAL en alguns països d’influència germànica). La llana mineral de vidre és especialment utilitzada en les aplicacions en què la simultaneïtat d’aïllament tèrmic, acústic i de protecció enfront del foc són determinats. Es fa servir correntment en: Principals utilitzacions Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. — Extradossat per l’interior amb sistemes de plaques de guix ( ja siguin adherits o sobre perfils). — Aïllament per l’exterior en façanes amb cambra d’aire ventilada i protecció lleugera. — Edificis de construcció metàl·lica entre dues xapes. Cobertes — Aïllament entre envanets de sostremort. — Aïllament col·locat sobre falsos sostres decoratius (metàl·lics, plaques de guix…). — Aïllament de cobertes inclinades industrials amb l’aïllant entre dues xapes. — Aïllament de cobertes inclinades industrials amb l’aïllament sobre les corretges. — Aïllament de cobertes industrials en forma de falsos sostres (amb propietats per al condicionament acústic). Terres i sostres — Aïllament tèrmic, al soroll d’impacte i aeri en terres flotants sobre sostres. — Aïllament tèrmic i condicionament acústic en forma de falsos sostres. — Aïllament tèrmic i acústic amb la llana col·locada sobre falsos sostres decoratius. 88 4. Productes aïllants Llana mineral de vidre (GW) Mitgeres — Aïllament tèrmic i acústic entre dos elements de fàbrica. — Aïllament tèrmic i acústic en forma d’extradossats amb plaques de guix. Principals utilitzacions (continuació) Divisòries interiors — Aïllament tèrmic i acústic d’envans formats per plaques de guix. Conductes de climatització — Formació de conductes aïllats per a la distribució d’aire condicionat. — Aïllament per l’exterior de conductes d’aire condicionat. — Aïllament per l’interior de conductes d’aire condicionat. Calorifugatge — Aïllament tèrmic de conduccions (conquilles). — Aïllament tèrmic de dipòsits a alta temperatura. — La simultaneïtat d’oferta de prestacions tèrmiques, acústiques i de protecció enfront del foc fa de la llana mineral de vidre un producte especialment atractiu. Fortaleses — El reduït consum de matèries primeres per obtenir elevades prestacions (productes lleugers). — La possibilitat de comprimir els productes lleugers en l’embalatge permet minimitzar els costos logístics i de transport. Febleses — Elevat cost de les inversions per a les instal·lacions industrials de fabricació. — Accés limitat a la tecnologia necessària (hi ha pocs grups industrials capacitats). — Exigència social més elevada en l’àmbit de l’acústica i de la seguretat passiva enfront del foc. Oportunitats — Relació entre prestacions, preu i impacte ambiental molt favorable. Amenaces La seva manipulació requereix de proteccions adequades. Evolució tecnològica — Impacte ambiental molt limitat en les fases de producció i transport (consum limitat de matèries primeres abundants, minimització del transport). — L’evolució tecnològica d’aquest producte passa per una optimització dels processos industrials (aconseguir millors prestacions amb consums de matèries primeres i energètiques més limitades). — Millora i suavització de l’aspecte del producte. — Incorporació d’aglutinants d’origen renovable per minimitzar encara més l’escàs impacte ambiental dels productes. 89 4. Productes aïllants Poliestirè expandit (EPS) — El poliestirè expandit pertany a la família de les escumes plàstiques. Identificació — Presenta una textura d’un conglomerat de “perles”, normalment de color blanc encara que es pot acolorir. Es tracta d’un producte d’estructura cel·lular amb cel·les substancialment tancades. Es presenta en el mercat en forma de plafons, revoltons, productes mecanitzats o emmotllats. — La matèria primera és el poliestirè expansible, un polímer de l’estirè que inclou pentà com a gas d’expansió. Es presenta en forma de grànuls esfèrics d’unes dècimes de mil·límetre de diàmetre. Procés de producció — La matèria primera és sotmesa a l’acció de calor mitjançant vapor d’aigua, aquesta exposició a la calor fa que el poliestirè (que és un termoplàstic) s’estovi i al mateix temps el pentà es vaporitzi (augmentant de volum). A aquest procés se l’anomena preexpansió i té com a conseqüència que les perles augmentin substancialment de volum (fins a uns mil·límetres de diàmetre) i formin en el seu interior una estructura cel·lular. — Les perles preexpandides se sotmeten a un procés d’estabilització en sitges ben ventilades. — Un cop estabilitzades, les perles s’introdueixen en un motlle i són sotmeses a l’acció de vapor a pressió. La calor del vapor torna a estovar la pell de les perles, mentre l’acció de la pressió fa que les perles quedin soldades entre elles. — La peça fabricada en el procés anterior s’acostuma a mecanitzar per formar el plafons, revoltons… — En ocasions, el motlle presenta formes més o menys capritxoses que permeten fabricar productes amb formes més complexes. Normes de referència La norma de referència per als productes de poliestirè expandit, comuna en tot l’àmbit europeu, és l’EN 13163. 90 4. Productes aïllants Poliestirè expandit (EPS) Característiques tècniques Aïllament tèrmic — L’estructura cel·lular substancialment tancada del poliestirè expandit proporciona bones prestacions pel que fa a l’aïllament tèrmic. — La rigidesa de l’estructura de les cel·les li proporciona també un bon comportament amb l’aigua, una elevada resistència a la difusió del vapor i una bona capacitat mecànica (especialment en compressió). — S’obtenen poliestirens expandits amb conductivitats tèrmiques que poden oscil·lar entre els 0,045 i els 0,034 W/m·K, en funció del tipus de transformació. — Recentment (als voltants de l’any 2000), s’han incorporat al mercat matèries primeres noves més evolucionades que inclouen el grafit i permeten arribar fins a valors de l’ordre de 0,031 W/m·K. Avui en dia, aquests productes encara no representen una part significativa del mercat. — La rigidesa del poliestirè expandit fa que aquests productes no estiguin ben adaptats per aconseguir increments d’aïllament acústic. Aïllament acústic — Recentment s’han incorporat d’una manera més decidida al mercat productes de poliestirè expandit que han estat sotmesos a un procés d’elastificació que els pot fer útils en l’àmbit de l’increment de l’aïllament acústic (la rigidesa d’aquest productes pot baixar fins a valors de l’ordre de 15 MN/m3). Comportament en cas d’incendi El poliestirè expandit és una escuma plàstica i, com a tal, és combustible. Si es fabrica a partir de matèria primera sense cap tipus de tractament específic pel que fa al foc i s’obté la classificació F, afegint a la matèria primera retardants de flama adaptats es pot arribar a obtenir una classificació E (sense formació de gotes inflamades) per als productes sense cap tipus de revestiment. Resistència mecànica Els productes de poliestirè expandit poden arribar a resistències en compressió de l’ordre de 200 a 250 kPa per als productes més resistents utilitzats en aplicacions sota càrrega. Comportament amb l’aigua — Els productes de poliestirè expandit presenten absorcions d’aigua variables segons el procés de transformació que hagin seguit. Els valors normalment obtinguts pels productes comercials solen oscil·lar entre el 3% i el 15% (absorció per immersió total a llarg termini). — Recentment (als voltants de l’any 2000), s’han incorporat al mercat matèries primeres noves més evolucionades que permeten reduir els valors d’absorció d’aigua fins al voltant de l’1%, tot i que aquests productes encara representen només una petita part del mercat. 91 4. Productes aïllants Poliestirè expandit (EPS) El poliestirè expandit és especialment utilitzat en les aplicacions en què es necessiten productes d’una certa rigidesa i amb un bon aïllament tèrmic. Es fa servir correntment en: Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. — Extradossats per l’interior amb sistemes adherits de plaques de guix. — Aïllament per l’exterior amb protecció d’arrebossat (sistemes ETICS o SATE). Cobertes Principals utilitzacions — Aïllament en cobertes planes tradicionals. — Aïllament de cobertes inclinades amb aïllant sobre la vessant. Terres — Aïllament tèrmic sota paviments; utilitzant productes elastificats, també aïllament al soroll d’impacte. Mitgeres — Aïllament tèrmic entre dos elements de fàbrica. — Aïllament tèrmic i acústic (EPS elastificat) en forma d’extradossats amb plaques de guix. Sostres — Aïllament tèrmic i alleugeriment de sostres amb inclusió de revoltons. — Bon equilibri entre diferents prestacions (mecànica, aigua, tèrmica…) amb relació al preu del producte. Fortaleses — Gran versatilitat en les formes de presentació en el mercat. — Oferta molt àmplia en el mercat (molts petits fabricants relativament locals). Febleses — El seu comportament enfront del foc limita la seva utilització a aplicacions que hi estiguin prou protegides. — Excessiva atomització de l’oferta. Oportunitats Amb els nous productes hi ha la possibilitat de penetrar en nous segments de mercat que fins avui no eren accessibles als productes tradicionals (aïllaments elevats, acústica, coberta invertida…). Amenaces Deteriorament de la qualitat i la imatge del producte degut a un excés de la competència entre transformadors. 92 4. Productes aïllants Poliestirè expandit (EPS) El poliestirè expandit ha iniciat una evolució tecnològica interessant per tal d’abordar segments de mercat fins avui tècnicament inaccessibles per a aquest producte. Evolució tecnològica A traves de la incorporació d’additius en la matèria primera s’ha aconseguit millorar el poder d’aïllament tèrmic fins situar-lo entre els millors del mercat. Reducció de la capacitat d’absorció d’aigua del material per la via de la hidrofugació de la matèria primera. Millora de la capacitat d’esmorteïment acústic a través d’un procés addicional en la transformació (elastificació) per tal de reduir la rigidesa del producte. Incorporació de nous retardants de flama que superin els criteris toxicològics i ambientals. 93 4. Productes aïllants Poliestirè extrudit (XPS) El poliestirè extrudit pertany a la família de les escumes plàstiques. Identificació Presenta una textura superficial contínua d’aspecte molt llis i, normalment, la seva massa es presenta acolorida (cada fabricant utilitza un color determinat). Es presenta en el mercat en forma de plafons amb els cantells normalment mecanitzats per tal de millorar l’encaix entre ells. En ocasions es presenta amb mecanitzats o tractaments superficials (ranures, eliminació de la “pell”…). En una extrusora es fluïdifiquen les matèries primeres –poliestirè cristall, nucleants, colorants, retardants de flama…– per l’acció de temperatures moderades i pressions elevades. El gas d’expansió en estat líquid (degut a la pressió) és mesclat amb les matèries primeres plàstiques dintre de l’extrusora. Procés de producció A la sortida de l’extrusora, la disminució ràpida de la pressió fa que el gas d’expansió passi de l’estat líquid al gasós, la qual cosa fa augmentar el volum i refreda la massa plàstica, de manera que es forma una escuma contínua. I així es forma l’estructura cel·lular tancada necessària per a l’aïllament. Com a gasos d’expansió s’hi utilitzen en l’actualitat gasos com ara el diòxid de carboni (CO2) o els hidrofluorocarburs (HFC), que ja fa anys que han substituït completament els clorofluorocarburs (CFC) o els hidroclorofluorocarburs (HCFC). Un cop formada l’escuma i desprès d’un procés d’estabilització es mecanitzen els plafons per tal de rectificar-los a la seva dimensió comercial o incloure les mecanitzacions laterals o superficials necessàries. 94 4. Productes aïllants Poliestirè extrudit (XPS) Normes de referència La norma de referència per als productes de poliestirè extrudit, comuna en tot l’àmbit europeu, és l'EN 13164. Característiques tècniques L’estructura cel·lular totalment tancada del poliestirè extrudit li proporciona les seves excel·lents prestacions enfront de l’absorció d’aigua i com a aïllant tèrmic. L’alt grau de rigidesa de l’estructura cel·lular, que prové de la gran homogeneïtat de les cel·les, proporciona una altíssima capacitat de resistència mecànica. Aïllament tèrmic En funció del tipus de gas d’expansió que s’hi hagi fet servir, la conductivitat tèrmica dels productes de poliestirè extrudit pot variar entre els 0,038 i els 0,034 W/m·K, per als productes expandits amb CO2, o els 0,033 i els 0,030 W/m·K, per als productes expandits amb HFC o més recentment amb gasos HFO. Les dificultats tecnològiques del procés d’expansió fan que la conductivitat tèrmica d’aquests productes no sigui uniforme en tots els gruixos, ja que es produeix un augment de la conductivitat en els gruixos més elevats. Comportament en cas d’incendi Resistència mecànica Comportament amb l’aigua El poliestirè extrudit és una escuma plàstica i, com a tal, és combustible. Els productes sense revestiment normalment subministrats al mercat es fabriquen amb incorporació de retardants de flama per tal d’aconseguir la classe E (sense gotes). Si no inclouen el retardant de flama, la seva classificació és F. És un dels punts forts del poliestirè extrudit: els productes comercialitzats normalment arriben a resistències a la compressió de l’ordre dels 300 kPa, encara que es poden obtenir productes de fins a 700 kPa, i difícilment es pot baixar dels 200 kPa. Una característica important del poliestirè extrudit és la capacitat de suportar càrregues permanents de llarga durada sense fatiga, a aquesta propietat se l’anomena fluència i arriba a assolir normalment valors d’uns 120 a 175 kPa per a càrregues de 50 anys de durada, amb deformacions inferiors al 2% del gruix. És també una qualitat molt apreciada del poliestirè extrudit, ja que, en condicions d’immersió total de llarga durada els valors mesurats són inferiors a l’1%, i en el cas de l’absorció forçada d’aigua per difusió els valors són normalment inferiors al 3%. El poliestirè extrudit és, dintre dels materials d’aïllament, el que presenta característiques millors pel que fa al comportament amb l’aigua. 