b2 80257524 Actuaciones Con Criterios de Sostenibilidad Emvs

Actuacionescon criteriosde sostenibilidaden la rehabilitaciónde viviendasen el centrode Madrid

APLICACIÓN PARA LOS BARRIOS DE HORTALEZA, JACINTO BENAVENTE, LAVAPIES, CHAMBERÍ, JUSTICIA, SOL, TETUÁN, PALOS DE MOGUER, ARGANZUELA, Y AREAS DE SALAMANCA Y GOYA

M. de Luxán, M. Vázquez,G. Gómez, E. Román y M. Barbero

Convenio de la Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid con la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid

La siguiente publicación: ACTUACIÓN CON CRITERIOS DE SOSTENIBILIDAD, EN LA REHABILITACIÓN DE VIVIENDAS EN EL CENTRO DE MADRID deriva, y es resumen, de un extenso estudio previamente elaborado bajo el título de: «ESTUDIO DE LAS POSIBLES ACTUACIONES DE SOSTENIBILIDAD EN LA REHABILITACIÓN PRIVADA Y SU APLICACIÓN PARA LOS BARRIOS DE HORTALEZA, SECTOR 1 LAVAPIÉS Y JACINTO BENAVENTE DE MADRID» que se desarrolló en 2005 como Convenio entre la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo, del Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda del Ayuntamiento de Madrid, y la Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid.

El trabajo lo ha realizado el equipo siguiente de Arquitectos, Profesores y Doctorandos:

Margarita de Luxán García de Diego, Catedrático de la ETSAM,Coordinación, especialista en Arquitectura Bioclimática, Miembro del Grupo de Investigación en Arquitectura y Urbanismo más Sostenibles (GIAU+S)

Mariano Vázquez Espí, Dr. Arquitecto Profesor Titular de la ETSAM.Especialista en sostenibilidad y estructuras.Miembro del Grupo de Investigación en Arquitectura y Urbanismo más Sostenibles (GIAU+S)

Gloria Gómez Muñoz, Arquitecta, Doctoranda, especialista en Arquitectura Bioclimática y Sostenibilidad en la Rehabilitación

María del Mar Barbero Barrera, Arquitecta, Doctoranda, especialista en Sostenibilidad en la Rehabilitación

Emilia Román López, Arquitecta, Doctoranda, especialista en Arquitectura Bioclimática y Sostenibilidad en la Rehabilitación Asesor: Ricardo Tendero Caballero, Arquitecto y Profesor Titular de la E.U.A.T.M.,especialista en construcción, materiales y medio ambiente

EdiciónEmpresa Municipal de la Vivienda y Suelo (EMVS)Área de Gobierno de Urbanismo y ViviendaAyuntamiento de Madrid

Alcalde del Ayuntamiento de MadridAlberto Ruiz-Gallardón

Presidenta de la EMVSDelegada del Área de Gobierno de Urbanismo y ViviendaMª Pilar Martínez López

Coordinador General de Vivienda del Área de Go-bierno de Urbanismo y ViviendaConsejero Delegado de la EMVSJuan José de Gracia Gonzalo

Directora de Proyectos de Innovación Residencial de la EMVSAna Iglesias González, Dr. Arquitecto

Coordinación de la ediciónJefe de Departamento de Innovación y TecnologíaJuan Armindo Hernández Montero, ArquitectoDirección de Proyectos de Innovación Residencial de la EMVS

Empresa Municipal de la Vivienda y SueloDirección de Proyectos de Innovación ResidencialC/ Palos de la Frontera, 1328012 MadridT: 91 516 85 26 F: 91 516 85 27Correo: [email protected]

TraducciónIBERTRAD SERVICIOS EMPRESARIALES, S.L.

FotografíasLos autores y Dani Guereñu

Diseño y maquetaciónDimas García (DI+DI)

Impresión y encuadernaciónBARGRAFICS, S.L.

