presentaci n tesis jam - educacion.gob.es
TRANSCRIPT
1
Tesis Doctoral
Influencia de la humedad en la transmitancia térmica de los cerramientos y en la demanda energética de los edificios
Euskal HerrikoUnibertsitatea
Universidad delPaís Vasco
Bilbao, 17 de diciembre de 2010
Doctorando: José Antonio Millán García
Director de Tesis: José María Sala LizarragaPag 2Introducción
… 2006
Planteamiento- Estudio. DEA
- Formación 2007
Pruebas de laboratorio y Simulación
2008
Mediciones
Experimentación
2009
Resultados
2010
Conclusión
Desarrollo de la Tesis
Tesis
Futuro
Progresión
Pag 3Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
INTRODUCCIÓN
Antecedentes y Objetivos
Problemática
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
Ensayos de Placa
Método de transitorios
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
INTRODUCCIÓN
Pag 4Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
Influencia de la humedad en los ensayos
Identificación• Conductividad
• Transmitancia térmica de cerramientos• Influencia en la demanda energética• Simulación y ensayo
RespuestasCaracterización de
materiales y productos
Propuesta de metodologías
Aplicación a edificios existentes y análisis
Antecedentes
2
Pag 5Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
CONFORT
PRESTACIÓN
ENERGÉTICA
DURABILIDAD SALUD
PROBLEMPROBLEM ÁÁTICATICAASOCIADA A LAASOCIADA A LA
HUMEDADHUMEDAD
Influencia del exceso de humedad
NORMATIVA
• Exigencia básica HE1, limitación de la demanda energética.
• Condensaciones superficiales e intersticiales
• Mohos• Prestaciones materiales
• DB ���� HS Salubridad:
• Protección de materiales agentes externos
Pag 6Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
Propiedades y efectos del agua en los cerramientos
Cambios de fase a P atm
Molécula muy polar
Alta tensión superficial
Coeficiente de dilatación � hielo
Capacidad de transporte y Reacción
EfectosEfectos
� Penetra en cerramientos
� Transporta sales
� Ascensión capilar expansión
� Fisuras y degradación por congelación
� Capacidad de disgregación y erosión
� Corrosión, carbonatación, etc.
� Penetra en cerramientos
� Transporta sales
� Ascensión capilar expansión
� Fisuras y degradación por congelación
� Capacidad de disgregación y erosión
� Corrosión, carbonatación, etc.
Pag 7Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
Impacto económico
45
55
Humedad Otros
Según estudios de compañías aseguradoras. Porcentaje de patologías en los edificios asociadas a la humedad:
� Costes de reparación anuales en UE(15): 9.000 M€
� Costes asociados a la salud
de los ocupantes ?
70
30
Humedad edificios históricos Otros
Pag 8Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
Impacto energético
� Impacto energético
)(sec wfohúmedo += λλ
aireagua λλ >
� Incremento consumo energético del edificio
� Emisiones de CO2.
in
n
1i i
i
ext h1e
h1
1U
++=
∑= λ
θ∆= ··AUQ&
Aumento de latransmitancia del cerramiento
Cambios de fase
3
Pag 9Tesis. Introducción, Problemática y Objetivos
OBJETIVOS de la T.D.
APLICACIÓN
µeq
SIMULACIÓN
DEFINICIÓN CONCEPTO
PERMEABILIDADEQUIVALENTE
IMPLEMENTACIÓN BASE DE DATOS
ENSAYOS DE
TRANSMITANCIA TÉRMICA
· Variación de U en cerramientos.
· Análisis del efecto de la humedad en la demanda energética de un edificio
· Climatología CAPV
· Simulación de difusión en sistemas heterogéneos (MEF)
· Creación de catálogo para bloques huecos y perforados
· Propiedades higrotérmicas con funciones de dependencia al contenido de humedad.