95 4. Productes aïllants Poliestirè extrudit (XPS) El poliestirè extrudit és l’aïllant especialment indicat per a les aplicacions en què cal disposar d’elevades resistències mecàniques, baixes absorcions d’aigua i, òbviament, aïllament tèrmic. S’utilitza habitualment en: Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. — Extradossats per l’interior amb sistemes adherits de plaques de guix. — Aïllament de parets de cambres frigorífiques. — Correcció de ponts tèrmics (pilars, fronts de sostre,....). Principals utilitzacions Cobertes — Aïllament en cobertes planes invertides. — Aïllament en cobertes planes tradicionals. — Aïllament de cobertes inclinades amb aïllant sobre la vessant. Terres — Aïllament tèrmic sota paviments. — Aïllament tèrmic de paviments industrials. — Aïllament tèrmic de paviments de cambres frigorífiques. Mitgeres — Aïllament tèrmic entre dos elements de fàbrica. Sostres — Falsos sostres netejables per a locals agroalimentaris. Fonaments i murs enterrats — Aïllament tèrmic de bases de fonaments. — Aïllament tèrmic de murs en contacte amb el terreny. Fortaleses — La bona combinació d’elevada resistència a la compressió i baixíssima absorció d’aigua fan del poliestirè extrudit el producte idoni en aplicacions en què hi ha presència de càrregues elevades o d’aigua liquida (és l’únic aïllant utilitzable en aquesta situació). — Excel·lent imatge en el mercat. Febleses Oportunitats Amenaces Els successius canvis de tecnologia d’expansió de gasos no han permès encara arribar a un desenvolupament tecnològic complet. — Desenvolupament de tècniques en què l’aïllament està exposat a l’aigua líquida (coberta invertida, aïllaments soterrats…). — L’increment de les exigències de confort, especialment en cobertes i terres, incrementa les oportunitats d’aquests tipus de productes. Les successives necessitats d’adaptar la tecnologia a nous gasos d’expansió. — L’evolució tecnològica passa en aquests moments per una consolidació i optimització industrial de les tecnologies d’expansió amb CO2 per tal de no limitar els gruixos de producció (per sobre dels 140 mm). Evolució tecnològica — A mitjà termini es pot esperar una millora del poder d’aïllament del poliestirè extrudit, ja sigui per la via de l’optimització tecnològica o per la via de la millora de les matèries primeres. — Experimentació amb nous gasos d’expansió que tinguin millors prestacions ambientals pel que fa al GWP. 96 4. Productes aïllants Llana de roca (SW) La llana de roca pertany a la família de les llanes minerals (no és l’única llana mineral, tot i que la confusió és freqüent). Identificació La llana de roca té una estructura filamentosa normalment de color marronós, amb una presència més o menys reduïda de corpuscles minerals no fibrosos (infibrats). Té una porositat oberta i una elasticitat limitada. Es presenta en el mercat normalment en forma de plafons (ocasionalment, mantes) i habitualment sense revestiment (a vegades amb revestiments de kraft, kraftalu, vels de vidre…). És un producte natural de característiques inorgàniques. La llana de roca es fabrica a partir de materials minerals (principalment basalt i residus de foneria d’alts forns). Les matèries primeres són foses en un forn de combustió interna (mescla de combustible i de matèries primeres en el mateix forn). Procés de producció Normalment, per a la combustió es fa servir carbó de coc. Un cop fosos, el minerals en estat viscós es transporten cap al sistema de fibració format per discos giratoris que provoquen una turbulència que genera els filaments i alguns infibrats. Aquests són impulsats sobre un tapis al mateix temps que són impregnats amb una resina termoendurible que servirà d’aglutinant. En un forn d’aire calent es conforma el producte. Finalment, s’hi incorporen, quan cal, els revestiments. Normes de referència Característiques tècniques Aïllament tèrmic La norma de referència per als productes de llana de roca, comuna en tot l’àmbit europeu, és l’EN 13162. L’estructura filamentosa inorgànica de la llana de roca proporciona propietats en l’aïllament tèrmic, un esmorteïment acústic acceptable i un caràcter incombustible. El caràcter obert de la porositat proporciona una elevada permeabilitat al vapor d’aigua que, en algunes ocasions, cal compensar amb la incorporació de barreres de vapor, en el mateix producte o bé en l’element constructiu en què s’instal·la l’aïllant. Es poden obtenir llanes de roca amb conductivitats tèrmiques normalment compreses entre els 0,044 i els 0,035 W/m·K en funció del tipus de filaments (diàmetres i longituds) que conformen l’enfeltrat. 97 4. Productes aïllants Llana de roca (SW) Aïllament acústic La resistència al pas de l’aire que ofereixen els productes de llana de roca. conjuntament amb la seva relativament baixa rigidesa dinàmica, fan que sigui un producte adequat per augmentar l’aïllament acústic d’elements constructius basant-se en el principi massa-molla-massa. Condicionament acústic La porositat oberta de la llana de roca la poden fer útil també com a element per controlar la reverberació dels locals quan s’utilitza com a revestiment aparent dels locals (en aquests casos, la llana de roca sol incorporar revestiments decoratius). Comportament en cas d’incendi La llana de roca és incombustible (classificació A1) quan no està revestida. La incorporació de revestiments (normalment, més o menys combustibles) provoca una degradació del caràcter incombustible del producte (classificacions B1, d0 per als kraft-alu, o F per als papers kraft). Comportament mecànic Els productes més rígids són capaços de suportar càrregues moderades uniformement repartides. Els nivells de compressibilitat normalment assolits són d’entre 3 i 5 mm. Comportament amb l’aigua Els productes de llana de roca no són hidròfils ni capil·lars, de manera que no són causa de transmissió d’humitats. El seu caràcter de porositat oberta fa que necessàriament s’hagin d’utilitzar protegits de l’aigua líquida. Les absorcions d’aigua dels productes de llana de roca poden arribar a nivells inferiors a 1 kg/m2 en l’assaig d’immersió parcial. Aspectes sanitaris La llana de roca que superi els criteris de biosolubilitat que imposa la Directiva 97/69/CE no té la consideració de cap caràcter cancerigen d’acord amb els criteris comunitaris i de la IARC (Agència Internacional del Càncer). La certificació EUCEB de les llanes de roca aporta al mercat la seguretat d’aquest caràcter biosoluble. La major part dels fabricants de llana de roca que avui la comercialitzen a Europa estan acollits a la certificació EUCEB. 98 4. Productes aïllants Llana de roca (SW) La llana de roca és especialment utilitzada en les aplicacions en què la simultaneïtat d’aïllament tèrmic, acústic i de protecció enfront del foc són determinats. Es fa servir correntment en Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. — Extradossats per l’interior amb sistemes de plaques de guix ( ja siguin adherits o sobre perfils). — Aïllament per l’exterior en façanes amb cambra d’aire ventilada i protecció lleugera. — Edificis de construcció metàl·lica entre dues xapes. Principals utilitzacions Cobertes — Aïllament col·locat sobre falsos sostres decoratius (metàl·lics, plaques de guix…). — Aïllament de cobertes inclinades industrials amb l’aïllant entre dues xapes. — Cobertes planes tradicionals sobre suport de xapa metàl·lica (deck). Terres i Sostres — Aïllament tèrmic, al soroll d’impacte i aeri en terres flotants sobre sostres. — Aïllament tèrmic i condicionament acústic en forma de falsos sostres. — Aïllament tèrmic i acústic amb la llana col·locada sobre falsos sostres decoratius. Mitgeres — Aïllament tèrmic i acústic entre dos elements de fàbrica. — Aïllament tèrmic i acústic en forma d’extradossats amb plaques de guix. Divisòries interiors — Aïllament tèrmic i acústic d’envans formats per plaques de guix. Protecció d’estructures enfront del foc — Protecció d’elements estructurals enfront a la resistència al foc. Calorifugatge — Aïllament tèrmic de conduccions (conquilles). — Aïllament tèrmic de dipòsits a alta temperatura. — La simultaneïtat d’oferta de prestacions tèrmiques acústiques i de protecció enfront del foc fa de la llana de roca un producte atractiu. Fortaleses — Cost competiu en productes d’alta densitat quan es requereix una resistència mecànica moderada. — Molt adequat per a aplicacions a alta temperatura (aïllament industrial). — Elevat cost de les inversions per a les instal·lacions industrials. — Accés limitat a la tecnologia necessària (hi ha pocs grups industrials capacitats). Febleses — Presència més o menys important d’infibrats en la massa del producte. — Consum de matèries primeres relativament elevat (densitats elevades). — Costos logístics i de transport elevats (dificultat per comprimir els productes en l’embalatge) fabricacions i comercialitzacions limitades geogràficament (produccions locals). 99 4. Productes aïllants Llana de roca (SW) Oportunitats Amenaces Evolució tecnològica — Exigència social més elevada en l’àmbit de l’acústica i de la seguretat passiva enfront del foc. — Possibilitat d’ampliar el mercat amb usos no específicament d’aïllament tèrmic o acústic, com és ara la protecció d’estructures enfront del foc. — La seva manipulació requereix de proteccions adequades. — Producte tecnològicament poc evolucionat i molt madur (va ser la primera llana mineral fabricada). — Millora de la competitivitat del procés de fabricació (especialment en els productes lleugers en què és menys competitiva). — Millora de les tecnologies de fabricació per millorar la uniformitat dimensional de les fibres. 100 4. Productes aïllants Poliuretà conformat (PUR / PIR). Poliuretà conformat en fàbrica — Pertany a la família de les escumes plàstiques. Identificació — Es pot fabricar una gran varietat d’escumes de poliuretà en funció de les condicions que es donin en la reacció química del procés de fabricació, des de productes rígids (normalment, utilitzats en aïllament) fins a productes elàstics (utilitzats com a coixins en tapisseries); des de productes de cel·la substancialment tancada (normalment, utilitzats en aïllament) fins a productes de cel·la oberta (per exemple, esponges); des de productes escumats fins a pintures. El poliuretà conformat en fàbrica no es pot considerar com un material sinó més aviat com una família amplíssima de materials variats per a usos molt diversos. — Limitant-nos als productes normalment utilitzats per a l’aïllament tèrmic d’edificis, podem considerar que és un producte d’estructura cel·lular substancialment tancada, rígid i, normalment, de color groc. Habitualment se subministra en forma de plafons (amb o sense revestiment en les cares), també és molt corrent que aquest producte sigui el nucli per a la fabricació de plafons sandvitx metàl·lics. Procés de producció — La fabricació del poliuretà conformat en fàbrica consisteix bàsicament a disposar els dos components fonamentals –poliol i isocianat– als quals s’afegeix el gas d’expansió, ja sigui en un motllo, fabricació discontínua, o entre dos suports (d’alu-kraft, de làmines metàl·liques…), fabricació en continu; llavors, mitjançant algun catalitzador, es provoca la reacció química dels components que, com que és exotèrmica, provoca la gasificació del gas d’expansió i la formació de l’escuma. — El gasos d’expansió que s’hi fan servir més correntment són el pentà o algun gas de la família dels hidrofluorocarburs (HFC), amb tendència a evolucionar cap els gasos HFO. Normes de referència La norma d’especificacions per als productes de poliuretà conformat en fàbrica, comuna en tot l’àmbit europeu, és l’EN 13165. Característiques tècniques L’estructura cel·lular substancialment tancada i els diferents tipus de gasos d’expansió que s’hi utilitzen determinen les propietats d’aïllament tèrmic. 101 4. Productes aïllants Poliuretà conformat (PUR / PIR). Poliuretà conformat en fàbrica Aïllament tèrmic Els productes de poliuretà expandits amb pentà poden arribar a valors de conductivitat tèrmica molt baixos, de l’ordre dels 0,028 als 0,025 W/m·K, mentre que els productes expandits amb HCFC o HFC solen presentar conductivitats una mica més elevades, de l’ordre dels 0,034 als 0,030 W/m·K. — El poliuretà és una escuma plàstica i, com a tal, és combustible. Les escumes que se solen instal·lar en les obres arriben a classificacions E o F: normalment, el poliuretà crema molt ràpidament (s’estan fent alguns desenvolupaments tecnològics per tal de millorar aquest comportament, transformació del poliuretà en poliisocianurat). Comportament en cas d’incendi — Les cadenes uretàniques per acció de la calor (combustió) es transformen en cianurats. — El fet d’incorporar-hi algun revestiment no combustible (làmines metàl·liques, plaques de guix…) pot proporcionar una certa protecció enfront del foc i el conjunt resultant pot arribar a classificacions de tipus B o C. — El comportament en cas d’incendi és encara un dels punts febles d’aquest material. Resistència mecànica Per a les aplicacions sotmeses a càrrega, es poden assolir escumes amb 200 kPa de resistència a la compressió. Comportament en front a l’aigua El poliuretà presenta una absorció d’aigua per immersió total a llarg termini amb valors de l’ordre del 2% al 7%. Aquests valors d’absorció fan que el producte s’hagi d’utilitzar sempre protegit de l’aigua líquida. La baixa conductivitat tèrmica del poliuretà conformat en fàbrica fa que el producte sigui utilitzat en les aplicacions en què una lleugera reducció del gruix de l’aïllant (sense comprometre la resistència tèrmica) pot ser atractiva. Es fa servir correntment en: Principals utilitzacions Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. — Fabricació de complexos d’extradossat associat a plaques de guix. Cobertes — Aïllament en cobertes planes tradicionals. — Aïllament en cobertes planes tradicionals sobre xapa metàl·lica (deck). — Aïllament sota coberta en naus agroalimentàries. Terres — Aïllament tèrmic sota paviments. — Aïllament de paviments industrials i cambres frigorífiques. Sandvitx — Fabricació de plafons sandvitx amb xapes metàl·liques. 102 4. Productes aïllants Poliuretà conformat (PUR / PIR). Poliuretà conformat en fàbrica Fortaleses — Les baixes conductivitats tèrmiques aconseguibles són el principal punt fort del producte. — El fet que en la fase de reacció l’escuma tingui propietats adhesives el fa especialment apte per fabricar plafons del tipus sandvitx. — La combustibilitat del producte representa una certa limitació en la seva utilització. Febleses — La tecnologia d’expansió amb pentà representa alguns riscos des del punt de vista de la seguretat industrial. — El cost del producte és relativament elevat. — L’oferta d’aquest producte (excepte en forma de sandvitx) és a Espanya molt limitada. Oportunitats La facilitat del procés de fabricació per integrar-se a d’altres processos fa que sigui molt apte per a la prefabricació d’altres productes i, per tant, abordar nous àmbits de mercat. Amenaces L’augment de les exigències en temes de seguretat enfront del foc (especialment pel que fa a l’emissió de gasos). Evolució tecnològica Millora del comportament enfront del foc del producte fabricat (transformant el PUR en PIR). 103 4. Productes aïllants Llanes minerals insuflades (MW blowing wool). Llanes minerals per insuflar In situ — Pertanyen a la família de les llanes minerals. Identificació — Són un producte de forma granular que se subministra en obra comprimit per ser instal·lat mitjançant màquines d’insuflació. — Podem trobar en el mercat llanes minerals per ser insuflades fabricades a partir de vidre o de roca. — Un cop produïda la llana (vegeu-ne el procediment en productes manufacturats), les fibres sense presència d’aglutinant però amb presència de certs additius antiestàtics, hidrorepel·lents… són derivades directament cap a l’embalatge sense donar al producte cap forma precisa. Procés de producció — Un cop en obra, una màquina pneumàtica s’encarrega d’afegir-hi aire per obtenir un medi porós de porositat oberta i transportar el producte al lloc definitiu. — Les propietats i les característiques del producte finalment instal·lat depenen tant del procés de fabricació (diàmetre i llargada dels filaments) com de la fase d’instal·lació per aconseguir un correcte airejament del producte. Normes de referència Característiques tècniques Les normes de referència per a aquests tipus de producte són l’EN 14064‑1, pel que fa al producte col·locat en el mercat, i l’EN 14064-2, per a la instal·lació en l’obra. — L’estructura d’entrellaçat de filaments que reté l’aire en estat immòbil determina les seves propietats d’aïllament tèrmic. — El caràcter inorgànic/mineral de la llana proporciona als productes un caràcter incombustible pel que fa a la reacció al foc. Aïllament tèrmic Tot i ser variable en funció de les condicions de fabricació de la matèria primera i la seva posterior instal·lació en obra, se solen arribar a obtenir conductivitats tèrmiques de l’ordre de 0,047 a 0,042 W/m·K. Comportament en cas d’incendi Les llanes minerals per ser insuflades són incombustibles gràcies a la seva naturalesa mineral i obtenen la classificació A1 en el sistema d’Euroclasses. 