ISBN: 978-84-935719-8-6Depósito Legal: M-36421-2009

Fecha de edición: junio 2009

IND

ICE

9112327272727282829

33343637394041434344444545454747505454586062656969727677788082848585868687

PRESENTACIÓN

PRÓLOGO

LA REHABILITACIÓN COMO PRIORIDAD

SUBVENCIONES Y AYUDAS

- - Subvenciones estatales

- - - - - Ministerio de Vivienda

- - - - - Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía

- - Subvenciones locales y autonómicas

- - - - - Ayuntamiento de Madrid

- - - - - Comunidad de Madrid

CONDICIONES CLIMÁTICAS

- - Datos climáticos de Madrid (ciudad)

- - - - - Diagrama de Olgyay para Madrid (ciudad). Condiciones exteriores de confort

- - - - - Diagrama climático de Givoni para Madrid (ciudad). Condiciones de la edificación

- - El fenómeno de la isla térmica en Madrid

- - - - - Diagrama climático de Olgyay comparativo para Retiro, Sol y Palos de Moguer

- - - - - Diagrama climático de Givoni comparativo para Retiro, Sol y Palos de Moguer

CRITERIOS GENERALES PARA LA REHABILITACIÓN SOSTENIBLE DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS

- - Calefacción

- - Refrigeración

- - Iluminación

- - Agua

- - Materiales

- - Gestión del edificio

ESTRATEGIAS PASIVAS DE ACONDICIONAMIENTO

- - Análisis de las posibilidades de aprovechamiento solar pasivo

- - - - - Análisis de las condiciones de soleamiento según disposición y características de calles y edificios

- - - - - Condiciones y estrategias según orientación de fachadas

- - - - - - - - Orientación sur

- - - - - - - - Orientación este

- - - - - - - - Orientación oeste

- - - - - - - - Orientación sureste

- - - - - - - - Orientación suroeste

- - - - - Ejemplos de estudio de soleamiento de fachadas según la sección de la calle

- - - - - - - - Ejemplo 1. Calle Hortaleza: Barrio de Benavente

- - - - - - - - Ejemplo 2. Plaza de Pontejos: Barrio de Benavente

- - Análisis de las posibilidades de ventilación natural

- - Materiales

- - - - - Energía incorporada en materiales de construcción

- - - - - Materiales para aislamiento térmico

- - Sistemas constructivos

- - - - - Sistemas constructivos tradicionales

- - - - - - - - Muros de fachada

- - - - - - - - Muros de carga interiores

- - - - - - - - Paredes: cítaras y tabiques

- - - - - - - - Muros medianeros

- - - - - - - - Suelos

878888888989929494959698104107108110110111112118119120122122123124125126126127128130131133133135136137139141141143145147

IND

ICE

- - - - - - - - Cubiertas

- - - - - Parámetros para la evaluación del comportamiento térmico de los sistemas constructivos

- - - - - - - - Coeficiente de transmitancia térmica (U)

- - - - - - - - Amortiguamiento

- - - - - - - - Desfase

- - - - - Estudio de muros existentes

- - - - - - - - Ejemplos de cuadro completo de cálculo.

- - - - - - - - Ejemplos de tablas resumen

- - - - - - - - - - - - Muros de granito

- - - - - - - - - - - - Muros de ladrillo

- - - - - - - - - - - - Muros de entramado

- - - - - - - - Mejora de aislamiento en muros existentes

- - - - - - - - Consideraciones sobre la posición del aislamiento en los muros

- - - - - Estudio de cubiertas existentes



- - - - - - - - - - - - Cubiertas inclinadas

- - - - - - - - - - - - Cubiertas planas

- - - - - - - - Mejora de aislamiento en cubiertas existentes

- - - - - - - - Consideraciones sobre la posición de los aislantes en las cubiertas

- - - - - Estudio de suelos existentes



- - - - - - - - - - - - Suelos en contacto con el exterior y pavimento de madera

- - - - - - - - - - - - Suelos en contacto con locales no calefactados y pavimentos de madera

- - - - - - - - Mejora de aislamiento en suelos existentes

- - - - - - - - Consideraciones sobre la posición de los aislantes en los suelos

- - - - - Estudio de huecos existentes

- - - - - - - - Elementos de protección

- - - - - - - - Carpinterías

- - - - - - - - Acristalamientos

- - - - - - - - Miradores

- - - - - - - - Iluminación

ESTRATEGIAS ACTIVAS DE ACONDICIONAMIENTO

- - Instalaciones de climatización

- - - - - Alternativas para instalaciones en edificios

- - - - - Materiales para instalaciones

- - - - - Instalaciones de energía solar

- - - - - Bombas de calor

GESTIÓN DEL AGUA

- - Posibilidades de ahorro de agua en aparatos

- - Consideraciones sobre la recogida y utilización del agua de lluvia

CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Implantar el valor de la sostenibilidad en todos los ámbitos de gestión, constituye uno de

los objetivos prioritarios del Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda, que en la legis-

latura 2007-2011 ha puesto en marcha la Acción Estratégica de Sostenibilidad Urbana, con

el propósito de dotar de mayor calidad medioambiental a los procesos de urbanización,

edificación y rehabilitación.

