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El Laboratorio del Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco presenta las células de ensayo Paslink para mejorar la eficiencia energética de los edificios.

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El Consejero de Vivienda, Obras Públicas y Transportes, Iñaki Arriola abrió junto al Vicerrector de Investigación la EHU-UPV, Miguel Angel Gutierrez la Jornada de Difusión técnica: eficiencia energética y caracterización térmica en la construcción que ha organizado el Laboratorio del Control de Calidad en la Edificación del Gobierno Vasco para presentar las células de ensayo Paslink.

Esta Jornada se enmarca dentro de la política que, desde el Departamento de Vivienda, Obras Públicas y Transportes del Gobierno Vasco, se está llevando a cabo como apoyo a la innovación y desarrollo de nuevas soluciones constructivas para la mejora de la eficiencia energética y de la habitabilidad de las viviendas y edificios.

En la Jornada se presentaron las células de ensayo PASLINK, así como sus posibilidades para dar respuesta al cumplimiento a la normativa europea. Estas células, pioneras en el Estado, han sido puestas a punto por el Área Térmica del Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación, gracias a un convenio suscrito entre el Gobierno Vasco y la Universidad del País Vasco.

Las células consisten en una zona de ensayo de dimensiones adecuadas para obtener resultados comparables a las condiciones reales de un edificio, 5m de longitud con sección cuadrada de 2,7m de lado, formada por paredes muy aislantes salvo en la superficie bajo estudio para caracterizar muros y ventanas.

Estas células son capaces de medir los flujos de calor a través de la muestra con gran precisión. Al mismo tiempo, todos los parámetros del ambiente exterior y los del interior de la sala de ensayos se miden con precisión. Las condiciones interiores de la sala de ensayos pueden ser controladas debido al sistema de calefacción y ventilación existentes. Uno de sus principales objetivos es el de poder mejorar el diseño de los elementos pasivos solares usados en la edificación y poder verificarlos experimentalmente. Estas soluciones son empleadas posteriormente en las viviendas protegidas y por cada vez más constructores.

La duración de un ensayo estándar es de 21 días de muestreo ininterrumpido. El ensayo permite caracterizar el comportamiento térmico de la fachada ventilada o solución en estudio y ajustar parámetros de diseño para obtener la respuesta óptima en su aplicación definitiva. Algunas de estas soluciones se aplican en la vivienda protegida y son utilizadas por cada vez más fabricantes.

Gracias a este proyecto el Laboratorio vasco ha sido reconocido en Octubre de 2.010 como miembro de la Red Europea Dynastee (Red europea de centros de ensayos Dynamic Analysis, Simulation and Testing applied to the energy and Enviromental performance of buildings), que a su vez ha sido incorporada en el importante grupo de interés económico europeo INIVE (International Network for Information on Ventilation and Energy performance).

La Red Europea Dynastee es la responsable de proporcionar apoyo técnico para alcanzar los objetivos que establece la Directiva Europea de Eficiencia Energética en Edificios.

En la Jornada también participó el Comisario europeo, Hans Bloem, asesor del proyecto y miembro de de la Comisión Europea DG y miembro del Centro de Investigación del Instituto de la Energía y de la Unidad de Energías Renovables (Comission-DG Joint Research Centre: Institute for Energy and Renewable Energy Unit).

Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación

El Departamento de Vivienda dispone de un Laboratorio de Control de Calidad en la Edificación preparado para la realización de ensayos físicos, mecánicos y químicos de los materiales de construcción. Desde su inicio el Laboratorio se ha marcado como uno de los objetivos la innovación, creando e impulsando nuevas áreas tecnológicas, con el fin de potenciar y desarrollar la mejora de la calidad y la sostenibilidad.

El Area de Térmica, de alto componente tecnológico, incorpora equipamiento único y singular a nivel estatal para la caracterización térmica en edificación bajo normas nacionales y europeas. Se trata de un laboratorio con importantes medios técnicos y un equipo humano altamente cualificado para responder a unas inquietudes y a unas exigencias cada vez mayores por parte de la sociedad en general y del usuario de la vivienda en particular. Todo ello incidirá por un lado en su confort y economía domestica, y por otro en la protección del medio ambiente y de los recursos naturales, de manera que se vayan escalando peldaños en la consecución de la "edificación sostenible".

Antecedentes de las Células Paslink

Muchos países han aprobado recientemente nuevas normas sobre la eficiencia energética de los edificios (edificios nuevos y rehabilitados) aumentando los requisitos de eficiencia energética. Diferentes fabricantes están realizando nuevos desarrollos en fachadas ventiladas, nuevos sistemas de ventanas y cubiertas para cumplir con estas nuevas regulaciones. En este nuevo escenario, se vuelve fundamental entender el comportamiento térmico e higroscópico de los cerramientos de los edificios. Aunque las leyes físicas de los fenómenos que se producen son bien conocidas, el comportamiento calculado y real del sistema puede ser muy diferente, debido a las hipótesis de modelado realizadas durante los cálculos.

Algunos de los nuevos sistemas tratan de maximizar las ganancias solares en los periodos fríos y minimizarlas en periodos calurosos. Esto significa que el sistema posee comportamiento dinámico y utilizar supuestos de estado estacionario para los cálculos y ensayos puede diferir de la realidad.

Después de buscar una solución experimental adecuada para las pruebas en exteriores el Laboratorio vasco decidió construir dos células de ensayo tipo PASLINK.