· Modelo de ajuste isoterma de sorción
Acondicionamiento y
Ensayo λ = f(w)
Propuesta de metodología para ensayos
Aumento de la eficiencia
energética en la edificación con criterios
de SostenibilidadSostenibilidad
SalubridadSalubridad
DurabilidadDurabilidad
Pag 10Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Antecedentes y Objetivos
Problemática
INTRODUCCIÓN
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
Ensayos de Placa
Método de transitorios
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
Pag 11Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Conductividad térmica MATERIALES/PRODUCTOS
λλλλλλλλMét
odos
num
éric
os
(Cál
culo
equ
ival
ente
s) Métodos dinám
icos
Métodos estacionarios
Pag 12Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Interlaboratorios
Ampliación de ensayos
Fábrica de albañilería
Europa
CEN/TC 89 (WI nº71)
Valores declarados y de diseño corregidos
4
Pag 13Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Máquina Frigorífica
Unidad de Control
Celda de Ensayo
�EN 12664 de 2002 Comité Europeo de Normalización CEN /TC89
Pag 14Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Efectos de la humedad en la determinación λ
Para determinar correctamente la conductividad térmica o la transmisividad
higrotérmica es necesario impedir la transferencia de masa durante el ensayo,
o bien, establecer las condiciones para que se pueda estimar con precisión el
efecto de la transferencia de masa en el resultado de la medición.
Necesidad de la determinación previa de la distribución de la humedad de la muestra.
Seccionamiento
UNE EN 12664
Pag 15Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Régimen higroscópico φ = 98%
φ = 40%
w(kg/m3)
φφφφ(%)
wsat
wcap
wcr
wh
Contenido de humedad de saturación por capilaridad
Transporte de líquido
Transporte de vaporIsoterma de
desorción
Isoterma de adsorción
Adsorciónmolecular
Condensacióncapilar
Isoterma de sorción w=f(φφφφ)
Pag 16Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Ensayo de conductividad para panel DPFlax en placa
Conductividad térmica DPF
0.035
0.036
0.037
0.038
0.039
0.04
0.041
1 2 3 4 5
Ensayo nº
Con
duct
ivid
ad té
rmic
a (W
/mK
)
Serie1
El valor límite superior para el intervalo de confianza del 90% con 5 muestras secas es
Ls = 0.0386 + 2.74·0.000215 = 0.039 W/mK
5
Pag 17Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
� Ensayo con muestras acondicionadas a 23ºC y en equilibrio con una atmósfera a 50% de humedad relativa
Conductividad térmica DPF
0.03600.03650.03700.03750.03800.03850.03900.03950.04000.04050.04100.0415
1 2 3 4 5
Ensayo nº
Con
duct
ivid
ad té
rmic
a (W
/mK
)
Ls = 0.0396 + 2.74·0.000279 = 0.041 W/mK
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
16:0
6
16:2
3
16:4
5
17:0
7
17:2
8
17:5
1
18:1
3
18:3
4
18:5
6
19:1
8
19:4
0
20:0
1
20:2
3
20:4
5
21:0
7
21:2
8
21:5
0
Q placa sup
Q placa inf
Pag 18Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Medida de conductividad por medio de la técnica del hilo caliente
� Cuando t >> r2/4cp
con A=q/4πλ
BtAtrT += )ln(),(
−
= CE
r
c44·qB
2
p·ln··· λπ
…=++++=∞→
0,5772 n) log - 1/n ..... 1/3 1/2 (1CEnlim
Pag 19Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Principios de acondicionamiento
97.42 ± 0.47K2SO4Sulfato Potásico
94.00 ± 0.60KNO3Nitrato de Potasio
75.36 ± 0.13NaClCloruro Sódico
32.90 ± 0.17MgCl2Cloruro de Magnesio
0.00 +0.50CaCl2Cloruro de Calcio
% HR a 23 % HR a 23 % HR a 23 % HR a 23 ººººCCCCFFFFóóóórmularmularmularmulaDenominaciDenominaciDenominaciDenominacióóóón Saln Saln Saln Sal
0 2 4 6 8 10 12 140.03
0.04
0.05
0.06
0.07
Conductividad térmica Linear Fit of Conductividad térmica
Con
duc
tivid
ad té
rmic
a (W
/mK
)
Contenido de agua (kg/m3)
Equation y = a + b*x
Adj. R-Square 0.99429
Value Standard Error
Conductividad térmica Intercept 0.03624 2.47573E-4
Conductividad térmica Slope 0.00239 3.70184E-5
HR HR %%
2323ººCC
Modelo Isoterma JAM3
Pag 20Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
Conductividad térmica de diseño
� Dependencia de la Temperatura
� Dependencia de la Humedad
- En unidad de masa:
o
- En volumen:
amT FFF ···12 λλ =
)( 12 TTf
TTeF −=
)( 12 ψψψ −= f
m eF
)( 12 uuf
mueF
−=0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0.012
0.035
0.040
0.045
0.050
0.055
0.060
0.065
0.070
W/mK Fm_moisture (User) Fit of D
λ (W
/mK
)
Ψ (m3/m3)
Equation y=lambda*exp(fu*x)
Adj. R-S 0.98534
Value Standard
D lambda 0.036 0
D fu 51.51 0.61853
UNE-EN 12524; 2000; Materiales de construcción; Propiedades higrotérmicas; Valores de diseño tabulados.UNE-EN ISO 10456; 2001; Materiales de construcción; Procedimientos para la determinación de los valores térmicos declarados y de diseño.