Esta Acción Estratégica tiene de novedoso que impulsa la aplicación de criterios de soste-

nibilidad en el planeamiento urbanístico, es decir, en el territorio, garantizando así que

también el espacio se interrelacione de forma ostenible con sus infraestructuras, viviendas,

o la propia forma de vida.

Entre las diferentes iniciativas puestas en marcha para avanzar en la consecución de tales

objetivos, destaca la elaboración de códigos de buenas prácticas, a fin de contribuir a la

incorporación de criterios bioclimáticos y de eficiencia energética en la escala urbanística,

tanto en el ámbito de la construcción, como de la rehabilitación.

El Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda inició esta línea de acción de carácter di-

vulgativo editando el libro “Buenas prácticas en arquitectura y urbanismo para Madrid.

Criterios bioclimáticos y de eficiencia energética”. Damos ahora un paso más, con la edición

por la Empresa Municipal de Vivienda y Suelo, de un nuevo código de buenas prácticas

titulado “Actuaciones con criterios de sostenibilidad en la rehabilitación de viviendas en

el centro de Madrid”. Pretendemos, así, impulsar también la actividad en este ámbito,

desde el convencimiento de que no hay nada más eficiente en términos energéticos que

la rehabilitación.

En esta publicación, se recogen los criterios de sostenibilidad que se pretende introducir

en la rehabilitación de edificios en la Ciudad de Madrid, a partir de una serie de estudios,

PRESENTACIÓNPilar Martínez

Delegada del Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda

Ayuntamiento de Madrid

�

10

ACTUACIONES CON CR ITER IOS DE SOSTENIB IL IDAD EN LA REHABIL ITACIÓN DE V IV IENDAS EN EL CENTR O DE MADRID

tanto a nivel edificatorio como climático, en los barrios de Hortaleza, Jacinto Benavente,

Lavapiés, Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán, Palos de Moguer, Arganzuela, Salamanca y Goya.

La obra resume, para facilitar su conocimiento, un extenso estudio que se realizó como

consecuencia del convenio suscrito entre la Empresa Municipal de Vivienda y Suelo del Ayun-

tamiento de Madrid y la Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid.

Se trata de una obra que llega, sin duda, en un momento especialmente oportuno, dado

el fuerte impulso que se está dando en la legislatura 2007-2011 a la revitalización del centro

urbano y, dentro de ella, a la rehabilitación del patrimonio arquitectónico. Hay que tener

en cuenta, en este sentido, que en dicho periodo se alcanzará en la Ciudad de Madrid la

cifra récord de 16 Áreas de Rehabilitación Integral ejecutándose simultáneamente y que,

además, el Ayuntamiento ha puesto en marcha un innovador programa de ayudas eco-

nómicas municipales para impulsar la rehabilitación sostenible.

A lo largo de las páginas del libro, quienes participan en estos procesos encontrarán criterios

idóneos para llevar a cabo una rehabilitación sostenible, y todas aquellas medidas que es

necesario aplicar para reducir la demanda de energía, mediante actuaciones en materia de

calefacción, iluminación, agua, materiales y gestión del edificio. Porque todo ello contri-

buye a ahorros energéticos sustanciales y a la reducción de las emisiones contaminantes,

y debe ser tenido en cuenta en las intervenciones de renovación arquitectónica.

La rehabilitación sostenible supone, sin duda, una extraordinaria oportunidad para in-

crementar la calidad del patrimonio edificado y la calidad de vida de sus residentes, sin

necesidad de urbanizar nuevos suelos y desarrollar nuevos procesos constructivos. Los

profesionales de la arquitectura, el urbanismo y la ingeniería, los constructores y pro-

motores y, desde luego, los propios ciudadanos, encontrarán en este manual todos los

elementos necesarios para desarrollar sus actuaciones rehabilitadoras de acuerdo con

criterios de excelencia, contribuyendo así a configurar ciudades más sostenibles y con

mayor calidad de vida.