104 4. Productes aïllants Llanes minerals insuflades (MW blowing wool). Llanes minerals per insuflar In situ Resistència mecànica Les llanes minerals per ser insuflades no estan concebudes per a aplicacions en què calgui cap resistència mecànica. Comportament amb l’aigua Les instal·lacions amb llanes minerals per ser insuflades no són hidròfiles i presenten baixes absorcions d’aigua per capil·laritat, típicament valors inferiors a 1 kg/m2 en l’assaig d’absorció d’aigua per immersió parcial. La facilitat d’aplicació per projecció pneumàtica fa especialment atractiu el producte per a aplicacions en què és difícil instal·lar adequadament altres tipus de productes en forma de plafó o de manta. Principals utilitzacions Es fa servir correntment en: Façanes — Farciment amb aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. Cobertes — Insuflació d’aïllament en sostremorts de cobertes. — El principal atractiu d’aquest producte és l’aplicació directa en l’obra. Fortaleses — La continuïtat i la facilitat d’adaptació de la llana insuflada a l’espai disponible fan que el producte sigui apreciat per la seva capacitat d’omplir espais de difícil accés. — El caràcter incombustible de la llana la fa atractiva pel que fa a la seguretat en cas d’incendi. Febleses La dificultat de mantenir controlades les condicions d’insuflació fa que el resultat sigui relativament poc fiable en prestacions i gruixos. Oportunitats La relativa senzillesa de fabricació i d’aplicació fa que aquests tipus de productes estiguin en creixement a Europa (són molt populars i tradicionals en altres mercats com ara els EUA). Amenaces La proliferació excessiva de fabricants i aplicadors pot arribar a degradar la qualitat dels productes. Evolució tecnològica És una família de productes encara poc desenvolupada, de manera que encara hi ha un cert marge de millora de les prestacions tèrmiques dels productes fins a arribar a assimilar-se a les de les llanes manufacturades. 105 4. Productes aïllants Poliuretà projectat PUR in situ — Pertany a la família de les escumes plàstiques. Identificació — És un producte d’aspecte irregular pel que fa tant a la textura com al gruix del producte, ja que es fabrica directament de manera ambulant en les obres. Normalment, presenta un color groc que amb el temps va derivant cap a marró fosc. — La producció del poliuretà de projecció es fa mitjançant la disposició per projecció de dos components –poliol i isocianat (que normalment inclouen el gas d’expansió)– sobre l’element que es vol recobrir. Procés de producció — La reacció química és fortament exotèrmica, de manera que la calor generada s’utilitza per vaporitzar el gas d’expansió i formar així l’escuma. — El gas d’expansió quqe s’ha fet servir fins fa poc és l’hidroclorofluorocarbur (HCFC), que ha estat prohibit; en aquest moment s’està en un procés d’adaptació a la utilització de l’hidrofluorocarbur (HFC) com a gas d’expansió. — La dificultat de controlar la reacció química a l’aire lliure fa que el producte sigui irregular pel que fa tant al gruix com a les seves característiques. Normes de referència Les normes de referència per a aquests tipus de producte són l’EN 14319-1, pel que fa a la matèria primera col·locada en el mercat, i l’EN 14319-2, per a la instal·lació en l’obra. Característiques tècniques L’estructura cel·lular substancialment tancada (en funció de les circumstàncies durant el procés de fabricació) determina les propietats d’aïllament tèrmic. Aïllament tèrmic Tot i ser molt variable en funció de les condicions de fabricació, una escuma de poliuretà ben formada pot arribar a tenir conductivitats tèrmiques de l’ordre dels 0,030 als 0,028 W/m·K (algunes bibliografies aconsellen adoptar valors segurs de prop dels 0,035 W/m·K). 106 4. Productes aïllants Poliuretà projectat PUR in situ Comportament en cas d’incendi — El poliuretà és una escuma plàstica i, com a tal, és combustible. Les escumes que se solen instal·lar en les obres arriben a classificacions E o F: normalment, el poliuretà crema molt ràpidament (s’estan fent alguns desenvolupaments tecnològics per tal de millorar aquest comportament). — Les cadenes uretàniques per acció de la calor (per exemple, en cas de combustió) es transformen en cianurats, que resulten ser tòxics per a les persones en cas d’incendi. — El comportament en cas d’incendi és un dels punts febles d’aquest producte que fa que només es pugui utilitzar si hi està prou protegit. Resistència mecànica Comportament amb l’aigua Per a les aplicacions sotmeses a càrrega, es poden assolir escumes amb 200 kPa de resistència a la compressió. — El poliuretà presenta una absorció d’aigua per immersió total a llarg termini amb valors de l’ordre del 2% al 7%. Aquests valors d’absorció fan que el producte s’hagi d’utilitzar sempre protegit de l’aigua líquida. — L’aparença contínua de les escumes fa que sovint es confongui el producte aïllant amb un producte impermeabilitzant. L’aparent senzillesa d’instal·lació, ha fet del PUR d’aplicació in situ un producte molt estès en mercats poc evolucionats. L’elevat risc en cas d’incendi i la manca d’uniformitat de la qualitat l’han fet desaparèixer dels mercats més desenvolupats. Es fa servir correntment en: Principals utilitzacions Façanes — Aïllament intermedi entre dues parets de fàbrica. Cobertes — Aïllament en cobertes planes tradicionals. — Aïllament de cobertes amb aïllament sobre la vessant. — Aïllament de cobertes inclinades amb aïllant sota la vessant. Terres — Aïllament tèrmic sota paviments. Fortaleses Febleses — El principal atractiu d’aquest producte és l’aplicació directa en l’obra. — La continuïtat i la facilitat d’adaptació de l’escuma al suport fan que el producte sigui apreciat per la seva capacitat per amagar defectes. — La dificultat de mantenir controlades les condicions de l’escuma a la intempèrie fa que resulti ser un producte poc fiable en prestacions i gruixos. —La necessitat de produir el producte per capes successives (d’uns 20 mm cada una) fa que sigui menys competitiu en gruixos elevats. — El sector dels aplicadors en obra està molt atomitzat i poc estructurat. Oportunitats El baix nivell d’exigències tèrmiques fa que els productes de baix gruix siguin especialment competitius en l’aspecte econòmic. 107 4. Productes aïllants Poliuretà projectat PUR in situ — L’augment de les exigències en temes de seguretat enfront del foc (especialment pel que fa a l’emissió de gasos de combustió). Amenaces — L’augment d’exigències pel que fa a l’assegurament de la qualitat i la fiabilitat del productes incorporats a les obres. — La menor competitivitat del producte en gruixos elevats. — La possible limitació dels gasos d’expansió HFC a mitjà termini sense que s’hi hagi desenvolupat encara una alternativa ambientalment acceptable. Evolució tecnològica — L’evolució tecnològica en aquest moment està centrada a resoldre el canvi dels gasos d’expansió d’HCFC a HFC o HFO. — Millora del comportament al foc del producte fabricat. 108 4. Productes aïllants Altres productes aïllants En el mercat hi ha una certa oferta de productes aïllants (a vegades, qualificats d’innovadors; a vegades, de tradicionals) que tenen una petita presència en els edificis i, per tant, són poc representatius de la situació dels aïllaments a Catalunya. A continuació, enumerem els productes que tenen presència a Catalunya, amb algunes indicacions breus; la poca penetració o consistència de l’oferta d’aquests productes fa difícil en molts casos avaluar-ne de forma genèrica les característiques. Aglomerat de suro (ICB) És un producte tradicional dintre del sector de l’aïllament: va figurar entre els primers productes aïllants disponibles, encara que actualment se’n fa molt poc ús. Procedeix de fabricar un aglomerat amb suro natural. La seva estructura cel·lular, amb una certa porositat oberta, fa que sigui un producte atractiu tant pel que fa a l’aïllament tèrmic com per al condicionament acústic. Un elevat poder decoratiu fa que aquest producte actualment s’utilitzi fonamentalment en aplicacions vistes. Amb relació a l’aïllament tèrmic, podem considerar que aquests tipus de productes tenen una conductivitat tèrmica de prop dels 0,045 als 0,040 W/m·K. La norma d’àmbit europeu per a aquests tipus de productes és l’EN 13170. Vidre cel·lular (CG) Es tracta d’un vidre en el procés de fabricació del qual s’incorpora un agent escumant que fa que en la seva massa es formin múltiples bombolles d’aire. 109 4. Productes aïllants És un producte inorgànic i incombustible apreciat per la seva elevada resistència a la compressió (superior a 700 kPa) i una gran duresa superficial. S’utilitza més en aïllaments industrials (grans càrregues) que en l’edificació. La conductivitat tèrmica dels productes de vidre cel·lular sol situar-se prop dels 0,050 als 0,045 W/m·K La norma d’àmbit europeu EN 13167 indica les especificacions d’aquests productes. Llanes vegetals (VW) Es tracta de fabricar per diferents procediments filaments d’origen vegetal i aglutinarlos amb algun tipus d’adhesiu. Per tal que la seva durabilitat sigui compatible amb la dels edificis cal afegir-hi additius que evitin la formació i proliferació de microorganismes paràsits. El caràcter orgànic de la base del producte fa també imprescindible una incorporació de productes químics per tal de protegir-lo enfront del foc (normalment, productes a base de bor). Els vegetals més utilitzats per a aquest ús són el lli i el cànem. L’atractiu d’aquest tipus de producte radica en el suposat caràcter natural/biològic, que, tal com s’ha comentat anteriorment, es veu alterat per la presència d’additius químics (moltes vegades, ambientalment agressius, si no és que són directament tòxics) per fer que el producte sigui compatible amb l’ús en edificació. La seva conductivitat tèrmica sol situar-se en valors de l’ordre dels 0,050 als 0,040 W/m·K. No hi ha cap norma per a aquest tipus de producte, però sí que hi ha una guia d’avaluació preparada per l’EOTA. 110 4. Productes aïllants Enfeltrats tèxtils D’una manera similar al que es fa amb les llanes vegetals, es poden aglutinar filaments tèxtils (normalment, residus del filat o la confecció) i obtenir també productes filamentosos amb propietats d’aïllament. A l’igual de les fibres vegetals, necessiten la incorporació d’additius per fer durable el producte i evitar comportaments enfront del foc massa desfavorables. No hi ha cap norma ni cap procediment reconeguts per a l’avaluació d’aquest productes. Aglomerats i llanes de fibres de fusta (WW y WF) Es tracta de productes formats a base de fibres o encenalls de fusta que són aglutinats amb resines o amb materials del tipus del ciment. Normalment, són més apreciats com a productes d’aspecte decoratiu que pròpiament com a aïllants tèrmics. La seva porositat oberta també els proporciona algunes prestacions interessants com a productes destinats al condicionament acústic de locals. Les normes EN 13168 i EN 13171 són la referència per a la determinació de les especificacions d’aquests productes. Films reflectors Recentment (en els anys vuitanta del segle passat), s’han incorporat al mercat productes d’aspecte metal·litzat que es presenten en forma de folis de molt poc gruix i que pretenen aprofitar la reducció de la transmissió de calor per radiació per incrementar la resistència tèrmica de les cambres d’aire a les quals s’han d’associar. A vegades, aquests films reflectors s’associen a escumes o enfeltrats que aporten una certa resistència tèrmica intrínseca al film. 111 4. Productes aïllants La característica que determina les prestacions d’aquests productes és la seva emissivitat, de manera que en ser reduïda aconsegueixen disminuir l’intercanvi per radiació entre la superfície del producte i les cambres d’aire que l’envolten. Tot i que sovint es presenten en el mercat com a productes superaïllants, la seva eficàcia real és molt limitada (a causa de l’escàs gruix) i no passa d’un lleuger augment del coeficient d’intercanvi superficial per radiació. L’eficàcia d’aquests productes està perfectament prevista per la norma de mesurament de les prestacions EN 16012, com per la de càlcul del coeficient de transmissió tèrmica EN 6946. No responen a la definició d’aïllant que reconeixen les normes, i cal considerar-los més aviat com un complement d’aïllament de les cambres d’aire que no pas com un producte pròpiament aïllant. Aquest tipus de productes només tenen sentit quan en l’element constructiu hi ha d’haver una cambra d’aire perfectament estanca i el film reflector permet millorarne el comportament tèrmic (sempre és més recomanable omplir la cavitat amb un aïllant). En aquests productes cal distingir clarament el gruix del producte (normalment, molt baix) de l’espai ocupat pel producte més les cambres d’aire adjacents (normalment, entre 30 i 60 mm més). 112 4. Productes aïllants Productes amb prestacions aïllants En el mercat hi ha una sèrie de productes que sense respondre pròpiament a la definició d’aïllant aporten als productes de construcció una certa millora en el comportament tèrmic dels elements constructius als quals s’incorporen. Exclourem d’aquest apartat els productes prefabricats en la composició dels quals intervé algun tipus d’aïllant i aquest tipus de prestació està determinada directament per la presència d’aquest aïllant (per exemple, sandvitxos…). Blocs de formigó cel·lular En el procés de fabricació del formigó s’hi pot afegir algun agent escumant, de manera que podem obtenir un formigó amb una massa més lleugera, que proporciona als blocs fabricats amb aquest procediment una relativa reducció de la conductivitat tèrmica. Així doncs, sense tenir un material aïllant en el sentit estricte del concepte, s’obté un producte de construcció amb certes propietats d’aïllament tèrmic. És especialment apreciat en aquest producte el fet que reuneixi unes resistències mecàniques elevades i un aïllament tèrmic moderat, cosa que permet formar un element constructiu tradicional amb unes característiques millorades d’aïllament tèrmic. La geometria (gruix) i el disseny, amb presència de cavitats d’aire, fan que les seves prestacions tèrmiques siguin molt variables d’un model de producte a un altre. La conductivitat tèrmica equivalent d’aquests tipus de blocs es podria situar prop dels 0,40 als 0,60 W/m·K. No es poden considerar en si com un aïllant tèrmic, sinó més aviat com un material de construcció que aporta un cert nivell d’aïllament però que cal complementar amb aïllants pròpiament dits. 113 4. Productes aïllants Morters amb àrids alleugerits La incorporació d’àrids porosos en la confecció de morters o formigons permet obtenir una millora de les prestacions tèrmiques. La utilització d’aquests morters com a material de construcció permet millorar el comportament tèrmic dels elements constructius als quals s’incorporen. Aquests morters també poden servir de base per a la prefabricació de peces, blocs, revoltons,... que superposen la relativament reduïda conductivitat tèrmica del morter amb el disseny de peces amb cavitats d’aire que actuen com a cambres d’aïllament. Els morters d’àrids alleugerits poden arribar a conductivitats tèrmiques de l’ordre de 0,20 a 0,60 W/m·K. No es poden considerar pròpiament com a aïllants sinó com a materials que permeten millorar limitadament el comportament tèrmic d’elements constructius. Blocs multialveolars de ceràmica Es tracta de blocs de ceràmica que presenten multitud de cavitats (normalment, verticals), de manera que en el tancament es formen virtualment múltiples cambres d’aire. Normalment, en el procés de fabricació de la ceràmica també s’afegeix a la pasta d’argila algun material orgànic cel·lular que en el procés de cocció sigui fàcilment volatilitzat, de manera que també s’optimitza la transmissió tèrmica a través de les parets que conformen el bloc. Aquests tipus de blocs tenen característiques tèrmiques diferents segons el disseny geomètric de les peces (nombre de cavitats, gruix de parets…) i solen presentar conductivitats tèrmiques equivalents de l’ordre de 0,35 a 0,40 W/m·K. Les prestacions tèrmiques dels tancaments realitzats amb aquests tipus de blocs és molt sensible al sistema de tractament de junts (encolats, un cordó o dos, morters aïllants…). 