Evaluación energética en la integración de una cámara de aire con alta emisividad no ventilada en una techumbre de vivienda unifamiliar industrializada.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
La investigación sobre la transferencia de energía a través de los envolventes, y muy especialmente a través de la techumbre, se asocia a mayores pérdidas de energía que se producen a través de las techumbres de las viviendas, por lo que evaluar el impacto de incorporar una cámara de aire no ventilada en una techumbre, de dos aguas con cielo inclinado de una vivienda industrializada en madera como caso de estudio, con el objetivo de mejorar su transmitancia térmica y su ahorro energético, mediante una evaluación con la herramienta de calificación energética del MINVU.
Esta evaluación se realizó mediante métodos de cálculo de resistencia térmica total y la transmitancia térmica de los elementos constructivos, de elementos compuestos, conforme a la norma NCh 853 of 2007, y dando cumplimento con la reglamentación que define las exigencias térmicas mínimas de los envolventes de las viviendas, para la zona climática E (costero), en San Pedro de la Paz, Chile, específicamente para pisos, muros y techumbres. Los resultados obtenidos fueron ingresados en la planilla de balance térmico dinámico (PBTD).
Una vez asignados los elementos de la envolvente de la vivienda para poder integrarlos (PBTD), se realiza una evaluación considerando su orientación, de tal manera de identificar el nivel de radiación solar a la que este se ve expuesto, pero sin obstrucciones/obstáculos frente a la vivienda, y que posteriormente son evaluados y comparados con una vivienda de referencia que cumple con el estándar mínimo establecido en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcción mediante las pautas contenidas en el presente Manual de Procedimientos de la Calificación Energética de Viviendas en Chile (Manual CEV, 2019).
La evaluación comenzó con el caso de estudio, para posteriormente evaluar 3 propuestas con mejoras para el evolvente de la techumbre. Estas propuestas incluyen la incorporación de una cámara de aire no ventilada con distintas alternativas, incorporando una cámara de aire y adicionalmente una alta emisividad, comparando los resultados obtenidos en cuanto a la transmitancia térmica y la demanda energética total de la vivienda, mediante la evaluación con planilla de calificación energética de vivienda.
Los resultados de la evaluación evidencian una mejora significativa en la transmitancia térmica de la techumbre de la propuesta 3, con un valor U de 0,26 W/m²K, es la más eficiente, reduciendo en un 16,13% la transmitancia térmica respecto al caso estudio con valor U final es 0,31 W/m²K. Esta mejora se traduce en una reducción del 5,32% en la demanda total de calefacción de la vivienda en el caso de estudio. Además, la propuesta 3 se destaca como la opción más eficiente, logrando una disminución del 1,32% en la demanda global de calefacción, lo que conlleva un ahorro energético considerable. Esta reducción en la demanda energética no solo contribuye a la eficiencia térmica, sino que también representa un impacto positivo en el consumo de energía a largo plazo, aumentando su clasificación energética. La implementación de esta propuesta, desde la fase de diseño, permitirá optimizar las zonificaciones térmicas y contribuirá a alcanzar viviendas con mayores niveles de confort térmico, favoreciendo un entorno más sostenible y eficiente.