REhaBiLitaR, REconstRuiR, REutiLizaR

Las tradicionales tres erres de los movimientos ecologistas, convenientemente transfor-

madas, pueden ser un buen título para indicar la necesidad de poner en carga la ciudad

existente.

En un momento en que parece como si la urbanización hubiera perdido el sentido de la

medida, sin más objetivos explícitos que perpetuarse a sí misma y ocupar cada vez más

territorio, sería bueno pararse a reflexionar para poder entender la situación y tratar de

controlar la dirección de un proceso que, probablemente, sea ya demasiado autónomo

y desvinculado de los intereses ciudadanos. Esta no es la pretensión de las líneas que

siguen ya que esta cuestión es un tema complejo (debería de seguir siéndolo) que no se

puede abordar en unas páginas. Pero si que es posible establecer algunos argumentos, los

más evidentes, que justifiquen esta necesidad de utilizar a pleno rendimiento las áreas

urbanizadas actualmente existentes.)

En los años setenta del pasado siglo veinte se produjo un movimiento parecido (de vuel-

ta a la ciudad tradicional) pero su origen fue muy diferente al actual. La llamada «crisis

energética» parecía que iba a revolucionar la forma de entender la vida ciudadana, y el

urbanismo de extensión se puso en cuarentena. Se hablaba de la necesidad de recuperar

el centro de las ciudades que las clases más favorecidas habían abandonado en parte y

se empezaron a producir planes que respondían a estas «nuevas necesidades». Planes

de reforma de centros urbanos, de rehabilitación, de reutilización de viejos contenedores

arquitectónicos para nuevos usos, de reconstrucción de nuevos barrios (sobre todo en zo-

nas muy degradadas como áreas chabolistas), fueron creando una cultura de recuperación

PRÓLOGORehabilitación eficiente

José Fariña Tojo

Catedrático de Universidad

11

Prólogo

12


urbana que duró aproximadamente una década. Fue el momento del auge del espacio

urbano como contenedor de la civilidad, por ejemplo en la declaración de Ámsterdam

de 1975 se podía leer:

«La rehabilitación de los barrios antiguos debe ser concebida y realizada, en la

medida de lo posible, de forma que no modifique sustancialmente la composición

social de los residentes y que todos los estratos de la sociedad se beneficien de una

operación financiada mediante fondos públicos».

Este concepto de rehabilitación de los centros antiguos con ayudas de fondos públicos es

recogido en España por los sucesivos Reales Decretos y Ordenanzas Municipales a partir

de la década de los 80.

Así, nos encontramos con el Real Decreto de octubre de 1982 para la ordenación de las

actuaciones de las Administraciones Publicas y fomentar la iniciativa privada dirigida a la

Rehabilitación de los centros urbanos y núcleos rurales de interés arquitectónicos. Para

ello, se declaran unas Áreas de Rehabilitación Integrada que obligaban a la realización

de Estudios Básicos de Rehabilitación por el Ministerio de Obras Publicas y Urbanismo a

través de su Dirección General de Arquitectura y Vivienda.

En los años 1982 y 1984 se aprueban por el Ayuntamiento de Madrid las Ordenanzas

Reguladoras de Ayudas Municipales a la Rehabilitación, que constituyen unas medidas

innovadoras al establecer, por primera vez subvenciones públicas para el desarrollo de las

actuaciones privadas de rehabilitación.

En 1983 otro Real Decreto sobre la Rehabilitación del Patrimonio Residencial establece unos

marcos financieros muy ventajosos para subvencionar los préstamos solicitados para la

rehabilitación del patrimonio residencial.

Ya posteriormente en 1994 se firma en Madrid el Protocolo y los Convenios de Actuación

entre las Administraciones, nacional, autonómica y local con la declaración de Áreas de

Rehabilitación Preferente, que establecía el compromiso por parte de estas para coordi-

nar la financiación de la rehabilitación siendo el Ente Gestor la Empresa Municipal de la

Vivienda.