114 4. Productes aïllants No es poden considerar en si com un material d’aïllament, sinó més aviat com a base d’elements constructius l’aïllament dels quals s’ha de complementar amb productes pròpiament aïllants. Resum de les característiques tèrmiques dels productes estudiats Per tal de sintetitzar des d’un punt de vista exclusivament tèrmic es pot utilitzar la conductivitat tèrmica aparent dels materials com a element de comparació. Formigó armat Formigó en masa Totxo massís Totxo perforat Formigó cel·lular Enguixat Bloc ceràmic Morter de ciment Morter àrids lleugers Totxo buit Fusta Vidre cel·lular (CG) Llanes vegetals (vw) Llanes minerals insuflades (BMW) Poliestirè expandit (EPS) Suro aglomerat (ICB) Llana de vidre (GW) Llana de roca (SW) Poliestirè extruït (XPS) Poliuretà conformat (PUR) Poliuretà projectat (PUR in situ) 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 S'aprecia ben clarament la diferenciació entre els productes pròpiament aïllants i els que podríem anomenar "complements d'aïllament" (la diferenciació es doncs totalment pertinent). 115 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Si només considerem els productes pròpiament aïllants tindríem: Vidre cel·lular (CG) Llanes vegetals (vw) Llanes minerals insuflades (BMW) Poliestirè expandit (EPS) Suro aglomerat (ICB) Llana de vidre (GW) Llana de roca (SW) Poliestirè extruït (XPS) Poliuretà conformat (PUR) Poliuretà projectat (PUR in situ) 0.020 0.025 0.030 0.035 0.040 0.045 0.050 0,055 S’hi pot observar que els productes pròpiament aïllants presenten conductivitats tèrmiques amb un interval molt reduït (de manera que la diferenciació entre materials per aquest concepte estaria relativament poc justificada). De la conclusió anterior es desprèn que el paràmetre determinat de la quantitat d’aïllament d’un element constructiu és la resistència tèrmica incorporada (la resistència és directament proporcional al gruix disponible). 116 5. Característiques ambientals dels productes aïllants. 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Característiques ambientals dels materials aïllants Cada cop més, les característiques ambientals dels edificis són un element que cal prendre en consideració en el disseny, la construcció, l’operació i el final de vida dels edificis. Les consideracions ambientals només tenen sentit quan es posen en el context de l’edifici i inclouen la totalitat del cicle de vida. Una comparació entre productes de construcció basada en criteris ambientals només és possible si es tenen en compte alguns elements metodològics rellevants. a) Unitat funcional: una comparació només és possible si les prestacions (en el cas dels aïllants tèrmics, la resistència tèrmica) és idèntica, tot i fent servir aquest principi quedaran sense ser visualitzades diferències possibles en els àmbits acústic, de seguretat en cas d’incendi, etc., de manera que aquesta comparació pot resultar inapropiada. b) Cicle de vida: la comparació entre dos productes només es pot fer si es té en compte la totalitat del cicle de vida. Per a alguns productes, les etapes de final de vida, el manteniment o la reposició poden ser molt més rellevants que per a uns altres, i, per això, fer comparacions basades només en l’etapa de producció és insuficient. c) Context de l’edifici: les comparacions només són rellevants quan els impactes ambientals es posen en el context de la globalitat de l’edifici: per exemple, si un producte aporta uns impactes negligibles en el conjunt de l’edifici (o de l’element constructiu), millorar (o empitjorar) aquest producte que és irrellevant és també irrellevant. 119 d) Quantitat: els impactes d’un producte s’han de basar en la quantitat de producte (m2) amb unes prestacions idèntiques (unitat funcional). Les informacions genèriques basades en quantitats en pes (kg) o en volum (m3) són inadequades, ja que no permeten avaluar bé els impactes dels productes utilitzats: per exemple, l’impacte del revestiment d’un aïllant és independent del pes o el volum del producte. e) Dades genèriques: les dades genèriques referides a un material o un producte poden no ser representatives del producte realment utilitzat: per exemple, dos EPS fabricats per dos fabricants diferents que tinguin calderes per a la producció de vapor de diferent eficiència tindrien impactes ambientals diferents i el valor genèric no representaria cap dels dos; un valor mitjà beneficiaria el fabricant menys eficient i penalitzaria el més eficient (exactament al contrari del que hauria de ser!). f) Representativitat geogràfica: la comparació entre productes ha de respectar l’àmbit geogràfic del lloc on els productes s’han fabricat, instal·lat, utilitzat i/o eliminat. Les comparacions que es facin amb representativitats geogràfiques diferents corren el risc de ser inadequades: per exemple, dos productes idèntics que facin servir electricitat, en un cas, amb el mix espanyol i, en un altre, amb el mix de França presentaran impacte sobre l’efecte hivernacle que resultarà ser favorable per al producte francès ( ja que el mix està molt nuclearitzat). g) Avaluació completa: fer una comparació basant-se només en un indicador (per exemple, el més conegut: efecte hivernacle) és inadequat, ja que no pren en consideració altres impactes que són també importants: per exemple, un producte que faci servir gasoil com a font energètica pot tenir un impacte sobre l’efecte hivernacle similar al d’un altre producte que faci servir gas o electricitat, però presentarà altres impactes sobre l’acidificació o l’emissió de partícules que podrien ser pitjors; l’actual debat entre els motors de gasolina o els dièsel va en aquesta línia. 5. Característiques ambientals dels productes aïllants h) Escenaris: per a determinats mòduls de l’ACV (per exemple: transport, instal·lació, ús, final de vida) cal fer certes hipòtesis o escenaris per a la modelització. Per a determinats productes, considerar diferents escenaris pot comportar uns valors d’impacte sensiblement diferents, fins i tot per al mateix producte i del mateix fabricant. Així doncs, sempre que es fan servir declaracions ambientals de producte (DAP; en anglès, EPD) cal estar ben atent als escenaris que preveuen per verificar que són coherents amb l’estudi que es vulgui fer. A pesar que s’aconsella fer servir només les dades de les declaracions ambientals de producte dels productes específics que intervenen en un edifici, per fer l’avaluació ambiental de l’edifici i extreure’n les conclusions que siguin procedents, es poden utilitzar alguns valors genèrics que poden proporcionar una idea de l’ordre de magnitud que es pot esperar segons el tipus de producte per a cada aplicació i nivell de prestacions. En les taules següents es poden recopilar alguns valors genèrics fent servir la base de dades INIES que conté valors genèrics segmentats per aplicacions i igual nivell de prestacions (resistència tèrmica) per un entorn geogràfic homogeni (és possible en les declaracions específiques d’un producte d’un fabricant trobar valors millors i pitjors que aquests valors genèrics). 121 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Façanes 1 m2 R = 5 m2·K/W GWP kg CO2 ODP kg CFC AP kg SO2 POCP kg C2H4 PEREN MJ PENREN MJ PENT MJ Material Efecte hivernacle Destrucció d’ozó Acidificació Formació d’ozó fotoquímic EP renovable EP no renovable EP renovable + EP no renovable Fibres de cotó 1,42E+01 3,10E-09 5,85E-02 2,57E-03 6,73E+00 3,59E+02 3,66E+02 Fibres de lli 1,59E+01 2,61E-08 1,78E+03 6,76E-03 2,70E+02 5,19E+02 7,89E+02 Llana de cànem 1,49E+01 2,64E-06 1,85E-01 2,94E-02 2,13E+02 2,49E+02 4,62E+02 Llana de roca 1,63E+01 0,00E+00 1,64E-01 9,18E-03 3,86E+01 4,76E+02 5,15E+02 Llana de fusta 1,89E+01 2,00E-06 1,73E-01 3,94E-02 3,78E+02 3,62E+02 7,40E+02 XPS 5,55E+01 2,02E-04 1,84E-01 1,63E-01 1,05E+01 1,23E+03 1,24E+03 PUR 3,67E+01 3,00E-05 2,20E-01 1,55E-02 5,48E+01 8,14E+02 8,69E+02 CG 5,25E+01 6,25E-06 9,58E-02 6,79E-03 3,44E-02 6,88E+02 6,88E+02 Llana de vidre (FV) 8,50E+00 1,27E-06 5,85E-02 7,49E-03 3,70E+01 2,38E+02 2,75E+02 EPS (ETICS) 1,54E+01 1,44E-07 4,57E-02 1,48E-01 1,12E+01 5,39E+02 5,50E+02 Nota: dades extretes dels valors genèrics proposats pel Ministeri en la base de dades INIES. Façanes Efecte hivernacle EPS (ETICS) Llana de vidre (FV) CG PUR XPS Llana de fusta Llana de roca Llana de cànem Fibres de lli Fibres de cotó 0,00E+00 1,00E+01 2,00E+01 3,00E+01 4,00E+01 5,00E+01 6,00E+01 Façanes Acidificació EPS (ETICS) Llana de vidre (FV) CG PUR XPS Llana de fusta Llana de roca Llana de cànem Fibres de lli Fibres de cotó 0,00E+00 5,00E+02 1,00E+03 122 1,50E+03 2,00E+03 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Façanes EP renovable EP no renovable EPS (ETICS) Llana de vidre (FV) CG PUR XPS Llana de fusta Llana de roca Llana de cànem Fibres de lli Fibres de cotó 0,00E+00 5,00E+02 1,00E+03 1,50E+03 Façanes Desctrucció d'ozó EPS (ETICS) Llana de vidre (FV) CG PUR XPS Llana de fusta Llana de roca Llana de cànem Fibres de lli Fibres de cotó 0,00E+00 5,00E-05 1,00E-04 1,50E-04 2,00E-04 2,50E-04 Façanes Formació d'ozó fotoquímic EPS (ETICS) Llana de vidre (FV) CG PUR XPS Llana de fusta Llana de roca Llana de cànem Fibres de lli Fibres de cotó 0,00E+00 5,00E-02 1,00E-01 123 1,50E-01 2,00E-01 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Terrats 1 m2 R = 10 m2·K/W GWP kg CO2 ODP kg CFC AP kg SO2 POCP kg C2H4 PEREN MJ PENREN MJ PENT MJ Material Efecte hivernacle Destrucció d'ozó Acidificació Formació ozó fotoquímic EP renovable EP no renovable EP renovable + EP no renovable Llana de roca 1,21E+02 9,76E-06 1,34E+00 5,52E-02 7,52E+01 1,94E+03 2,02E+03 Llana de vidre 7,71E+01 0,00E+00 1,34E+00 5,66E-02 8,93E+01 2,54E+03 2,63E+03 EPS 6,75E+01 1,59E-02 3,77E-01 3,68E+02 2,99E+02 1,69E+03 1,99E+03 Perlita 1,60E+02 nd 5,32E-01 2,09E-02 1,74E+02 4,32E+03 4,49E+03 XPS 1,11E+02 4,04E-06 3,68E-01 3,26E-01 2,10E+01 2,47E+03 2,49E+03 PUR 5,74E+01 7,62E-09 2,57E-01 2,57E-02 7,66E+01 1,27E+03 1,35E+03 CG 6,83E+01 8,13E-06 1,25E-01 8,83E-03 4,47E+02 8,94E+02 1,34E+03 Nota: dades extretes dels valors genèrics proposats pel Ministeri en la base de dades INIES. Terrats Efecte hivernacle CG PUR XPS Perlita EPS Llana de vidre Llana de roca 0,00E+00 1,00E+02 1,50E+02 2,00E+02 1,00E+00 1,50E+00 Terrats Acidificació CG PUR XPS Perlita EPS Llana de vidre Llana de roca 0,00E+00 5,00E-01 124 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Terrats EP renovable EP no renovable CG PUR XPS Perlita EPS Llana de vidre Llana de roca 0,00E+00 1,00E+03 2,00E+03 3,00E+03 4,00E+03 5,00E+03 Terrats Destrucció d'ozó CG PUR XPS Perlita EPS Llana de vidre Llana de roca 0,00E+00 5,00E-03 1,00E-02 1,50E-02 2,00E-02 3,00E+02 4,00E+02 Terrats Formació d'ozó fotoquímic CG PUR XPS Perlita EPS Llana de vidre Llana de roca 0,00E+00 1,00E+02 2,00E+02 125 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Cobertes inclinades 1 m2 R=10 m2·K/W Material GWP kg CO2 Efecte hivernacle ODP kg CFC Destrucció d’ozó AP kg SO2 Acidificació POCP PEREN kg C2H4 Formació d’ózó fotoquímic MJ EP renovable PENREN MJ EP no renovable PENT MJ EP renovable + EP no renovable Llana cànem 2,50E+01 4,11E-08 2,18E-01 1,07E-02 4,26E+02 8,18E+02 1,24E+03 Llana de lli 3,81E+01 6,26E-08 4,27E+03 1,62E-02 6,49E+02 1,25E+03 1,90E+03 Llana de roca 3,51E+01 0,00E+00 3,13E-01 1,43E-02 5,03E+01 5,99E+02 6,49E+02 Llana de vidre 1,83E+01 3,99E-07 1,15E-01 3,57E-02 5,47E+01 4,88E+02 5,43E+02 Coto 2,72E+01 1,27E-06 5,84E-02 4,62E-02 1,59E+01 1,34E+02 1,50E+02 Llana de roca 2,23E+01 0,00E+00 1,78E-01 1,08E-02 2,77E+01 6,93E+02 7,21E+02 Llana de vidre 2,21E+01 0,00E+00 8,89E-02 4,46E-02 5,06E+01 4,25E+02 4,76E+02 Cel·lulosa 2,56E+01 1,88E-09 3,22E-02 3,31E-03 2,29E+02 7,61E+01 3,05E+02 Perlita 1,18E+02 1,48E-05 7,43E-01 5,42E-02 1,57E+02 1,70E+03 1,86E+03 Vermiculita 9,90E+01 1,21E-05 8,09E-01 5,69E-02 1,22E+02 1,47E+03 1,59E+03 Nota: dades extretes dels valors genèrics proposats pel Ministeri en la base de dades INIES. Cobertes inclinades Efecte hivernacle Vermiculita Perlita Cel·lulosa Llana de vidre (vrac)* Llana de roca (vrac)* Cotó Llana de vidre (plaques) Llana de roca (plaques) Llana de lli Llana de cànem 0,00E+00 5,00E+01 1,00E+02 1,50E+02 Cobertes inclinades Acidificació Vermiculita Perlita Cel·lulosa Llana de vidre (vrac)* Llana de roca (vrac)* Cotó Llana de vidre (plaques) Llana de roca (plaques) Llana de lli Llana de cànem 0,00E+00 1,00E+03 2,00E+03 3,00E+03 4,00E+03 * vrac: s'utilitza per designar als productes destinats a ser instal·lats in situ per insuflació. 126 5,00E+03 5. Característiques ambientals dels productes aïllants Cobertes inclinades EP renovable EP no renovable Vermiculita Perlita Cel·lulosa Llana de vidre (vrac) Llana de roca (vrac) Cotó Llana de vidre (plaques) Llana de roca (plaques) Llana de lli Llana de cànem 0,00E+00 5,00E+02 1,00E+03 1,50E+03 2,00E+03 1,50E-05 2,00E-05 Cobertes inclinades Destrucció d'ozó Vermiculita Perlita Cel·lulosa Llana de vidre (vrac) Llana de roca (vrac) Cotó Llana de vidre (plaques) Llana de roca (plaques) Llana de lli Llana de cànem 0,00E+00 5,00E-06 1,00E-05 Cobertes inclinades Formació Formació d'ozó fotoquímic Vermiculita Perlita Cel·lulosa Llana de vidre (vrac) Llana de Roca (vrac) Cotó Llana de vidre (plaques) Llana de roca (plaques) Llana de lli Llana de cànem 0,00E+00 1,00E-02 2,00E-02 127 3,00E-02 4,00E-02 5,00E-02 6,00E-02 5. Característiques ambientals dels productes aïllants a) S’hi pot observar que en cada aplicació la jerarquia entre productes és diferent; per tant, l’avaluació ambiental no es pot fer amb independència de l’aplicació. b) No hi ha cap producte que sigui el millor en tots els impactes considerats en cada aplicació; per tant, no hi ha cap producte que sigui globalment el més indicat des d’una perspectiva ambiental. c) Les variacions d’impacte genèric entre materials és del mateix ordre (o fins i tot inferior) que les que puguin presentar dos productors del mateix material; per tant, no es pot recomanar més un material que un altre si no es disposa de les informacions específiques de cada fabricant. d) Els estudis que s’han pogut fer sobre els impactes ambientals d’elements constructius o edificis posen en evidència que la contribució dels aïllaments és molt petita amb relació al conjunt i que, per contra, la reducció de consum d’energia en l’operació de l’edifici comporta uns beneficis entre desenes i centenes de vegades superior als impactes que aporta l’aïllant; per tant, és absurd intentar reduir la quantitat d’aïllament basant-se en (pseudo)consideracions ambientals (almenys fins al nivell d’aïllament d’un edifici passiu). e) Cal no perdre de vista els valors absoluts de cada impacte (diferències relatives molt grans poden ser irrellevants si el valor de l’impacte és molt petit). 128 6. Cost dels productes aïllants 6.Cost dels productes aïllants Cost dels productes aïllants Amb freqüència una de les consideracions que es fa servir per utilitzar més o menys productes d’aïllament és la relació entre el cost d’aquests productes i el cost de la construcció o amb relació als estalvis potencials. Tot i que és molt difícil fer un estudi de costos fora del context específic d’un projecte, podem tractar d’aportar alguns ordres de magnitud. Cal distingir les diferents aplicacions per tal de considerar els productes normalment utilitzats amb relació als requeriments que imposa cada aplicació, que, òbviament, tenen costos diferents. També cal tenir en compte les variacions de preu segons els diferents subministradors. Per fer aquesta aproximació s’han fet servir els costos de material instal·lat proposats per la bases de dades de preus d’obres d’edificació. 131 6.Cost dels productes aïllants Productes per a l’aïllament de cobertes Cost de l’aïllant instal·lat (aïllament sota càrrega) 45 40 35 30 €/cm2 25 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 m2 · K/V MW (€/m2) EPS (€/m2) XPS (€/m2) PUR (€/m2) Lineal Com a referència, el cost d’un sistema de coberta (sense aïllament) sol oscil·lar entre els 80 i els 150 €/m2. El cost de l’aïllament a un nivell màxim (R = 4 m·K/W) pot representar de l’ordre del 33% a 18% (de 27/80 a 27/150 €/m2) com a màxim de l’ordre del 50% al 27% (de 40/80 a 40/150 €/m2). En aquesta aplicació, el cost de l’aïllament es pot mantenir contingut. Com a mitjana, el cost de l’aïllant instal·lat es pot representar per Cost = 8 · Rt + 4,4. 