6
Pag 21Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
� Relación entre medición en equipo de placa e hilo caliente
- 3 series de 15 muestras en estufa refrigerada a 10ºC y 53% de humedad
Series de medición de conductividad
0.03
0.031
0.032
0.033
0.034
0.035
0.036
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Muestra
Con
duct
ivid
ad té
rmic
a [W
/mK
] Serie1
Serie2
Serie3
Series de medición de conductividad
0.03
0.031
0.032
0.033
0.034
0.035
0.036
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Muestra
Con
duct
ivid
ad té
rmic
a [W
/mK
] Serie1
Serie2
Serie3
Gráfica de los valores obtenidos en la prueba de co nductiidad térmica
0.0014Desviación típica
0.0335Promedio λ
(W/mK)
Ensayo de Placaλ= 0.033
DT = 0.0016
Ensayo de Placaλ= 0.033
DT = 0.0016
Pag 22Tesis: Influencia de la humedad en la Conductividad Térmica
ContraContraProsPros
� Imprescindible calibración previa con muestra patrón
� Método indirecto
� Sólo para materiales suaves
� Menor precisión y repetibilidad
� Imprescindible calibración previa con muestra patrón
� Método indirecto
� Sólo para materiales suaves
� Menor precisión y repetibilidad
� Dimensiones de muestra.
� Reducción de tiempo de acondicionamiento.
� Reducción coste de ensayo
� Posibilidad ensayo in-situ
� Dimensiones de muestra.
� Reducción de tiempo de acondicionamiento.
� Reducción coste de ensayo
� Posibilidad ensayo in-situ
Comparación
Los métodos transitorios para medida de conductividad a humedad variable necesitanperfeccionamiento en la técnica y equipos, pero es una buena línea de avance
Conclusiones del método de hilo para medida de λλλλ en material húmedo
SCENE
Co
ncl
usi
ón
Co
ncl
usi
ón
Pag 23Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
Antecedentes y Objetivos
Problemática
INTRODUCCIÓN
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Ensayos de Placa
Método de transitorios
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
Pag 24Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Métodos propuestos para difusión de vaporde piezas heterogéneas
Método simplificado
Ponderación serie-paralelo Cálculo
numérico de propiedades equivalentes
Validaciónprograma EF
Simulación Bloques
Otras aplicaciones
7
Pag 25Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Características/propiedades de los materiales en cuanto al flujo de vapor
� Permeabilidad al vapor δ [kg/s·m·Pa]
� Factor de resistencia a la difusión µ = δaire/ δaire [ - ]
�Resistencia a la difusión Z = e / δ [s·m2·Pa/kg]
� Permeancia W = 1 / Z [kg/s·m2·Pa]
� Espesor de aire equivalente Sd = e · µ [m]
Pag 26Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Definiciones
� Permeabilidad al vapor equivalente δeq: valor que se obtiene dividiendo el grueso, o espesor de una pieza o estructura de fábrica dada, entre su resistencia a la difusión del vapor.
- Lo aplicamos a materiales macroscópicamente heterogéneos.
� Factor de resistencia a la difusión equivalente µµµµ eq: relación entre la permeabilidad al vapor del aire en reposo respecto a la permeabilidad equivalente del producto.
Pag 27Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Método simplificado
� Resistencia a la difusión total de un elemento de edificación (ZT )constituido por capas homogéneas y heterogéneas.
- Derivado de la Norma UNE-EN 6946 para transferencia de calor
vapor
División del componente en capas y secciones
Pag 28Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Método simplificado
� Resistencia a la difusión total de un elemento de edificación constituido por capas homogéneas y heterogéneas.