La sala de ensayos es básicamente un calorímetro que permite medir con alta precisión los flujos de calor que se intercambian, tanto ganancias como pérdidas, entre el ambiente interior controlado y el exterior, discriminándose los intercambios de calor a través del elemento a ensayar de los que se producen a través del resto de paredes. Este método es capaz de caracterizar muros (el valor del coeficiente global de transmisión del calor U·A) y ventanas (el valor de la ganancia solar g).

En el Laboratorio se ha llevado a cabo la puesta a punto de las dos célula de ensayos de este tipo (una para fachadas y otra para fachadas y cubiertas).

La excelencia en los proyectos arquitectónicos pasa por una óptima complementación de la infinidad de aspectos técnicos implicados, siendo la componente térmica un factor de gran impacto en el uso posterior de los ocupantes y en la repercusión medioambiental del edificio. El control del comportamiento térmico se hace más sólido en la medida en que aumente la certidumbre de la caracterización y la precisión y validez de las herramientas de cálculo aplicadas. Una premisa que cobra mayor importancia, si cabe, en soluciones activas como son las fachadas ventiladas.

Las cargas térmicas y las condiciones de confort de los espacios climatizados son determinadas por las temperaturas superficiales y los flujos de calor que intercambia la envolvente del edificio. A su vez, estas temperaturas y flujos dependen de los ciclos de temperaturas día-noche / verano-invierno y, de cómo la solución constructiva de fachada responde a estos ciclos. En las soluciones pasivas, el buen diseño se basa en la selección adecuada del espesor de la capa de aislamiento que permita atenuar las cargas térmicas a un valor razonable recogido en la normativa.

Sin embargo, las soluciones activas dan un paso más allá e intentan aprovechar las condiciones ambientales en función a las necesidades de los habitantes del edificio, como puede ser la ganancia solar en invierno o la refrigeración natural en verano.

Parámetros como la traslucidez de las diferentes pieles de la fachada y la inclusión de dispositivos de sombreamiento, permiten una interesante regulación de la ganancia solar. Otra variable muy importante, como es el movimiento del aire en el interior de la cámara, con la gran variedad de posibilidades existentes (cortina de aire exterior, interior, exterior-interior, interior-exterior…), permite una ventilación eficiente, que junto con una temperatura adecuada de dicho aire, puede complementar a los sistemas de calefacción y/o refrigeración y a esto se suma el que una misma solución de fachada se comportará de diferente forma bajo distintas condiciones climatológicas, es decir, se necesita un ajuste de parámetros para las distintas zonas climáticas.

Células Paslink

Detectadas estas necesidades de caracterización experimental de soluciones activas el Área Térmica del Laboratorio, gestionado por el Departamento de Máquinas y Motores Térmicos de la Universidad del País Vasco, puso en marcha el proyecto EGUZKI-ILARGI por el cual el Area Térmica ha incorporado dos células de ensayos PASLINK que permite realizar ensayos en exterior bajo condiciones reales de trabajo para caracterizar muros (el valor del coeficiente global de transmisión del calor U), y ventanas (el valor de la ganancia solar g).

La célula Eguzki esta habilitada para el ensayo de fachadas sur mientras que la célula Ilargi permite además el ensayo de componentes horizontales.

La sala de ensayo es básicamente un calorímetro que permite medir con alta precisión los flujos de calor que se intercambian, tanto ganancias como pérdidas, entre el ambiente interior controlado y elexterior, pudiendo discriminar los intercambios a través del elemento a ensayar de los que se producen a través del resto de paredes.

Adyacente a la cara norte de la sala de ensayo se dispone de un pequeño cuarto de servicios en el que se sitúa la instrumentación necesaria para la medida y control. Los puntos de comunicación entre ambas estancias están perfectamente diseñados y controlados para reducir al máximo las posibles fugas de calor no controladas o cuantificadas reduciendo al mínimo los errores de medida.

Para proteger la estructura de la célula, las superficies exteriores disponen de un revestimiento de acero inoxidable. Las células se apoyan en seis pilares de hormigón, asentados en sendas zapatas, con una elevación entre el suelo y la superficie inferior de 50cm lo que asegura unas condiciones de temperaturas de aire relativamente homogéneas en todas las caras. La orientación del eje longitudinal es sur geográfico.

En lo referente a la instrumentación, el corazón del sistema de medida son las HFS Tiles, equipo formado por más de 200 sensores de flujo de calor que recubren por completo la superficie de la sala de ensayo. Estos sensores están diseñados a medida para las dos células disponibles en el laboratorio y permiten caracterizar efectos de borde, donde se generan mayores flujos de calor frente a las zonas centrales de las paredes, y cuantificar, de esta forma, los flujos de calor intercambiados por la muestra con una precisión de milésimas de vatios, mW/m2.

Otro punto de gran importancia es el control y caracterización de las condiciones del ambiente interior de la sala de ensayo. Las medidas de temperatura son cruciales y por ello, se han empleado sensores con una configuración adecuada para poder medir correctamente los valores de temperatura de aire y superficie.

En cuanto al ambiente exterior se muestrean tanto las condiciones ambientales en el volumen de aire que envuelve a la célula, y que por tanto, participa principalmente de los procesos de intercambio de calor de la muestra, como las condiciones climáticas generales. Se muestrean variables como velocidad y dirección de viento y temperatura ventilada de aire.

En resumen, se dispone de una instrumentación que genera un grupo del orden de 150 señales que se muestrean cada minuto mediante un sistema de adquisición que minimiza los efectos nocivos de ruidos externos y un software de gestión que permite obtener valores de alta calidad para el posterior análisis y evaluación.

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