132 4 6.Cost dels productes aïllants Amb caràcter general, de l’estudi de costos es pot concloure: — Que en totes les aplicacions la dispersió dels costos dels productes normalment utilitzats en igualtat de prestacions tèrmiques és bastant gran o, dit d’altra manera, no sempre es fa servir el producte idoni, almenys des d’un punt de vista econòmic, amb relació a les prestacions tèrmiques. — També podem concloure que es pot mantenir contingut amb relació al cost total de la intervenció, sempre que es faci una elecció correcta del producte i el nivell d’aïllament. — En bona part de les aplicacions, el cost de l’aïllament és o pot arribar a ser marginal amb relació al cost de l’element constructiu. — No hi ha cap motiu econòmic per no fer servir l’aïllament al seu nivell màxim de resistència tèrmica. — Els costos dels aïllants es poden representar aproximadament en funció de la seva resistència tèrmica. 133 7. Dimensionat de l’aïllament 7. Dimensionat de l'aïllament Predimensionament ràpid de l’aïllament Introducció L’annex E de l’esborrany del Codi tècnic de l’edificació (CTE) versió 2018 proposa una sèrie de valors de referència per a la transmitància tèrmica dels tancaments. Tot i que el respecte d’aquest valors no pressuposa que els objectius del Document bàsic de limitació del consum energètic s’acompleixin, es pot fer servir com a mètode ràpid per determinar un predimensionament de l’aïllament necessari. 137 7. Dimensionat de l'aïllament El primer que cal fer és expressar les transmitàncies tèrmiques en resistències tèrmiques (valors inversos); a continuació, cal restar d’aquests valors la resistència tèrmica d’un element constructiu de referència que no incorpori aïllament (per exemple: Uo = 2,48 → Ro = 0,40, per a tancaments verticals, i Uo = 1,95 → Ro = 0,51, per als horitzontals): el resultat serà la resistència tèrmica de l’aïllant que cal incorporar, tal com consta en la taula següent. Raill = Rlímit – Rbase = 1 / Ulímit –1 / Ubase Resistència tèrmica de l’aïllament que cal incorporar (m2·K/W) α A B C D E Murs i terres en contacte amb l’aire exterior, UM, US 1,38 1,60 2,23 3,05 3,30 3,94 Cobertes en contacte amb l’aire exterior, UC 1,49 1,76 2,52 3,84 4,03 4,75 Elements en contacte amb espais no habitables o amb el terreny, UT 0,74 0,74 0,94 1,57 1,57 1,57 Nota: per a Barcelona (zona C), sembla que les resistències tèrmiques recomanables per a cobertes i façanes són d’entre 3 i 4 m2·K/W. Si la volem expressar en forma de gruix d’aïllament, dependrà de la conductivitat tèrmica d = R · λ. Per a lambdes de referència 0,040, 0,035 i 0,030 W/m·K, obtindríem els resultats que expressen les taules següents. Lambda 0,04 W/m·K Gruix de l’aïllant que cal incorporar (m) α A B C D E Murs i sols en contacte amb l’aire exterior, UM, US 0,06 0,06 0,09 0,12 0,13 0,16 Cobertes en contacte amb l’aire ex-terior, UC 0,06 0,07 0,10 0,15 0,16 0,19 Elements en contacte amb espais no habitables o amb el terreny, UT 0,03 0,03 0,04 0,06 0,06 0,06 138 7. Dimensionat de l'aïllament Lambda 0,035 W/m·K Gruix de l’aïllant que cal incorporar (m) α A B C D E Murs i terres en contacte amb l’aire exterior, UM, US 0,05 0,06 0,08 0,11 0,12 0,14 Cobertes en contacte amb l’aire ex-terior, UC 0,05 0,06 0,09 0,13 0,14 0,17 Elements en contacte amb espais no habitables o amb el terreny, UT 0,03 0,03 0,03 0,05 0,05 0,05 Lambda 0,03 W/m·K Gruix de l’aïllant que cal incorporar (m) α A B C D E Murs i terres en contacte amb l’aire exterior, UM, US 0,04 0,05 0,07 0,09 0,10 0,12 Cobertes en contacte amb l’aire ex-terior, UC 0,04 0,05 0,08 0,12 0,12 0,14 Elements en contacte amb espais no habitables o amb el terreny, UT 0,02 0,02 0,03 0,05 0,05 0,05 Selecció del material d’aïllament en funció de l’aplicació El codi de designació del marcatge CE permet visualitzar (de manera codificada) les prestacions dels productes d’aïllament, però el que és més important és que també és una eina potent per avaluar l’aptitud d’un producte per ser utilitzat en una aplicació. Les normes UNE 92180 (llanes minerals - MW), UNE 92181 (poliestirè expandit - EPS), UNE 92182 (poliestirè extrudit - XPS) i UNE 92184 (plaques de poliuretà PUR projectat in situ) proposen les especificacions tècniques mínimes que hauria de proporcionar un producte per ser considerat adequat per a les diferents aplicacions. Per a altres productes no s’ha elaborat cap document d’aquest tipus i caldrà orientarse amb els documents existents. 139 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92180 – MW 1.1 Cobertes inclinades 1 COBERTES 1.2 Cobertes planes 2.1 Aïllament intermig 2 FAÇANES 2.2 Aïllament interior 2.3 Aïllament exterior 3 CONSTRUCCIO METÀL·LICA 1.1.1 Aïllament entre envanets T1-Z3 1.1.2 Aïllament entre bigues de fusta T1-Z3 1.1.3 Aïllament sobre corretges metàl·liques T1-Z30 1.1.4 Aïllament entre rastrells T2-Z3 1.1.5 Cobertes de doble xapa metàl·lica amb separadors T2-MU1 1.1.6 Fals sostres sota coberta T5-CS(10\Y)0,5-Z30-AW 1.2.1 Cobertes tradicionals transitables T5-CS(10\Y)60-PL(5)50-CP5WS-SD20 1.2.2 Cobertes deck T6-CS(10\Y)60-PL(5)50-CP3WS-SD20 2.1.1 Murs de doble full de fàbrica T3-WS-Z3-AFR 5 2.2.1 Trasdossats autoportants sobre perfils T3-WS-AFR 5 2.2.2 Trasdossats fixats sobre rastrells T5-TR5-CS(10\Y)5-WS-SD20 2.2.3 Complexes de trasdossat T5-TR5-CS(10\Y)5-WS-SD20 2.3.1 Amb cambra d’aire ventilada T3-WS-MU1 2.3.2 Amb arrebossat sobre aïllament T4-TR7,5-CS(10\Y)10-WS-MU1SD20 3.1 Sistemes de doble xapa metàl·lica T2-WS-MU1 3.2 Sistemes de planxes i xapa metàl·lica T2-WS-MU1 140 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92180 – MW 4 TERRES 5 SOSTRES 6 DIVISORIES INTERIORS 7 CONDUCTES DE CLIMATITZACIÓ 4.1 Aïllament sota paviment T5-CS(10\Y)0,5-CP5-MU1 4.2 Construcció de terres amb entramat de fusta T2-WS-MU1-AFR5 4.3 Aïllament al soroll d’impacte T5-CS(10\Y)0,5-CP5-MU1-SD20 5.1 Fals sostres amb perfileria aparent T5-CS(10\Y)0,5-AW___ 5.2 Aïllament sobre fals sostre decoratiu T1 5.3 Aïllament sobre fals sostre decoratiu perforat T1-AFR5 5.4 Construcció de pantalla acústica T3-AW___ 6.1 Envà amb entramat metàl·lic T2-WS-MU1-AFR5 6.2 Trasdossats autoportants T3-WS-MU1-AFR5 6.3 Tancaments de doble full de fàbrica T3-WS-MU1-AFR5 7.1 Construcció de conductes aïllants T5-TR5-CS(10\Y)5-Z30-AW___ 7.2 Aïllament interior de conductes T5-TR5-CS(10\Y)5-MU1-AW___ 7.3 Aïllament exterior de conductes T2-Z30 Font: Asociación Española de Normalización y Certificación. (2017). UNE 92180:2017 : Características mínimas recomendables para distintas aplicaciones. Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Productos manufacturados de lana mineral.. Madrid: AENOR 141 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92181 – EPS 1.1 Cobertes inclinades 1 COBERTES 1.2 Cobertes planes tradicionals 1.3 Cobertes planes invertides 1.1.1 Aïllament entre envanets L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)-DS(N)5DS(23,90)-BS50-20 - 40 1.1.2 Aïllament entre bigues de fusta L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)-DS(N)5DS(23,90)-BS50-20 - 40 1.1.3 Aïllament entre rastrells L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)-DS(N)5DS(23,90)-BS50-20 - 40 1.1.4 Aïllament sobre plaques fibrociment L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10) 100BS150-30 - 70 1.1.5 Rastrells sobre aïllament L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)150BS200-30 - 70 1.1.6 Teula adherida sobre aïllant L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)150BS200-30 - 70 1.2.1 No transitables L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)150BS200-DLT(1)5-30 - 70 1.2.2 Transitables L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)200BS250-DLT(1)5-40 - 100 1.2.3 Transitables trànsit rodat L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)250BS350-DLT(3)5-40 - 100 1.2.4 Enjardinada L(3)-W(3 (3)1-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)250BS350-DLT(3)5-40 - 100 1.2.5 A la catalana L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-BS5040 - 100 1.2.6 Paviment flotant plot L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)200BS250-DLT(1)5-40 - 100 1.3.1 No transitables L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(70,90)1-CS(10)200BS250-DLT(2)5-WD(V)5-FTCD540 - 100-CC(2/1.5/25)50-WL(T)2 1.3.2 Transitables L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)-DS(N)5DS(70,90)1-CS(10)200-BS250DLT(2)5-CC(2/1.5/25)50-WL(T)2WD(V)5-FTCD 5-40 - 100 1.3.3 Enjardinades L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(70,90)1-CS(10)200BS350-DLT(2)5-WL(T)1WD(V)3-FTCD5-40 - 100 1.3.4 Transitables a trànsit lleuger L(3)-W(3)-T(2)-S(2)-P(10)DS(N)5-DS(70,90)1-CS(10)300BS450-DLT(2)5-WL(T)2WD(V)3-FTCD5-40 - 100 1.3.5 Paviment flotant "plots" L(3)-W(3)-T(2)-S(2)P(10)-DS(N)5-DS(70,90)1CS(10)200-BS250-DLT(2)5CC(2/1.5/25)50-WL(T)2WD(V)5-FTCD5-40- 100 142 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92181 – EPS 1 COBERTES (continuació) 1.4 Cobertes planes tipus deck 2.1 Aïllament intermig 2.2 Aïllament interior 2 FAÇANES 2.3 Aïllament exterior 1.4.1 No transitables autoprotegida L(3)1-W(3)-T(2)-S(5)-P(5)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)100BS150-DLT(1)5-30 - 70 1.4.2 No transitable – llast de grava L(3)1-W(3)-T(2)-S(5)-P(5)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)100BS150-DLT(1)5-30 - 70 2.1.1 Murs de doble full de fàbrica L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(5)-DS(N)5DS(23,90)-BS75-30 - 70 2.2.1 Trasdossat interior aïllant L(2)-W(2)-T(1)-S(2)-P(5)-DS(N)2DS(23,90)-BS50-30 - 70 2.2.2 Termo-acústic (cartró guix -doublage) L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(5)-DS(N)5DS(23,90)-BS50-SD10 2.2.3 Aïllament arrebossat amb guix L(2)-W(2)-T(1)-S(2)-P(5)-DS(N)2DS(23,90)-TR100-BS75-30 - 70 2.3.1 Façana ventilada L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(5)-DS(N)5DS(23,90)-BS50 2.3.2 Amb arrebossat directe sobre aïllant L(2)-W(2)-T(1)-S(2)-P(3)-DS(N)2DS(70,-)2-TR100/TR801≥ 50 kPa/≥ 20 kPa1≥ 1 MPa/≥ 300 kPa1-WL(T)1 3.1 Sistemes de doble xapa metàl·lica L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)100BS150-30 - 70 4.1 Aïllament sota paviment L(3)-W(3)-T(2)-S(5)/S(2)-P(10)DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)100BS150-30 - 70-CP5 4.2 Construcció de terres amb entramat de fusta L(3)-W (3)-T(2)-S(5)/S(2)-P3DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)150BS200-30 - 70-CP5 4.3 Aïllament al soroll d’impacte L(3)-W(3)-T(2)-S(5)/S(2)-P3DS(N)5-DS(23,90)-BS50-SD10CP5 4.4 Aïllament de terres radiants L(3)-W(3)-T(2)-S(5)/S(2)-P3DS(N)5-DS(23,90)-CS(10)100BS150-30 - 70-CP5 5 SOSTRES 5.1 Aïllament sobre fals sostre decoratiu L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P3-DS(N)5DS(23,90)-BS50 6 MURS 6.1 Murs enterrats L(3)-W(3)-T(2)-S(5)-P3-DS(N)5DS(23,90)-DS(70,90)1CS(10)200-BS250WL(T)3-WD(V)5-40 - 100 3 CONSTRUCCIÓ METÀL·LICA 4 TERRES Font: Asociación Española de Normalización y Certificación. (2017). UNE 92181:2017 : Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Productos manufacturados de poliestireno expandido (EPS). Características mínimas recomendables para distintas aplicaciones. Madrid: AENOR. 143 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92182 – XPS 1.1 Inclinades 1.1.1 Aïllant entre bigues de fusta aïllant entre envanets T1-CS(10/Y)150-llis 1.1.2 Aïllament sobre corretges metàl·liques T1-CS(10/Y)150-llis 1.1.3 Aïllament entre rastrells T1-CS(10/Y)150-llis 1.1.4 Falsos sostres sota coberta T1-CS(10/Y)150-DS(70-)DS(70,90)-DLT(1)5-WL(T)0,7WD(V)5-FTCD1-Ds10 < 10%-llis 1.1.5 Rastreles sobre l'aïllament T1-CS(10/Y)250-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5-WL(T)0,7WD(V)5-FTCD1-Ds10 < 10%-llis 1.1.6 Teules adherides sobre aïllament T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5-WL(T)0,7WD(V)5-FTCD1-Ds10 < 10%-ranurat 1.2.1 Cobertes tradicionals transitables T1-CS(10/Y)300-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5CC(2/1,5/50)90-WL(T)0,7-FTCI1Ds10 < 10%-llis 1.2.2 Cobertes deck T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5-TR100CC(2/1,5/50)60-WL(T)0,7-FTCI1Ds10 < 10%-llis 1.2.3 Cobertes invertides T1-CS(10\Y)300-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5CC(2/1,5/25)50-WL(T)0,7WD(V)3-Valor declarat-FTCD1Ds10 < 10%-llis 1.2.4 Cobertes invertides vegetal T1-CS(10\Y)300-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5CC(2/1,5/25)50-WL(T)0,7WD(V)3-Valor declarat-FTCD1Ds10 < 10%-llis 1.2.5 Coberta invertida enjardinada T1-CS(10\Y)300-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5CC(2/1,5/50)100-WL(T)0,7WD(V)3-Valor declarat-FTCD1Ds10 < 10%-llis 1.2.6 Cobertes invertides transitables a trànsit rodat T1-CS(10\Y)500-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5CC(2/1,5/50)150-WL(T)0,7WD(V)3-Valor declarat-FTCD1Ds10 < 10%-llis 1 COBERTES 1.2 Planes 144 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92182 – XPS 2.1 Aïllament intermig 2.2 Aïllament interior 2 FAÇANES 2.3 Aïllament exterior 3 CONSTRUCCIÓ METÀL·LICA 4 TERRES 5 SOSTRES 2.1.1 Murs de doble full de fàbrica T1-CS(10/Y)150-MU 80-llis 2.2.1 Complexes de trasdossats T1-CS(10/Y)250-MU80-llis 2.2.2 Aïllament arrebossat amb guix T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5-TR100Sense pell-Rugosa 2.3.1 Amb cambra d’aire ventilada T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DS(70,90)-DLT(2)5-TR100FTCD1-Ds10 < 10%-llis 2.3.2 Amb arrebossat directe sobre aïllament T2-CS(10/Y)150-DS(70,90)TR100-MU50-Rugosa 2.3.3 Aïllament ponts tèrmics T1-CS(10/Y)200-DS(70,90)DLT(2)5-Sense pell 2.3.4 Murs enterrats T1-CS(10/Y)300-DS(70,90)DLT(2)5-WL(T)0,7-WD(V)5Rugosa 3.1 Sistemes de doble xapa metàl·lica T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DLT(1)5-FTCD1-Ds10 < 10%- 3.2 Sistemes de plaxes i xapa metàl·lica T1-CS(10/Y)200-DS(70-)DLT(1)5-FTCD1-Ds10 < 10% 4.1 Aïllament sota paviment – ús domèstic T1-CS(10/Y)200-DLT(1)5CC(2/1,5/50)60-llis 4.2 Construcció de terres amb entramat de fusta T1-llis 4.3 Aïllament sota paviment transitable a trànsit rodat T1-CS(10/Y)500-DS(70-)DS(70,90))-DLT(2)5CC(2/1,5/50)150-llis 5.1 Fals sostres amb perfileria aparent T1-CS(10/Y)250-DS(70-) 5.2 Aïllament sobre fals sostre decoratiu T1-CS(10/Y)150-DS(70-) Font: Asociación Española de Normalización y Certificación. (2019). UNE 92182:2019 : Características mínimas recomendables para distintas aplicaciones. Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Productos manufacturados de poliestireno extruido (XPS). Madrid: AENOR. 145 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92184 – PUR (projecció in situ) Inclinades 1 COBERTES Planes Aïllament intermig 2 FAÇANES Aïllament interior Aïllament exterior Aïllament amb càrrega sobre suport resistent W0.2 -CS(10\Y)200 Aïllament sense càrrega (entre rastrells) sobre suport resistent W0.2 Aïllament sota suport resistent - Aïllament entre envanets - Transitable Convencional MU60-CS(10\Y)200 Transitable Invertida CCC4-W0.2-CS(10\Y)200 Transitable a trànsit rodat Convencional MU60-CS(10\Y)300 Transitable a trànsit rodat Invertida CCC4-W0.2-CS(10\Y)300 No transitable Convencional MU60 No transitable Invertida CCC4-W0.2 Full principal sense arrebossat i trasdossat de fàbrica CCC4-W0.3 Full principal amb arrebossat i trasdossat de fàbrica - Full principal sense arrebossat i trasdossat de PYL CCC4-W0.3 Full principal amb arrebossat i trasdossat de PYL - Façana ventilada CCC4-W0.2 Amb protecció UV CCC4-MU60-W0.2 Amb arrebossat directe sobre l’aïllament W0.2-CS(10\Y)200 146 7. Dimensionat de l'aïllament UNE 92184 – PUR (projecció in situ) Aïllament sota forjat - Aïllament sota paviment CS(10\Y)200 Aïllament sota paviment transitable a trànsit rodat CS(10\Y)300 Aïllament de terra radiant CS(10\Y)200 Aïllament spta terra amb entramat de fusta - Aïllament al soroll d’impacte - 4 SOSTRES Aïllament dins fals sostre - 5 MURS Aïllament per l’exterior de murs enterrats CCC4-MU60-W0.2CS(10\Y)300 3 TERRES Font: Asociación Española de Normalización y Certificación. (2017). UNE 92184:2017 : Características mínimas recomendables para distintas aplicaciones. Productos aislantes térmicos para aplicaciones en la edificación. Productos de espuma rígida de poliuretano (PUR) y poliisocianurato (PIR) proyectado in situ. Madrid: AENOR. 