2ZZ
Z TTT
''' +=
Z1 Z2 Z3100Z2
ZZe
T
TT ··
'''max
+=
Zd
Za
Zb
Zc
Pv1 Pv4
8
Pag 29Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
PROCEDIMIENTO de SIMULACIÓN NUMÉRICA.APLICACIÓN A FÁBRICA DE BLOQUES Y LADRILLOS PARA ALBAÑILERÍA
SIMULACIÓNE.F.
Ponderación
Presión de vapor - HR - PcFlujo difusivoSecciones críticasDependencias del contenido de humedad
SISTEMA EQUIVALENTE 1DPropiedades equivalentes
Procesado
Descomposición y
Propiedades individuales
Sistemas compuestos heterogeneos, 2D, 3D
Elemento constructivo:Matriz sólida + mortero + huecos de aire + humedadDefinición geométrica y mallado
CATÁLOGO DE PROPIEDADES
ANEXO C
Validación Programa Comsol ANEXO B
UNE-EN-ISO 10211-1; UNE-EN 1745
Pag 30Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
ANEXO C
� Catálogo de valores tabulados. Factor de resistencia al vapor de agua equivalente:
- Piezas cerámicas con perforaciones verticales (8)
- Piezas cerámicas con perforaciones horizontales (4)
- Piezas silicocalcáreas (10)
- Bloques prefabricados de hormigón aligerado (12)
Piezas cerámicas con perforaciones verticales4 Geometría 5.7/1.6
Porción transversal de paredes (%): 20.8Porcentaje de perforaciones 39.3dimensiones básicas: l=250 mm, w = 300 mm, h= 238 mm, hM= 12 mm
6 12 30 Junta vertical17 7.00 7.50 8.50
21 8.00 8.50 9.5026 9.00 9.00 10.00
30 9.50 10.00 11.00
Piezas cerámicas con perforaciones verticales5 Geometría 5.7/1.2
Porción transversal de paredes (%): 15.6Porcentaje de perforaciones 50.9
dimensiones básicas: l=250 mm, w = 300 mm, h= 238 mm, hM= 12 mm
6 12 30 Junta vertical
17 6.50 7.00 8.0021 7.00 7.50 8.50
26 8.00 8.00 9.5030 8.50 9.00 10.00
Piezas cerámicas con perforaciones verticales6 Geometría 1.6/3.7
Porción transversal de paredes (%): 48.0
Porcentaje de perforaciones 38.4
dimensiones básicas: l=250 mm, w = 300 mm, h= 238 mm, hM= 12 mm
12 30 Junta vertical
17 13.00 14.0021 15.00 16.00
26 17.00 18.5030 19.00 21.00
�material de las piezas �mortero
�material de las piezas �mortero
�material de las piezas �mortero
Fabrica de albañilería:Determinación de los valores térmicos
del proyecto\UNE-EN_1745;2002
Pag 31Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
µ µ µ µ eq
Piezas cerámicas con perforaciones verticales5 Geometría 5.7/1.2
Porción transversal de paredes (%): 15.6Porcentaje de perforaciones 50.9dimensiones básicas: l=250 mm, w = 300 mm, h= 238 mm, hM= 12 mm
6 12 30 Junta vertical
17 6.50 7.00 8.0021 7.00 7.50 8.50
26 8.00 8.00 9.5030 8.50 9.00 10.00
�material de las piezas �mortero
Número de perforaciones / 100 mm
Pag 32Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Condensación
Sistemas complejos.
Puentes térmicos
Bloques
OtrasAplicaciones
Catálogo de valores de permeabilidad eq. Mejora de propiedades
Escala de poro
Porosidad y permeabilidadefectiva
Aplicaciones de Simulación
Trabajos realizados
9
Pag 33Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
CondensaciónSistemas complejos.
Puentes térmicos
Bloques
OtrasAplicaciones
Catálogo de valores de permeabilidad eq.Mejora de propiedades
Escala de poro
Porosidad y permeabilidadefectiva
SCENEAplicaciones de Simulación
Trabajos realizados
Pag 34Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
ProyecciónProyección
� Mejoras en la geometría.
� Análisis de la influencia del contenido de humedadsobre las propiedades de transferencia de vapor.
� Análisis de transitorios
� Mejoras en la geometría.
� Análisis de la influencia del contenido de humedadsobre las propiedades de transferencia de vapor.
� Análisis de transitorios
Simulación
Otras Aplicaciones de Simulación
Bloques y Ladrillos para albañilería
Pag 35Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Mejoras de soluciones constructivas.Mejoras de soluciones constructivas.