La situación actual aparece, tanto por su génesis como por sus circunstancias, radicalmente

distinta y supone, probablemente, un verdadero momento crítico en la evolución del

sistema de relaciones tanto de los ciudadanos con la naturaleza como de los ciudadanos

entre sí. Además, el caso particular de la Comunidad de Madrid presenta especificidades

importantes (derivadas de su adelanto temporal) que todavía la diferencian en mayor

medida. Resulta imprescindible analizar dos aspectos complementarios para poder abordar

la situación: la realidad global y la realidad local.

sostEniBiLidad y tERRitoRio

En el año 1996, Rees y Wackernagel proponen el concepto de «huella ecológica» como «el

área de territorio productivo o ecosistema acuático necesario para producir los recursos

utilizados y para asimilar los residuos producidos por una población definida con un

nivel de vida específico, donde sea que se encuentre este área». En el 2000 el equipo de

Wackernagel calculó la huella ecológica de la totalidad del planeta atendiendo a siete

indicadores y los resultados fueron bastante interesantes: resultó que se utilizaban alre-

dedor de 164 unidades de medida pero que la bio-capacidad del planeta era sólo de 125

millones, lo que significaba un exceso del 31%. Aunque la utilización de otros indicadores

pueda cambiar algo el resultado parece que el exceso de consumo de planeta, en cual-

quier caso, no baja del 20%. Esto, claro está, sólo es posible porque el planeta ha ido

«ahorrando» a lo largo de milenios, y los «ahorros» acumulados en forma de sumideros

de contaminación, materiales o energía (combustibles fósiles, energía nuclear) son los

que suplen los excesos de consumo.

Además resulta que esta excesiva explotación del medio no se hace de forma uniforme

en la totalidad del planeta. Por poner ejemplos extremos: los Emiratos Árabes Unidos

(que ostentan el record mundial) tienen una huella de 11,9 Ha/cap (hectáreas globales per

capita), y los Estados Unidos de Norteamérica (que le siguen) 9,6 mientras que la de Perú

es sólo de 0,9 y las de Zambia o el Congo apenas llegan al 0,6 o la de Afganistan está en

el 0,1. La media mundial de 2,2.

La coyuntuRa GLoBaL

Por supuesto que estos datos se reproducen también en el ámbito europeo. La huella

ecológica española es de 5,4 Ha/cap superior, por tanto, a la media de la Unión Europea

que es de 4,8 y la Comunidad de Madrid de 5,7 superior también, por tanto a la media

española (datos de 2006 normalizados). Y todo esto sin contar el llamado «déficit ecoló-

gico» que todavía hace la situación más comprometida.

Para no plantear el ámbito de confrontación muy directo (entre Comunidades en este país

o entre países de la Unión Europea) se puede ver que el crecimiento de la huella ecológica

13

Prólogo

14


de la India entre 1992 y 2002 ha sido del 17% (con un valor actual de 0,8 Ha/cap) o el de

China del 24% (con un valor actual de 1,6 Ha/cap).

Dado que se ha superado la huella ecológica del planeta la única alternativa para seguir

aumentando el consumo (es decir, aparentemente la huella ecológica) es hacerlo a costa

de otros territorios. Va a ser complicado que aquellos con valores más altos de la huella

ecológica puedan seguir aumentándola a costa de otros países que tienen huella muy

bajas porque es ya literalmente imposible sustraerles más territorio («ecológico»). Más

bien, como se ha ejemplificado para el caso de China o la India, esto se va a producir a

la inversa, aquellos que tengan huellas muy por debajo de la media van a intentar re-

cuperar para sí los sumideros de contaminación (Amazonía en Brasil, p.e.) o las fuentes

energéticas, biocombustibles incluidos.

La coyuntura global, por tanto, no parece particularmente favorable ya que aparentemente,

de una forma u otra, esta situación va a suponer costos (cuotas de CO2, precios más altos

por las importaciones de materias primas, biocombustibles o productos agrícolas). Y esto

va a repercutir de forma muy desfavorable en la competitividad de nuestros servicios y

nuestras empresas y en la calidad de vida de los ciudadanos.