147 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Aïllament de cobertes planes/inclinades per l'interior Descripció genèrica Les cobertes són una part de l’edifici que sol presentar una superfície elevada respecte a les altres superfícies i, per tant, acostumen a ser una de les zones on la transmissió de calor pot ser màxima. L’aïllament per l’interior consisteix a disposar un sostre fals per sota de la coberta i omplir (totalment o parcialment) el plènum amb un aïllant d’una resistència tèrmica elevada. És una de les intervencions més simples que es poden proposar en aquest sentit. Coberta Aïllant Sostre fals Principi físic La incorporació d’un material d’alta resistència tèrmica entre la fulla exterior i l’ambient interior proporciona una reducció de la transferència de calor i, consegüentment, comporta un estalvi energètic. 151 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Principi tecnològic La incorporació de l’aïllament a l’interior protegeix l’ambient interior pel que fa a la transferència tèrmica de calor. Cal destacar la similitud d’aquesta tècnica amb la d’extradossats per l’interior en façanes. La simulació termogràfica permet visualitzar millor aquesta situació. Sense aïllament en el plènum Amb aïllament en el plènum El fet de col·locar l’aïllant en la cara interior del sostre de coberta permet reduir la quantitat de calor que cal subministrar o dissipar al recinte, ja que no cal escalfar o refredar la massa del sostre. Aquesta tecnologia és similar a la de la col·locació d’aïllament sobre els sostres quan la coberta està formada per envanets de sostremort. Criteris d’aplicació Podem considerar que aquesta és una tècnica específica de rehabilitació, encara que també és utilitzada en obres noves. L’aïllant que es fa servir més habitualment en el farciment del plènum és la llana de vidre, ja que la seva lleugeresa de pes fa que sigui especialment indicada per anar suspesa del sostre fals. Per als casos en què el plènum sigui difícilment accessible, la insuflació pneumàtica del material aïllant pot ser una alternativa per considerar. 152 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals En l’interior dels plènums, per normativa reglamentària, s’han de fer servir aïllants de baixa reacció al foc, com a màxim d’Euroclasse B (encara seria més recomanable l’A2). En climatologies molt rigoroses pot resultar necessari disposar d’una barrera de vapor entre el sostre fals i l’aïllant. En molts casos, aquesta tècnica es complementa coherentment amb la d’extradossats en façana per la seva similitud tecnològica. Codi de designació CE La reacció al foc dels productes hauria de ser del nivell més baix possible, preferentment incombustibles A1 o A2. En algunes zones climàtiques i tipus de higrometria, les barreres de vapor poden ser necessàries (es necessari fer-ne un càlcul higrotèrmic detallat). Avantatges És una proposta d’intervenció molt simple que es pot aplicar gairebé sempre sense cap limitació. La millora tèrmica també comporta una millora de l’aïllament acústic del sostre o la coberta. Es pot aprofitar la zona del plènum per ocultar els passos d’instal·lacions. Es tracta d’un procediment que no implica una renovació total de la coberta (teulada o impermeabilització), per la qual cosa és aconsellable d’aplicar-lo quan l’estat de conservació de la coberta és prou bo per no fer recomanable una intervenció completa en aquest sentit. El sistema s’adapta a la rehabilitació d’edificis i es pot aplicar de manera parcial en cadascun dels locals que calgui rehabilitar tèrmicament sense haver-hi de fer una intervenció global. 153 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Limitacions El sistema comporta una reducció de l’alçada lliure del local, i això pot suposar que en determinats casos (d’alçades reduïdes) aquest procediment no sigui viable. Anàlisi de viabilitat Dades de partida L’eficàcia de qualsevol solució de millora de l’aïllament tèrmic d’un edifici està en funció de la ubicació climàtica i del grau d’aïllament tèrmic que pugui presentar l’element constructiu, sense prendre en consideració la millora aportada per l’aïllant. Per aquest motiu, no es pot fer una avaluació d’una proposta si no se circumscriu a un escenari determinat per les seves dades de partida. Les dades de partida seran diferents segons els criteris d’avaluació que s’adoptin. Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d’altres estalvis Criteri del confort (temperatura superficial) El criteri és que la temperatura superficial sigui molt pròxima a la de l’aire de l’ambient interior (per exemple, amb una diferència de l’ordre de 0,5 ºC). Cal recordar que una diferència entre les temperatures superficials de 0,5 ºC és percebuda pels usuaris com una disminució de la temperatura de confort de l’ordre de 0,25 ºC. En aquest cas, les dades de partida que cal considerar són: 154 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals — Temperatura exterior (normalment, la mínima/màxima extrema) (Te) — Temperatura interior (normalment, la considerada confortable) (Ti). — Coeficient e transmissió tèrmica de l’element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l’aïllament incorporat (Rt). Exemple d’obra nova: considerant Te = 0 ºC: Ti = 20 ºC Uo = 1,32 W/m2·K (valor d’una coberta corrent als anys vuitanta) En el gràfic adjunt s’ha calculat el salt tèrmic en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant incorporat. 4,00 3,50 Salt tèrmic (Ti - Tsi) (ºC) 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Prenent com a referència les cobertes que eren més corrents els anys vuitanta (resistència tèrmica addicional = 0 en el gràfic), tot i que ja incorporaven un primer nivell d’aïllament, resulta insuficient per al que avui podríem considerar 155 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals confortable, de manera que és gairebé segur que qualsevol coberta d’aquesta època necessita una rehabilitació tèrmica. S’hi pot observar que per a l’escenari de càlcul considerat caldria arribar a resistències tèrmiques de l’ordre de 4,5 m2·K/W per assolir els nivells de confort que normalment es consideren acceptables. Criteri energètic (estalvi d’energia, reducció d’emissions associades) Aquest criteri consisteix a intentar buscar una reducció en el consum d’energia de l’edifici, de manera que caldria veure quines resistències tèrmiques proporcionen uns estalvis prou interessants. En aquest cas, les dades de partida serien: — Climatologia d’hivern, expressada en graus dia de calefacció (GDc). — Cimatologia d’estiu, expressada en graus dia de refrigeració (GDr). — Coeficient de transmissió tèrmica de l’element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l’aïllament incorporat (Rt). — Percentatge de temps d’utilització de l’edifici en període de calefacció (%c). — Percentatge de temps d’utilització de l’edifici en període de refrigeració (%r). — Rendiment mitjà del sistema de calefacció (ηc). — Rendiment mitjà del sistema de refrigeració (ηr). Exemple: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,32 W/m2·K (valor d’una coberta corrent als anys vuitanta) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) 156 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals En el gràfic adjunt s’expressa l’estalvi d’energia en valor absolut de kWh per any i m2 en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant incorporat. 60 50 40 30 20 10 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Estalvi calefacció Estalvi refrigeració Estalvi total Expressat en forma de percentatge: 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Resistència tèrmica (m2·K/W) % Estalvi calefacció % Estalvi refrigeració 157 % Estalvi total 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals La zona en què l’estalvi resulta encara clarament creixent se situa entre les resistències tèrmiques de 3,5 a 5 m2·K/W, que proporcionen estalvis energètics de l’ordre del 80 al 90 %. Aquestes resistències tèrmiques solen ser les que prescriuen les reglamentacions de molts països d’Europa. Avaluació econòmica Criteris econòmics Cal considerar en aquest apartat el cost de la inversió que cal fer en termes d’aïllament i comparar-lo amb l’estalvi econòmic que representa l’energia estalviada. A la suma de totes dues quantitats l’anomenem cost total; òbviament, com més baix és, més interessant resulta la proposta. També cal considerar quant temps triga a recuperar-se la inversió amb l’estalvi proporcionat per l’energia estalviada. Sempre que sigui inferior a la vida útil de l’element constructiu, la proposta és econòmicament interessant. En aquest aspecte, cal considerar les dades d’entrada següents: — Estalvis anuals d’energia (tal com s’han avaluat en l’apartat anterior). — Cost de l’energia per a calefacció, expressat en euros per kWh (€c) — Cost de l’energia per a refrigeració, expressat en euros per kWh (€r). — Cost de l'aïllant expressat en euros per m3 instal·lat €a — Cost dels treballs addicionals, expressat en euros per m2 (€ec) — Durada estimada de l’edifici (DE). Inversió La inversió que cal considerar la podem desglossar en dos apartats: — Els costos de l’aïllant en si mateix i de la seva instal·lació — Els costos de les feines addicionals que caldrà fer pel fet de col·locar l'aïllament. 158 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals En casos d’obra nova, les feines addicionals es pot considerar que són inexistents, ja que, encara que no s’hi incorpori l’aïllant, caldrà fer els mateixos treballs. En obres de rehabilitació, els treballs addicionals en molts casos estarien justificats per altres motius aliens a l’aïllament o, en determinats casos, el que justifica la inversió és la millora aportada per l’aïllament. Estalvi econòmic net Exemple: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,32 W/m2 · K (valor d’una coberta corrent als anys vuitanta) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) €c = 0,06 (tarifes domèstiques per gas) €r = 0,13 (tarifes domèstiques per electricitat) €a = cost = 2,6724 · Rt + 6,1293 €ec = 40 (cost estimat de l’execució del sostre fals) DE = 50 anys 159 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Cost total 60 40 20 Cost total (euros/m2) 0 -20 -40 -60 -80 -100 -120 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Per criteris econòmics, les resistències tèrmiques addicionals de l’ordre de més de 4 m2·K/W també estan justificades. Temps de recuperació 56,00 52,00 48,00 44,00 Temps de recuperació (anys) 40,00 36,00 32,00 28,00 24,00 20,00 16,00 12,00 8,00 4,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Resistència tèrmica (m ·K/W) 2 160 4,50 5,00 5,50 6,00 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Els temps de recuperació per a les resistències tèrmiques econòmicament òptimes són perfectament compatibles amb les durades esperades de les intervencions. Els temps de recuperació més curts se situen en resistències tèrmiques addicionals de l’ordre de 2,5 a 4 m2·K/W Imatges arxiu URSA. 161 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Aïllament de cobertes planes per l'exterior Descripció genèrica En aquest cas, es tracta d’incorporar-hi un aïllant addicional (normalment, per sobre de la impermeabilització) per transformar el que seria una coberta tradicional en una coberta invertida. És un sistema que està molt ben considerat tant en obres noves com en obres de rehabilitació i la implementació està en clar creixement. Principi físic La incorporació d’un material d’alta resistència tèrmica com a capa més externa de la coberta proporciona una protecció no només al local situat sota la coberta, sinó també a tota l’estructura i les capes que conformen la coberta (especialment, la impermeabilització), la qual cosa es tradueix en una durabilitat millor de tot el sistema. Principi tecnològic L’efecte protector de la cara externa queda palès en les simulacions termogràfiques que s’adjunten: 162 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Situació d’hivern. Situació d’hivern. En els dos casos s’aprecia com totes les capes situades per sota de l’aïllant mantenen una temperatura gairebé constant de manera que les tensions per temperatures són mínimes. Criteris d’aplicació Aquesta proposta és igualment vàlida per a obres de nova construcció i per a obres de rehabilitació. L’aïllant està sense cap tipus de protecció respecte a l’aigua (per sobre de la impermeabilització), de manera que es necessita un producte que no resulti alterable per l’acció de l’aigua i de durabilitat contrastada en aquesta aplicació. El poliestirè extrudit és clarament el producte que cal utilitzar. Cal destacar que el sostre actua com un acumulador de calor i que, per tant, cal escalfar-lo o refrigerar-lo en tota la seva massa, la qual cosa pot comportar, en determinats casos, un sobreconsum d’energia. 163 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Codi de designació CE En aquesta aplicació, les indicacions sobre resistència mecànica (CS) o fluència (CC) són imprescindibles (valors que cal considerar), en cada cas segons les sobrecàrregues de la coberta. Les indicacions sobre l’absorció d’aigua total a llarg termini i, especialment, en condicions de difusió són també imprescindibles: el codi de designació hi ha d’incloure necessàriament declaracions de WL(T) i WD(V). També és convenient que el producte tingui assegurada la durabilitat tal com descriu el codi de designació CE en l’apartat FTCL. Avantatges Es fàcilment aplicable a qualsevol tipus d’obra. La capa d’aïllament tèrmic (de XPS) col·locada en l’exterior assegura una protecció a tota la construcció de la coberta, de manera que l’estabilitat tèrmica és molt gran i, consegüentment, també la durabilitat dels elements que la conformen (especialment de la impermeabilització, que sol ser el material més crític en aquest tipus de cobertes). Limitacions Cal fer una capa de llast (de grava, de lloses, de rajola…) per assegurar la immobilitat de l’aïllant; en alguns casos, això comporta un canvi d’aspecte de la coberta (moltes vegades representa una millora apreciable). Ocasionalment, el gruix de l’aïllant i de la capa de llast pot sobreelevar el pla de coberta i oferir alguna dificultat (graons addicionals, passos de portes…) per accedir-hi. 164 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Anàlisi de viabilitat Dades de partida del cas concret en règim convencional L’eficàcia de qualsevol solució de millora de l’aïllament tèrmic d’un edifici està en funció de la ubicació climàtica, i del grau d’aïllament tèrmic que pugui presentar l’element constructiu abans d’incorporar-hi l’aïllament addicional. Per aquest motiu, no es pot fer una avaluació d’una proposta si no se circumscriu a un escenari determinat per les seves dades de partida. Les dades de partida seran diferents segons els criteris d’avaluació que s’adoptin. Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d’altres estalvis Criteri del confort (temperatura superficial) El criteri és que la temperatura superficial sigui molt pròxima a la de l’aire de l’ambient interior (per exemple, amb una diferència de l’ordre de 0,5 ºC). En aquest cas, les dades de partida que cal considerar són: — Temperatura exterior (normalment, la mínima/màxima extrema) (Te). — Temperatura interior (normalment, la considerada confortable) (Ti). — Coeficient de transmissió tèrmica de l’element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l’aïllament incorporat (Rt). Exemple d’obra nova: considerant Te = 0 ºC: Ti = 20º C Uo = 1,95 W/m2·K (coberta sense aïllament) 165 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals En el gràfic adjunt s’ha calculat el salt tèrmic en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant incorporat. 