� Posibilidades para Método Glaser en 2D y 3D. Análisisde puentes térmicos.
� Identificación del inicio de condensación intersticial.
� Mejora de respuesta de cerramientos frente a la humedad.
� Evaluación del factor de temperatura superficial FRsi
� Posibilidades para Método Glaser en 2D y 3D. Análisisde puentes térmicos.
� Identificación del inicio de condensación intersticial.
� Mejora de respuesta de cerramientos frente a la humedad.
� Evaluación del factor de temperatura superficial FRsi
Otras Aplicaciones de Simulación
Análisis de condensaciones en sistemas complejos.
Simulación
Pag 36Tesis: Propiedades de difusión de vapor equivalentes
Investigación de propiedadesInvestigación de propiedades
� Determinación de difusividad media efectiva
� Evaluación de la relación porosidad a tortuosidad
� Análisis de anisotropía en las propiedades del material
� Determinación de difusividad media efectiva
� Evaluación de la relación porosidad a tortuosidad
� Análisis de anisotropía en las propiedades del material
Otras Aplicaciones de Simulación
Análisis a escala de poro
Simulación
Flujo de vapor
10
Pag 37Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Antecedentes y Objetivos
Problemática
INTRODUCCIÓN
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Ensayos de Placa
Método de transitorios
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
Pag 38Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Ensayo de transmitancia térmica (U)
Proceso de ensayo en caja caliente guardada
Control de humedad
Recepción materiales
Levante muestraAcondicionamiento
InformeDerribo muestra Ensayo
Pag 39Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Ensayo de Transmitancia témica
Acondicionamiento de las muestras en cámara a 50% y 23ºC hasta masa constante (±0.05%) ���� Ensayo en caja caliente
� Gestión de la ocupación de la cámara.
� Determinación del tiempo de permanencia en la cámara.
� Obtención del equilibrado.
� Transferencia de humedad durante el ensayo.
� Contenido de humedad de referencia para la transmitancia térmica.
Propuesta
� Obtención del método de aproximación al equilibrio de humedad de la muestra
� Estudio del proceso. Contraste experimental.
� Simulación de las condiciones de ensayo. � Wufi Pro.
Problemática
Pag 40Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
UNE EN-12429
ContrasteValidación
Expresiones
Herramienta
Fases
Desarrollo
Aproximación y ensayo
Acondicionamiento de muestras
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
(w-w
e)/(
w0-
we)
número de Fourier Fo
dt
d
Dw4Fo 2=
Dw4dFo
t2
·
·=
ξδ satv w
Dw·=
φξ
ddw=
O. Andrade
t = 0.42/(T-263)·φ·Cd·(d-r)2
Moropolou
u=ue- (ue-
u0)·e^(-t/tc)
Escala reducida 1:20
Escala real
Secado
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 5 10 15 20 25 30
tiempo (h)
Cu
nten
ido
de
hum
edad
(%)
Serie1
Serie2
Serie3
Serie4
Serie5
Serie6
11
Pag 41Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
ACSACS
Ensayo de transmitancia térmica (UNE 92204:1995) (I)
TA
Temperaturas en las cámaras
-5
0
5
10
15
20
25
0 20 40 60 80 100
Tiempo [horas]
Tem
pera
tura
[ºC
]
Temperatura C.F. ºC
Temperatura C.C. ºC
Humedad en las cámaras
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Tiempo [h]
H [%
]
H CC H CF
Presión de vapor
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 20 40 60 80 100
Tiempo [horas]
Pre
sión
de
vapo
r [P
a]
Pv CC Pa
Pv CF PaUU
ENSAYO: 4 DíasENSAYO: 4 Días
Pag 42Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Ensayo de transmitancia térmica (UNE 92204:1995) (I)
Pag 43Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Ensayo de transmitancia térmica (UNE 92204:1995) (I)
� Ensayo prolongado. 1 Año
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
0 61.3 122.6 183.9 245.2 306.5 367.8
Time [days]
Tot
al W
ater
Con
tent
[kg/
m²]
Pag 44Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Transmitancia térmica U