When investigating the transfer of energy through the envelopes, and especially through the roof, we found that the greatest energy losses occur through the roofs of the homes, so we evaluated the impact of incorporating a camera of non-ventilated air in a gable roof with a sloping ceiling of an industrialized wooden house as a base case, with the aim of improving its thermal transmittance and energy savings, using the MINVU energy rating tool. This evaluation was carried out using methods for calculating the total thermal resistance and the thermal transmittance of the construction elements, of composite elements, in accordance with the NCh 853 of 2007 standard, and in compliance with the regulations that define the minimum thermal requirements of the enclosures. housing, for climatic zone E (coastal), in San Pedro de la Paz, Chile, specifically for floors, walls and roofs. The results obtained were entered into the dynamic thermal balance sheet (PBTD). Once the elements of the envelope have been assigned, an evaluation is carried out considering their orientation, in order to identify the level of solar radiation to which it is exposed, but without obstructions/obstacles in front of the home, and which are subsequently evaluated and compared to a reference home that meets the minimum standard established in the General Urban Planning and Construction Ordinance through the guidelines contained in this Manual of Procedures for the Energy Rating of Homes in Chile (CEV Manual, 2019). The evaluation focuses on the case study, and 3 proposals with improvements for the roof envelope. These proposals include the incorporation of a non-ventilated air chamber with different alternatives, incorporating an air chamber and additionally a high emissivity, comparing the results obtained in terms of thermal transmittance and the total energy demand of the home, through the evaluation with housing energy rating sheet. The results of the evaluation show a significant improvement in the thermal transmittance of the roof of proposal 3, with a U value of 0,26 W/m²K, it is the most efficient, reducing thermal transmittance by 16.13% compared to the base case. with final U value is 0,31 W/m²K. This improvement translates into a 5.32% reduction in the total heating demand of the home in the case study. Furthermore, proposal 3 stands out as the most efficient option, achieving a 1.32% decrease in global heating demand, which entails considerable energy savings. This reduction in energy demand not only contributes to thermal efficiency but also represents a positive impact on long-term energy consumption, increasing its energy classification. The implementation of this proposal, from the design phase, will allow thermal zoning to be optimized and will contribute to achieving homes with higher levels of thermal comfort, favoring a more sustainable and efficient environment.
When investigating the transfer of energy through the envelopes, and especially through the roof, we found that the greatest energy losses occur through the roofs of the homes, so we evaluated the impact of incorporating a camera of non-ventilated air in a gable roof with a sloping ceiling of an industrialized wooden house as a base case, with the aim of improving its thermal transmittance and energy savings, using the MINVU energy rating tool. This evaluation was carried out using methods for calculating the total thermal resistance and the thermal transmittance of the construction elements, of composite elements, in accordance with the NCh 853 of 2007 standard, and in compliance with the regulations that define the minimum thermal requirements of the enclosures. housing, for climatic zone E (coastal), in San Pedro de la Paz, Chile, specifically for floors, walls and roofs. The results obtained were entered into the dynamic thermal balance sheet (PBTD). Once the elements of the envelope have been assigned, an evaluation is carried out considering their orientation, in order to identify the level of solar radiation to which it is exposed, but without obstructions/obstacles in front of the home, and which are subsequently evaluated and compared to a reference home that meets the minimum standard established in the General Urban Planning and Construction Ordinance through the guidelines contained in this Manual of Procedures for the Energy Rating of Homes in Chile (CEV Manual, 2019). The evaluation focuses on the case study, and 3 proposals with improvements for the roof envelope. These proposals include the incorporation of a non-ventilated air chamber with different alternatives, incorporating an air chamber and additionally a high emissivity, comparing the results obtained in terms of thermal transmittance and the total energy demand of the home, through the evaluation with housing energy rating sheet. The results of the evaluation show a significant improvement in the thermal transmittance of the roof of proposal 3, with a U value of 0,26 W/m²K, it is the most efficient, reducing thermal transmittance by 16.13% compared to the base case. with final U value is 0,31 W/m²K. This improvement translates into a 5.32% reduction in the total heating demand of the home in the case study. Furthermore, proposal 3 stands out as the most efficient option, achieving a 1.32% decrease in global heating demand, which entails considerable energy savings. This reduction in energy demand not only contributes to thermal efficiency but also represents a positive impact on long-term energy consumption, increasing its energy classification. The implementation of this proposal, from the design phase, will allow thermal zoning to be optimized and will contribute to achieving homes with higher levels of thermal comfort, favoring a more sustainable and efficient environment.
Description
Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Construcción Industrializada en Madera
Keywords
Balance térmico, Techumbre, Construcción industrializada, Materiales de construcción, Madera