5 ,50 5,00 4,50 Salt tèrmic (Ti - Tsi) (ºC) 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Per poder dotar els locals sota coberta d’un confort mínimament acceptable són necessàries unes resistències tèrmiques de l’ordre de 4 a 5 m2·k/W. Criteri energètic (estalvi d’energia, reducció d’emissions associades) Aquest criteri consisteix a intentar buscar una reducció en el consum d’energia de l’edifici, de manera que caldria veure quines resistències tèrmiques proporcionen uns estalvis prou interessants. 166 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals En aquest cas, les dades de partida serien: — Climatologia d’hivern, expressada en graus dia de calefacció (GDc). — Climatologia d'estiu en graus dia de refrigeració (GDr). — Coeficient de transmissió tèrmica de l'element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l'aïllament incorporat (Rt). — Percentatge de temps d'utilització de l’edifici en període de calefacció (%c). — Percentatge de temps d'utilització de l’edifici en període de refrigeració (%r). — Rendiment mitjà del sistema de calefacció (ηc). — Rendiment mitjà del sistema de refrigeració (ηr). Exemple d’obra nova: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,95 W/m2·K (Coberta sense aïllament) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) En el gràfic adjunt s’expressa l’estalvi d’energia en valor absolut de kWh per any i m2 en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant incorporat. 167 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals 80 70 60 kWh/m2·any 50 40 30 20 10 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Estalvi calefacció Estalvi refrigeració Estalvi total Expressat en forma de percentatge 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Resistència tèrmica (m2·K/W) % Estalvi calefacció % Estalvi refrigeració % Estalvi total Per obtenir rendiments de l’ordre del 90%, cal pensar en aïllants que aportin una resistència tèrmica de l’ordre de 4 a 5 m2·K/W, que encara són energèticament eficaços (la pendent de la corba d’estalvi energètic és encara prou inclinada). 168 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Avaluació econòmica Criteris econòmics Cal considerar en aquest apartat el cost de la inversió que cal fer en termes d’aïllament i comparar-lo amb l’estalvi econòmic que representa l’energia estalviada. A la suma de totes dues quantitats l’anomenem cost total; òbviament, com més baix és, més interessant resulta la proposta. També cal considerar quant temps triga a recuperar-se la inversió amb l’estalvi proporcionat per l’energia estalviada. Sempre que sigui inferior a la vida útil de l’element constructiu, la proposta és econòmicament interessant. En aquest aspecte, cal considerar les dades d’entrada següents: — Estalvis anuals d'energia (tal com s'han avaluat en l'apartat anterior. — Cost de l’energia per a calefacció, expressat en euros per kWh (€c). — Cost de l’energia per a refrigeració, expressat en euros per kWh (€r). — Cost de l’aïllant, expressat en euros en funció de la resistència tèrmica (€a). — dels treballs en l’element constructiu, expressat en euros per m2 (€ec). — Durada estimada de la intervenció sobre l’edifici (DE). Inversió La inversió que cal considerar la podem desglossar en dos apartats: — Els costos de l’aïllant en si mateix i de la seva instal·lació. — Els costos de les feines addicionals que caldrà fer pel fet de col·locar l’aïllament. En els casos d’obra nova, les feines addicionals es pot considerar que són inexistents, ja que, encara que no s’hi incorpori l’aïllant, caldrà fer els mateixos treballs. En les obres de rehabilitació, els treballs addicionals en molts casos estarien justificats per altres motius aliens a l’aïllament o, en determinats casos, el que justifica la inversió és la millora aportada per l’aïllament. 169 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Estalvi econòmic net Exemple d’obra nova: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,95 W/m2·K (coberta sense aïllament) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) €c = 0,06 (tarifes domèstiques per gas) €r = 0,13 (tarifes domèstiques per electricitat) €a = 8 · Rt + 4,4 €ec = 0 (considerem negligible, o ja assumit, el cost de la capa de llast) DE = 50 anys Cost total 0 Cost total (euros/m2) -50 -100 -150 -200 -250 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Resistència tèrmica (m ·K/W) 2 170 4,50 5,00 5,50 6,00 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Es pot observar que el valor òptim es troba al voltant de 3 a 4 m2·K/W de resistència tèrmica, així com l’alt valor de l’estalvi econòmic possible. És, doncs, una proposta d’una eficàcia econòmica alta. Temps de recuperació 12,00 Temps de recuperació (anys) 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Els temps de recuperació són curts per a qualsevol situació i especialment per als valors econòmicament òptims (entre 6 i 9 anys). 171 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Imatges arxiu URSA. 172 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Aïllament de teulades per l’exterior Descripció genèrica Les cobertes inclinades també es poden aïllar per l’exterior: es col·loca l’aïllament directament per sota de les teules, que, posteriorment, s’han de fixar mitjançant un doble enllistonat o bé directament amb morter. Principi físic La incorporació d’un material d’alta resistència tèrmica per sota de les teules protegeix tota la estructura de l’edifici i en millora la durabilitat. Principi tecnològic Podem considerar com a principi tecnològic d'aquesta proposta com la introducció d'una barrera tèrmica en la superfície més externa de l’edifici. 173 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Criteris d’aplicació Aquesta proposta és aplicable només en les obres noves o en els casos (freqüents) d’obres de rehabilitació en què cal refer la teulada. El material d’aïllament ha de suportat el pes de les teules i, eventualment, les sobrecàrregues de vent o neu, de manera que cal un material prou resistent mecànicament i d’una durabilitat contrastada. Cal defugir dels materials aïllants amb gruixos irregulars, ja que dificulten (impossibiliten) la consecució d’una bona planimetria de la vessant de la teulada (o obliguen a afegir-hi capes de regularització). Els materials més correntment utilitzats són els plafons de poliestirè extrudit, amb ranures, quan les teules s’hi instal·len amb morter, o sense, quan les teules es fixen sobre sistemes de llistons. No s’aconsella d’aplicar-hi aquesta tècnica quan per sota de la coberta hi ha un sostremort no habitable, atès que la ventilació del plènum elimina l’efecte aïllant de la coberta. Codi de designació CE En aquesta aplicació, les indicacions sobre resistència mecànica (CS) o fluència (CC) són imprescindibles (valors que cal considerar), en cada cas segons les sobrecàrregues de la coberta. Les indicacions sobre l’absorció d’aigua total a llarg termini i, especialment, en condicions de difusió són també imprescindibles: el codi de designació hi ha d’incloure necessàriament declaracions de WL(T) i WD(V). També és convenient que el producte tingui assegurada la durabilitat tal com descriu el codi de designació CE en l’apartat FTCL. 174 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Avantatges Els treballs d’aïllament no condicionen l’acabat interior del sostre de teulada i no suposen un canvi significatiu en la manera de construir la teulada. Limitacions En les rehabilitacions, cal refer la teulada per poder utilitzar aquesta tecnologia, per això només és recomanable si aquesta intervenció també resulta aconsellable (degut a un estat deficient). En cas de gruixos d’aïllament importants, l’alçada aparent de les cornises i els ràfecs augmenta (amb un aspecte poc estètic), de manera que cal preveure-hi una solució per minorar aquest aspecte (cornises i ràfecs alleugerits en alçada). Anàlisi de viabilitat Dades de partida del cas concret en règim convencional L’eficàcia de qualsevol solució de millora de l’aïllament tèrmic d’un edifici està en funció de la ubicació climàtica i del grau d’aïllament tèrmic que pugui presentar l’element constructiu abans d’incorporar-hi l’aïllament addicional. Per aquest motiu, no es pot fer una avaluació d’una proposta si no se circumscriu a un escenari determinat per les seves dades de partida. Les dades de partida seran diferents segons els criteris d’avaluació que s’adoptin. 175 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Avaluació tècnica dels estalvis energètics i d’altres estalvis Criteri del confort (temperatura superficial) El criteri és que la temperatura superficial sigui molt pròxima a la de l’aire de l’ambient interior (per exemple, amb una diferència de l’ordre de 0,5 ºC). En aquest cas, les dades de partida a considerar són: — Temperatura exterior (normalment, la mínima/màxima extrema) (Te). — Temperatura interior (normalment, la considerada confortable) (Ti). — Coeficient de transmissió tèrmica de l’element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l’aïllament incorporat (Rt). Exemple d'obra nova: considerant Te = 0 ºC: Ti = 20 ºC Uo = 1,95 W /m2·K (coberta sense aïllament) En el gràfic adjunt s'ha calculat el salt tèrmic en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant incorporat. 176 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals 5 ,50 5,00 Salt tèrmic (Ti - Tsi) (ºC) 4,50 4,00 3,50 3,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Són aconsellables resistències tèrmiques de l'ordre de 4 m2·k/W. Criteri energètic (estalvi d’energia, reducció d’emissions associades) Aquest cas el criteri consisteix a intentar buscar una reducció en el consum d’energia de l’edifici, de manera que caldria veure quines resistències tèrmiques proporcionen uns estalvis prou interessants. En aquest cas, les dades de partida serien: — Climatologia d’hivern, expressada en graus dia de calefacció (GDc). — Climatologia d’estiu, expressada en graus dia de refrigeració (GDr). — Coeficient de transmissió tèrmica de l’element constructiu sense aïllament (Uo). — Resistència tèrmica de l’aïllament incorporat (Rt). — Percentatge de temps d’utilització de l’edifici en període de calefacció (%c). — Percentatge de temps d’utilització de l’edifici en període de refrigeració (%r). — Rendiment mitjà del sistema de calefacció (ηc). — Rendiment mitjà del sistema de refrigeració (ηr). 177 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Exemple d'obra nova: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,95 W/m2·K (coberta sense aïllament) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) En el gràfic adjunt s'expressa l'estalvi d'energia en valor absolut de kWh per any i m2 en funció de la resistència tèrmica de l'aïllant incorporat. 100 90 80 kWh/m2·any 70 60 50 40 30 20 10 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 Resistència tèrmica (m ·K/W) 2 Estalvi calefacció Estalvi refrigeració 178 Estalvi total 5,00 5,50 6,00 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Expressat en forma de percentatge: 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) % Estalvi calefacció % Estalvi refrigeració % Estalvi total Per criteris energètics, són recomanables encara resistències tèrmiques superiors a 4 a 5 m2·K/W. Avaluació econòmica Criteris econòmics Cal considerar en aquest apartat el cost de la inversió que cal fer en termes d’aïllament i comparar-lo amb l’estalvi econòmic que representa l’energia estalviada. A la suma de totes dues quantitats l’anomenem cost total; òbviament, com més baix és, més interessant resulta la proposta. 179 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals També cal considerar quant temps triga a recuperar-se la inversió amb l’estalvi proporcionat per l’energia estalviada. Sempre que sigui inferior a la vida útil de l’element constructiu, la proposta es econòmicament interessant. En aquest aspecte, cal considerar les dades d’entrada següents: — Estalvis anuals d’energia (tal com s’han avaluat en l’apartat anterior). — Cost de l’energia per a calefacció, expressat en euros per kWh (€c). — Cost de l’energia per a refrigeració, expressat en euros per kWh (€r). — Cost de l’aïllant, expressat en euros per m3 instal·lat (€a). — Cost dels treballs en l’element constructiu, expressat en euros per m2 (€ec). — Durada estimada de l’edifici (DE). Inversió La inversió que cal considerar la podem desglossar en dos apartats: — Els costos de l’aïllant en si mateix i de la seva instal·lació — Els costos de les feines addicionals que caldrà fer pel fet de col·locar l’aïllament. En els casos d’obra nova, les feines addicionals es pot considerar que són inexistents, ja que, encara que no s’hi incorpori l’aïllant, caldrà fer els mateixos treballs. En les obres de rehabilitació, els treballs addicionals (refer la teulada) han d’estar justificats per l’estat previ. 180 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Estalvi econòmic net Exemple d'obra nova: GDc = 1.128 (dades representatives de Barcelona) GDr = 354 (dades representatives de Barcelona) Uo = 1,95 W/m2·K (coberta sense aïllament) %c = 1 (ús constant) %r = 1 (ús constant) ηc = 0,75 (caldera de gas estàndard) ηr = 2,1 (sistema bomba calor) €c = 0,06 (tarifes domèstiques per gas) €r = 0,13 (tarifes domèstiques per electricitat) €a = 8 · Rt + 4,4 €ec = 0 (en obra nova no es considera el cost de l’element constructiu) DE = 50 anys Cost total 0 Cost total (euros/m2) -50 -100 -150 -200 -250 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) En aquest cas, el criteri econòmicament òptim de resistència tèrmica se situa als voltants de 3 a 4 m2·K/W. 181 8. Avaluació de diferents sistemes constructius habituals Temps de recuperació 12,00 Temps de recuperació (anys) 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Tal com passa en la major part dels casos d’obra nova, els temps de recuperació de la inversió són curts, de manera que està plenament justificat fer-hi els esforços màxims. Imatges arxiu URSA. 182 9. Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Metodologia per a l'avaluació tècnica i econòmica d’una proposta d’intervenció Introducció Per tal de poder avaluar una proposta d’intervenció en l’aïllament d’un edifici cal disposar i seguir una metodologia que permeti dur a terme aquesta avaluació per poder determinar la conveniència de la proposta i optimitzar-ne el dimensionament abans de la seva implementació. Des d’un punt de vista de rigorositat tècnica absoluta, caldria fer en cada cas una avaluació de la demanda energètica de tot l’edifici abans de la intervenció proposada i després de la intervenció (per exemple, fent servir eines de simulació energètica). Òbviament, la diferència seria el guany aportat per la intervenció. Aquesta forma de procedir fa impossible analitzar els elements constructius de manera independent els uns dels altres i del perfil d’ús de l’edifici (ocupació, ventilació, temperatures…), per la qual cosa no resulta pràctica en fases inicials o per als primers predimensionaments de les propostes d’intervenció, encara que serà imprescindible en fases més avançades dels projectes. Per tal de disposar d’una eina d’anàlisis d’elements constructius considerats individualment s’ha adoptat la metodologia que es descriu en aquest apartat. Criteris adoptats Es considera que per fer una avaluació d’una tecnologia es poden seguir tres criteris principals: — Criteri de confort per als usuaris. — Criteri d’estalvi energètic. — Criteri econòmic. 