� Resultados de las mediciones y cálculos
0.7840.7840.7840.7840.870.870.870.87+1.7+1.7+1.7+1.70.7980.7980.7980.798+1.7+1.7+1.7+1.70.7970.7970.7970.797Probeta TProbeta TProbeta TProbeta T----0601060106010601----34 34 34 34
1.1781.1781.1781.1781.331.331.331.33+6.9+6.9+6.9+6.91.2601.2601.2601.260+4.7+4.7+4.7+4.71.2341.2341.2341.234Probeta TProbeta TProbeta TProbeta T----0804080408040804----44444444
U U U U WufiWufiWufiWufiU medida cajaU medida cajaU medida cajaU medida caja((((± 4%)4%)4%)4%)
% % % % RespRespRespResp secosecosecoseco
U U U U WufiWufiWufiWufi%%%%RespRespRespResp. seco. seco. seco. seco
U U U U WufiWufiWufiWufi
U U U U Referencia secoReferencia secoReferencia secoReferencia seco
U final fase de medida en la caja calienteU final fase de medida en la caja calienteU final fase de medida en la caja calienteU final fase de medida en la caja calienteU inicio comienzo fase de medidaU inicio comienzo fase de medidaU inicio comienzo fase de medidaU inicio comienzo fase de medidaEquilibrio 50% HREquilibrio 50% HREquilibrio 50% HREquilibrio 50% HR
U � referido a 50% de HR en el acondicionamiento
+ 1.2%+ 0.2%
12
Pag 45Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Antecedentes y Objetivos
Problemática
INTRODUCCIÓN
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Ensayos de Placa
Método de transitorios
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
Pag 46Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Propiedades de los Propiedades de los materialesmateriales
Transferencia Transferencia de calor y de calor y
Humedad en Humedad en cerramientoscerramientos
Transmitancia Transmitancia ttéérmica U = f(w)rmica U = f(w)
Condiciones dinámicas
MMÉÉTODOS AVANZADOSTODOS AVANZADOS
DE ANDE ANÁÁLISIS (LISIS (WufiWufi ))
Comprobación de Condensaciones superficiales e intersticiales EN 13788
METODO GLASERMETODO GLASER
Transporte de humedad en cerramientos
Contenido de Contenido de humedadhumedad
SimulaciSimulaci óón energn energ éética tica
de edificiosde edificios
Pag 47Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Cerramientos a estudio
1
2
3
4
5
6
812
3
10,0 %/M.-%Suplemento conductividad térmica
178,0 kg/m³Contenido de agua en saturación
15,0 kg/m³Contenido de agua de referencia
15,0 15,0 15,0 15,0 ----Factor de resistencia al vapor de aguaFactor de resistencia al vapor de aguaFactor de resistencia al vapor de aguaFactor de resistencia al vapor de agua
0,76 W/mKConductividad térmica
850,0 J/kgKCapacidad calorífica
0,74 m³/m³Porosidad
650,0 kg/m³Densidad
ValorValorValorValorUnidadUnidadUnidadUnidadPropiedades Propiedades Propiedades Propiedades
Pag 48Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Condiciones Climáticas
� Vitoria, Bilbao, San Sebastián � METEONORM 5.1 °C
<0
5
10
15
20
25
30
35
40
45+
Wk
Hr
°C
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
4852
4
8
12
16
20
24
0
10
20
30
40
50
Wk
Hr
°C
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
4852
4
8
12
16
20
24
0
10
20
30
40
50
W/ m²
<0100200300
400
500600700
800900+
WkW/ m²
4
8
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
4
8
12
16
20
24
0
200
400
600
800
1000
4
8
12
16
20
24
� Internas
Código Ashrae 160P Design Criteria for Moisture
Control in Buildings
-20
0
20
40
60
Tem
pera
tura
del
aire
[°C
]
Aire exteriorAire interior
0
25
50
75
100
0 60.8 121.6 182.4 243.2 304.0 364.8
Tiempo [días]
Hum
edad
rel
ativ
a [%
]
Aire exteriorAire interior
13
Pag 49Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Comprobación de condensaciones
EN 13788 � Método estático Glaser. Condiciones medias mensuales
Pag 50Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Cálculo dinámico (Wufi 4.1)
� Contenido de agua de cada material
0
5
10
15
20
Con
tenid
o d
e a
gua
[kg
/m³]
Chapa miniondaAislante lana de roca
0
20
40
60
80
Cont
eni
do
de