Aparentemente la única solución posible para conseguir aumentar la competitividad es

aumentar la eficiencia. Y aumentar la eficiencia de nuestros territorios es hacer que fun-

cionen más con menos. No desperdiciando energía, suelo, tiempo y contaminación en

desplazamientos innecesarios o caros o en calentar o enfriar edificios bioclimáticamente

absurdos, convirtiendo hectáreas de territorios inservibles a la espera de ser urbanizados

en bosques para conseguir sumideros de contaminación que reduzcan la huella ecológica.

Y desde este punto de vista los objetivos empresariales coinciden con los propuestos por un

entendimiento sostenible del territorio madrileño. Dada la coyuntura global se necesita de

forma urgente un funcionamiento mucho más eficiente de nuestras áreas urbanizadas.

situación dE Las áREas uRBanizadas

La situación del territorio madrileño, en líneas generales, no es muy diferente al resto de

territorios de las áreas europeas desarrolladas. Las diferencias se establecen, en todo caso,

no en tanto a su organización o estructura (muy similares) sino a la intensidad con la que

se produce la ocupación del suelo. Dado que la ineficiencia se deriva, sobre todo de las

primeras, la descripción que sigue es perfectamente válida para todo el ámbito europeo

aunque las urgencias vendrán dadas por la intensidad de la ocupación.

La ciudad nació para separarse de la naturaleza, para que la Humanidad pudiera establecer

en un área limitada del territorio un orden diferente al orden natural. Este orden urbano

requiere muchos más recursos materiales que el natural y por eso, tradicionalmente, las

ciudades han ocupado porciones de territorio limitadas.

De forma que a lo largo de la historia de la civilización y hasta después de la segunda gue-

rra mundial, las ciudades se han comportado como elementos puntuales en el territorio.

Desde el punto de vista sistémico se estudiaban como objetos cuya masa era su población,

prácticamente sin superficie y unidas entre sí mediante vías de comunicación que apenas

tenían un impacto apreciable sobre el medio. A los urbanistas y a los geógrafos de entonces

ni se les ocurría estudiar la relación de su superficie sobre la total del territorio, ya que era

despreciable. Desde el punto de vista formal eran una especie de quistes. Eso sí, con una

gran capacidad metabólica, pues para su funcionamiento necesitaban de todo su entorno

y de estructuras intermedias como la agricultura o la ganadería .

Pero a partir de los años cincuenta la ciudad se empezó a apoderar del territorio y, basán-

dose en las posibilidades que ofrecía el automóvil privado, empezó a ocuparlo de forma

indiscriminada. Entonces hubo que encerrar las áreas de naturaleza para protegerlas,

áreas que pasaron de ser la matriz a ser las teselas en la malla territorial. Y en España

esto se manifestó incluso desde el punto de vista legislativo. En la Ley del Suelo de 1956

todo el territorio era rústico, excepto aquel que ya era ciudad o el cercano a la misma que

tenía vocación urbana. En la Ley del Suelo de 1998 todo el suelo del territorio español era

urbanizable, excepto el que contaba con determinados valores naturales que había que

proteger y el que ya era urbano .

El problema es que para que el sistema urbano pueda funcionar necesita del medio natural,

por la sencilla razón de que el orden urbano es de diferente clase que el natural, y la ciudad,

tradicionalmente, ha necesitado de su entorno para completar sus ciclos de consumo y

eliminación de desechos. Para decirlo de una forma más sistémica: el subsistema urbano

necesita ceder entropía al único sitio que puede absorberla que es el medio natural, para

conseguir mantener su orden antrópico. Pero la progresiva disminución de este medio hace

que, según apuntan todos los indicadores, probablemente hayamos llegado al límite. La

clave es cerrar los ciclos en las áreas más cercanas a los lugares de consumo.

En el momento actual se pueden distinguir tres territorios con funcionamiento diferencia-

do: la naturaleza protegida, la ciudad tradicional y el correspondiente al área de interfase

entre las dos. En muchos lugares (por ejemplo, en una parte importante de los municipios

madrileños) la mayor superficie en hectáreas corresponde precisamente a esta interfase.

15

Prólogo

16


No es el momento de abordar la cuestión del terreno de naturaleza protegida. Sólo unas

líneas para mencionar que la forma fragmentada en la que se está produciendo la interfase,

imposibilita en muchos casos el funcionamiento efectivo de estas áreas de naturaleza como

tales convirtiéndolas en pseudonaturales al estar supeditados su ritmo y funcionamiento

a elementos antrópicos. En algunos sitios, por ejemplo, la posibilidad de establecer re-

des ecológicas (imprescindibles para que estas áreas no se conviertan en relictos) se ha

convertido ya en imposibilidad.