185 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Criteri de confort per als usuaris En moltes ocasions, les propostes d’aïllament tenen l’origen en una situació de desconfort sentida pels usuaris. El confort dels usuaris és el resultant d’un balanç energètic entre els elements que conformen l’envolupant del recinte i els usuaris mateixos. Qe Qc Qs Qe Qv Qc Qi Qc Qm Qs + Qi ± Qc ± Qv ± Qm – Qe = 0 El confort dels ocupants està principalment en funció de les temperatures percebudes pels usuaris. La temperatura percebuda es pot considerar com una mitjana entre la temperatura de l’aire i les temperatures superficials properes als ocupants. Si considerem que la temperatura de l’aire és adequada, les temperatures superficials, o encara millor, la diferència de temperatura entre l’aire i les superfícies dels tancaments poden utilitzar-se com a indicador de confort. Si les temperatures superficials es mantenen molt properes a les de l’aire, la sensació de confort és elevada, mentre que, si el salt tèrmic és elevat, la sensació de manca de confort està garantida. En casos extrems, la situació pot esdevenir no tan sols insofrible, sinó fins i tot patològica, si la diferència de temperatures és tan gran que arriba a provocar la formació de fongs o de condensacions en la superfície dels tancaments. 186 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Quan els usuaris perceben aquesta sensació de desconfort, tendeixen a augmentar la temperatura de l’aire, i amb això s’incrementa el consum energètic de l’edifici. D’aquesta manera, el criteri del confort també actua com un sistema de seguretat contra l’establiment d’una temperatura de consigna de l’ambient interior exageradament alta. Irradiació Vaporització Convecció Conducció Top = Tair + Trad 2 Càlcul de temperatures superficials En una primera aproximació, es pot considerar la transferència de calor com si fos en règim estacionari sota el gradient de temperatures interior i exterior (normalment, es consideren les temperatures extremes). Sota aquests principis la diferència de temperatura entre la superfície i l’ambient es poden calcular tal com segueix. ΔT = Ti - Tsi Tsi = Ti – (Ti – Te) · U · Rsi U= 1 1/Uo + Raill 187 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica ΔT = Diferència de temperatures (criteri de confort). Tsi = Temperatura superficial interior. Ti = Temperatura de l'aire interior. Te = Temperatura de l'aire exterior. Rsi = Resistència superficial interior (normalment 0,1 m2·K/W). U = Coeficient de transmissió tèrmica. Uo = Coeficient de transmissió tèrmica abans de la intervenció (o sense aïllament). Raill = Resistència tèrmica de l’aïllant incorporat (o de l'aïllament addicional, si és el cas). Finalment, podem escriure de manera directa: ΔT = Ti – (Ti – Te) · 1 Raill + 1/Uo · Rsi = (Ti – Te) · 1 Raill + 1/Uo · Rsi Si s’adopta el criteri que la temperatura superficial de qualsevol punt no pot ser 0,5 ºC inferior a la de l’ambient, un cop coneguda la situació d’exposició (temperatures interior i exterior), podem determinar fàcilment ja la resistència tèrmica de l’aïllant (o la de l’aïllant addicional) per obtenir la situació de confort. Criteri d'estalvi energètic En altres ocasions, l’objectiu de la intervenció és aconseguir estalviar energia. Normalment, en aquests casos són els criteris de protecció ambiental els determinants. Els objectius es poden fixar ja sigui de forma absoluta (estalviar una determinada quantitat d’energia) o en forma percentual (millorar la situació inicial en un percentatge). 188 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Càlcul de l’estalvi energètic Podem caracteritzar l’exposició climàtica a través del concepte de graus dia en règim de calefacció o de climatització. Les formules a utilitzar per obtenir l'estalvi en kWh són: Per a calefacció: Eec = GDc · (Uo – U) · 0,024 · %c /ηc Per a refrigeració: Eer = GDr · (Uo – U) · 0,024 · %r /ηr En total: Eet = Eec + Eer En què: U= 1 1/Uo + Raill Eec = estalvi d'energia en calefacció. Eer = estalvi d'energia en refrigeració. Eet = estalvi total d'energia. GDc = graus dia de calefacció. GDr = graus dia de refrigeració. Uo = coeficient de transmissió tèrmica abans de la intervenció (o sense l’aïllament). U = coeficient de transmissió tèrmica desprès de la intervenció (o amb l’aïllament incorporat). Raill = resistència tèrmica de l’aïllant incorporat (o de l’aïllament addicional, si és el cas). %c = percentatge d’ús en temporada de calefacció (1 indica l'ús permanent). %r = percentatge d'ús en temporada de refrigeració (1 indica l'ús permanent). ηc = rendiment mitjà estacional del sistema de calefacció. ηr = rendiment mitjà estacional del sistema de refrigeració. 189 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Si cal expressar-lo en percentatge, n’hi ha prou amb calcular prèviament el consum energètic abans de la intervenció en estudi i referir l’estalvi anterior al consum estimat inicialment. Consum inicial en calefacció: Coc = Gdc · (Uo) · 0,024 · %c /μc Consum inicial en refrigeració: Cor = Gdr · (Uo) · 0,024 · %r /μr Consum inicial total: Cot = Coc + Cor Estalvi percentual en calefacció: %Eec = Eec Coc · 100 Estalvi percentual en refrigeració: %Eer = Eer Cor · 100 Estalvi percentual total: %Eet = Eec + Eer Coc + Cor · 100 Com es pot veure, el procediment és simplificat, però permet introduir les principals variables i avaluar l’impacte de la mesura proposada en funció de les circumstàncies específiques de cada cas. Nota: el mateix procediment es pot fer servir per avaluar tancaments interiors, multiplicant el coeficient del percentatge d’ocupació per un coeficient d’exposició que prengui en consideració el percentatge de salt tèrmic entre el local en estudi i els locals adjacents. %c = %ocup_c · %exp_c. 190 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Presentant els resultats a través de gràfics en funció de la resistència tèrmica de l’aïllant (incorporat o addicional), es pot visualitzar fàcilment la situació en què petits esforços proporcionen grans guanys o quan, inversament, cal fer grans esforços per obtenir uns guanys limitats. Exemple d'estalvi absolut en funció de Raill: 140 120 100 kWh/m2·any 80 60 40 20 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Estalvi calefacció Estalvi refrigeració Estalvi total Exemple d'estalvi percentual en funció de Raill: 110% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) % Estalvi calefacció % Estalvi refrigeració 191 % Estalvi total 5,50 6,00 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Criteri econòmic En ocasions, les propostes d’intervenció es poden justificar per criteris estrictament econòmics, independentment de consideracions de confort o ambientals. Es tracta d’avaluar l’estalvi mesurat, no en unitats energètiques, sinó en unitats econòmiques, o de veure si l’estalvi econòmic aportat per l’aïllament compensa la inversió que cal fer per incloure’l (o determinar quan el cost global és mínim), o si el temps de recuperació de la inversió és prou interessant per considerar la viabilitat econòmica de la intervenció. Càlcul de l’estalvi econòmic També de forma molt simplificada podem fer servir el procediment següent: Estalvi econòmic anual en calefacció: E€c = Eec · €c Estalvi econòmic anual en refrigeració: E€r = Eer · €r Estalvi econòmic anual total: E€t = Eec · €c + Eer · €r En què: E€c = estalvi econòmic en calefacció. E€r = estalvi econòmic en refrigeració. E€t = estalvi econòmic total. Eec = estalvi energètic en calefacció. Eer = estalvi energètic en refrigeració. Eet = estalvi energètic total. €c = cost unitari de la unitat energètica en calefacció. €r = cost unitari de la unitat energètica en refrigeració. 192 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Càlcul del cost total El cost de la intervenció es pot desglossar en: — Cost de l’aïllant pròpiament dit un cop instal·lat. Normalment, aquest cost es pot expressar de forma relativament constant per a la major part dels d’aïllants com un cost per m3 d’aïllant instal·lat. — Cost de treballs addicionals que cal fer per introduir o incrementar l’aïllament. Raill = daill λaill Caill = Raill · λ ·€a + €ad Cost total: Ctot = Caill – E€t · DE En què: Raill = resistència tèrmica de l’aïllant. daill = gruix de l’aïllant. λaill = conductivitat tèrmica de l’aïllant. €a = cost de l’aïllament instal·lat. €ec = cost dels treballs de l’element constructiu. Caill = cost de la intervenció proposada. DE = durada esperada de la intervenció. E€t= estalvi econòmic total anual. Ctot = cost total de la intervenció. Càlcul del temps de recuperació El temps que es tarda a compensar amb l’estalvi la inversió necessària es pot calcular fàcilment: Trec = 193 Caill E€t Exemple d'avaluació tècnica i econòmica També en aquest cas la representació gràfica en funció de la resistència tèrmica permet visualitzar millor el comportament econòmic de la proposta. Exemple d'estalvi econòmic anual en funció de Raill: 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 5,00 5,50 6,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) Estalvi calefacció Estalvi refrigeració Estalvi total Exemple de cost total en funció de Raill : 0 –50 Cost total (euros/m2) –100 –150 –200 –250 –300 –350 –400 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) 194 4,50 Exemple d'avaluació tècnica i econòmica Exemple de temps de recuperació en funció de Raill: Temps de recuperació (anys) 8 6 4 2 0 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Resistència tèrmica (m2·K/W) 195 4,50 5,00 5,50 6,00 10.Conclusions Conclusions L’avaluació de la viabilitat tècnica o econòmica d’una proposta no depèn només de les característiques de la proposta sinó també d’altres paràmetres independents (climatologia, ús, sistemes de calefacció i refrigeració…), de manera que cal fer un estudi cas per cas (o definir uns escenaris de referència). 199 Annexos Ventajas de aislar con URSA TERRA Vento Protección acústica La lana mineral es el producto idóneo para los sistemas de aislamiento acústico. En sistemas de fachada ventilada, la lana mineral amortigua las ondas sonoras que penetran en ella incrementado el aislamiento acústico de la zona opaca y contribuyendo a la mejora del aislamiento global. Además, la incorporación del aislamiento de lana mineral en la fachada hace que disminuya la frecuencia de resonancia propia del sistema, desplazando el pico frecuencial de las ondas estacionarias, lo que hace que se minimice al máximo la posibilidad de que se produzca efecto tambor. El aislamiento mínimo requerido vendrá determinado por el nivel de ruido exterior. En cualquier caso, la fachada completa (parte ciega + ventana + orificios ventilación) debe presentar un aislamiento creciente que cumpla los mínimos establecidos por el nivel de ruido exterior de la zona. Protección térmica El aislamiento exterior evita la formación de los puentes térmicos como frentes de forjado o pilares embebidos en la fachada, sin realizar ningún trabajo adicional; de esta forma se optimizan las prestaciones de protección térmica en los edificios rentabilizando al máximo el uso del material aislante. En los sistemas de aislamiento por el exterior es fácil conseguir valores muy bajos de Transmitacia Térmica (U) y calificaciones energéticas altas. La posición exterior del aislante también evita que las oscilaciones térmicas de la temperatura exterior (día- noche, invierno-verano) repercutan en los cerramientos minimizando los movimientos estructurales. Para evaluar el aislamiento conjunto de la fachada se puede utilizar el procedimiento descrito en la norma UNE EN ISO 12354-2. Reacción al fuego A1 Protección frente al fuego En caso de incendio la cámara de aire podría fácilmente ser una vía de transmisión del fuego y del humo entre las diferentes plantas o zonas del edificio. El uso de materiales aislantes incombustibles como la lana mineral URSA TERRA Vento permite eliminar este riesgo y, por tanto, sólo deberían aceptarse este tipo de productos en el interior de cámaras ventiladas. Repelente al agua WS Protección frente al agua Protección solar La ventilación de la cámara permite evacuar el sobrecalentamiento de la piel del edificio provocado por la radiación solar, de esta forma se minimizan las ganancias solares en régimen de verano y se disminuye la carga térmica de refrigeración del edificio provisto de una fachada ventilada. URSA Ibérica Aislantes, S.A. soporte.tecnico@ursa.com · www.ursa.es La cámara de aire actúa como sistema de “corte capilar” frente a la infiltración del agua de lluvia y este principio elemental de seguridad frente a la infiltración de agua debe mantenerse en todos los puntos en que el drenaje puede ser interrumpido (por ejemplo, en los contornos de las ventanas) por lo que estos puntos singulares deben concebirse atendiendo a este principio. La cámara de aire: • Impide que el agua infiltrada a través de las juntas del revestimiento pueda alcanzar las capas interiores de la fachada asegurando la mejor estanqueidad al agua de lluvia. • Permite efectuar el drenaje del agua infiltrada conduciéndola hacia las partes bajas de la fachada donde debe ser oportunamente desaguada hacia el exterior. La lana mineral URSA TERRA, por su estructura y proceso de fabricación, es no hidrófila (no capta la humedad ambiental) ni capilar (no transmite la humedad a otras capas del cerramiento), por lo que no absorbe el agua de lluvia. Protección higrotérmica La formación de condensaciones de los cerramientos viene condicionada a que el vapor de agua en el aire alcance superficies frías. En fachadas con aislamiento por el exterior las diferentes capas del cerramiento se encuentran a temperaturas relativamente elevadas, por lo que la probabilidad de formación de condensaciones son ínfimas. La lana mineral colocada en la cara exterior permite transpirar al cerramiento minimizando el riesgo de la formación de condensaciones. Fijación del aislamiento Para asegurar las prestaciones del aislamiento URSA TERRA Vento en la fachada ventilada se recomienda seguir los siguientes pasos: 1 Seleccionar las fijaciones adecuadas al tipo de muro soporte sobre el que se va a trabajar. 2 La longitud de la fijación debe de ser adecuado con el espesor del aislante. 3 Emplear fijaciones plásticas con rotura de puente térmico. 4 Las arandelas deben ser flexibles para permitir la distribución de las tensiones y reducir el efecto ‘edredón’. Debe considerarse que es necesario un diámetro de arandela mínimo de 90 mm. URSA Ibérica Aislantes, S.A. soporte.tecnico@ursa.com · www.ursa.es 5 Para introducir las fijaciones en productos con tejidos resistentes al punzonamiento debe realizarse un pequeño corte de replanteo en el revestimiento a 10 cm del borde del panel. 6 Se recomienda distribuir las fijaciones en las esquinas de los paneles para asegurar que el recubrimiento del producto se mantiene pegado al panel de lana mineral. 7 El número de fijaciones recomendadas por panel es de 4 ud/m2 o 5 ud/m2 en caso de rollos y en cada esquina en el caso de paneles. NOTA: Se recomienda no encintar los paneles debido a que la corriente generada en la cámara de aire las despegaría del panel. COL·LEGI D’APARELLADORS, ARQUITECTES TÈCNICS I ENGINYERS D’EDIFICACIÓ DE BARCELONA COL· LE CC I Ó M AN U ALS D ’ E N E R G I A - 5 Manual energètic de cobertes Aquest manual forma part d’una col·lecció sobre energia, que elabora el CAATEEB amb la participació de professionals que tenen un profund coneixement i experiència contrastada en l’àmbit d’actuació que s’hi tracta, amb la pretensió d’oferir un document amè i pràctic, que contribueixi a divulgar continguts que permetin impulsar la qualitat dels treballs i promoure l’excel·lència en la prestació dels serveis professionals. Per la realització d’aquest manual energètic de cobertes s’ha comptat amb la complicitat dels arquitectes tècnics Joan Olona, Mireia Bosch i Josep Solé, que disposen d’un ampli bagatge professional, així com en la docència acadèmica com a professors en aquesta matèria.