agu
a [k
g/m
³]
Raseo de mortero hidrófugoLadrillo perforado a 1/2 asta
Cont. agua de cada material
0
2
4
6
8
0 60.8 121.6 182.4 243.2 304.0 364.8
Tiempo [días]
Con
tenid
o d
e a
gua
[kg
/m³]
Aislante lana de vidrio en trasdósPlaca de cartón-yeso
Pag 51Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Transmitancia térmica media mensual
0.2
0.22
0.24
0.26
0.28
0.3
0.32
0.34
0.36
ener
o
febr
ero
mar
zoab
ril
may
ojun
iojul
io
agos
to
sept
iembr
e
octu
bre
novie
mbr
e
diciem
bre
Vi
Bi
SS
0.2
0.220.240.26
0.280.3
0.32
0.340.360.38
ener
o
febr
ero
mar
zoab
ril
may
ojun
iojul
io
agos
to
sept
iembr
e
octu
bre
novie
mbr
e
diciem
bre
Vi
Bi
SS
Fachada Chapa (Useco=0.293 W/m2K)
Fachada Madera (Useco=0.291 W/m2K)
Pag 52Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Comparativa media ponderada
0.3111
-2.333
6.9
0.3152
-1.768
8.3
0.3204
-1.384
10.1
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
Vitoria Bilbao San Sebastián
Fachada Madera (U=0.291W/m2K) Transmitancia térmicaponderada (W/m²K)
Fachada Madera (U=0.291W/m2K) Flujo de calor medio(W/m²)
Fachada Madera (U=0.291W/m2K) Incremento de U %
0.3105
-3.050
6.0
0.3113
-2.362
6.3
0.3118
-2.134
6.4
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
Vitoria Bilbao San Sebastián
Fachada Chapa (U=0.293W/m2K) Transmitancia térmicaponderada (W/m²K)
Fachada Chapa (U=0.293W/m2K) Flujo de calor medio(W/m²)
Fachada Chapa (U=0.293W/m2K) Incremento de U %
14
Pag 53Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Resultados de simulación energética
� Zona 5 Representativa media
Conduction Sol-Air Direct Solar Ventilation Internal Inter-Zonal
Jan14th 28th
Feb14th 28th
Mar14th 28th
Apr14th 28th
May14th 28th
Jun14th 28th
Jul14th 28th
Aug14th 28th
Sep14th 28th
Oct14th 28th
Nov14th 28th
Dec14th 28th
00
240
240
480
480
720
720
960
960
Wh/ m2
1200
%
15.2%
84.8%
18.3%
5.8%
73.7%
Ove
rall
Gai
ns/L
osse
s
1st January - 31st DecemberGAINS BREAKDOWN - Viv 5º
Pag 54Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Resusltados
� Incremento en la demanda de energía primaria en las tres ciudades debido a la humedad en los cerramientos
0
0.5
1
1.5
2
2.5
Vi Bi SS
%
Pag 55Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Antecedentes y Objetivos
Problemática
INTRODUCCIÓN
CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
Ensayos de Placa
Método de transitorios
PROPIEDADES DE DIFUSIÓN EQUIVALENTES
Métodos avanzados de análisis
Demanda energética edificios
CONCLUSIONES Y NUEVAS PROPUESTAS
LA HUMEDAD EN LA MEDIDA DE U
TRANSPORTE DE HUMEDAD EN CERRAMIENTOS
Pag 56Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
• Propiedades de materiales
• Base de datos.• Desarrollo de métodos transitorios de pulso térmico•Ajuste isoterma de sorción
• Nuevo concepto: permeabilidad equivalente
• Catálogo de valores para fábrica de albañilería• 2D 3D y escala de poro
• Ensayos de transmitancia térmica y conductividad térmica
• Aproximación tiempo de acondicionado•Propuesta de metodología
CONCLUSIONES
• Simulación energética de edificios
•Efecto de la humedad:Aplicación de métodos estáticos ydinámicos
15
Pag 57Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Propuesta de nuevos trabajos
Bases de datos de propiedades:
• Ampliar
• Referir a zona climática
• Análisis de sensibilidad con incertidumbres
Propiedades equivalentes:Experimentación modelo de aire en los huecos
λ= λ= λ= λ= f(w) Desarrollo de una metodología basada en técnicas de medición
transitorias
Ensayos de transmitancia térmica:
• Evaluar el impacto de la inclusión de barreras de vapor.
• Estudio modificación equipo
Simulación energética:
• Generación del año/s higrotérmico típico
• Incorporar modelos de humedad (TYPE)
Pag 58Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...
Muchas gracias por su atención
Pag 59Tesis: Influencia de la humedad en la transmitancia térmica ...