Respecto al funcionamiento de las áreas urbanas tradicionales, por su importancia para

los temas de rehabilitación, más adelante se tratará de analizar su situación con deteni-

miento suficiente.

Las áREas uRBanas dE La intERfasE fRaGMEntada

Pues bien ¿qué sucede con las áreas urbanas en la interfase fragmentada? La tendencia

a vivir en pequeñas comunidades residenciales, separadas unas de otras, habitadas por

personas de parecida categoría económica y social, que van a trabajar a los fragmentos

dedicados a oficinas o a industrias (o al interior de la ciudad tradicional que se ha con-

vertido en un fragmento más), compran los fines de semana en grandes hipermercados

que, además, están sustituyendo a los espacios públicos tradicionales. La ciudad se va

haciendo así a trozos, ocupando áreas de campo, y dejando espacios libres entre estos

trozos. Este planteamiento no está todavía consolidado, pero se advierte claramente una

mayor fragmentación social, mucho más dura e impermeable que lo hasta ahora conoci-

do, con la población ocupando pequeñas islas de territorio, defendidas en algunos casos

incluso por cuerpos de seguridad propios, y con un desconocimiento y, en gran medida,

desprecio, por todo aquello que no les afecte directamente.

Así se puede explicar que un reciente trabajo realizado en la zona de la nacional VI a

la salida de Madrid (que puede considerarse uno de los paradigmas de la ciudad frag-

mentada): el 72% de las relaciones personales se establecen entre habitantes del mismo

fragmento. El 28% restante, a través del trabajo y otros lugares. Los espacios de relación

personal detectados han sido los siguientes: los propios de la urbanización, los del tra-

bajo, y en algunos casos puntuales hipermercados, gimnasios, boleras o discotecas. Esto

significa la práctica eliminación de contactos entre «desiguales». Una parte importante

de los nuevos espacios de relación entre desiguales se encuentren en ámbitos no físicos

(Internet, móviles, etc.) y habría que analizar como afecta esta nueva tendencia al diseño

y disposición de los espacios públicos tradicionales.

La cuestión de la movilidad es otro de los problemas más obvios. Quizás se pueda entender

mejor si se habla, por ejemplo, del transporte. Está más que comprobada la imposibilidad

de mantener un transporte público rentable con las bajas densidades de las modernas

periferias. Esto también pasa, claro, con una biblioteca. O una escuela (a menos que se

haga recorrer a los niños largas distancias en autobuses).

También en este caso se pueden aportar algunos datos de un muestreo realizado con

cuatro tejidos distintos en los que se buscaban 19 equipamientos y servicios esenciales.

Para ello se determinaron ámbitos con un radio de 500 metros en las distintas muestras de

los cuatro tejidos distintos. Los resultados fueron espectaculares. En el tejido de la ciudad

compacta tradicional se encontraron, como media de las diferentes muestras, unos 620

equipamientos y servicios mientras que en la Ciudad Jardín de la interfase fragmentada

no llegaban a 60 y eso contando siempre con tejidos construidos continuos. Entre los 620

estaban todos los necesarios para vivir en un radio de 500 metros, es decir, al alcance de

un paseo a pie. Para encontrar el mismo número en el tejido de Ciudad Jardín hay que

dibujar un radio de 1,7 kilómetros. De una distancia máxima de 1 kilómetro se ha pasado

a 3,5. Pero es que además el tipo de equipamiento y servicios que en el tejido de ciudad

compacta tradicional estaba muy disperso entre los 19 equipamientos buscados, en el de

la Ciudad Jardín estaba muy concentrado en sólo 3 ó 5 tipos de los cuales, eso sí, había

muchos.

La consecuencia es que la organización del territorio urbanizado de la interfase es muy

poco eficiente. Lo es socialmente, debido a la segregación espacial producida y a la falta

de movilidad social. Lo es desde el punto de vista del transporte de mercancías y de per-

sonas, con una altísima tasa de generación de viajes, la imposibilidad de trasladarse a pie

o en bicicleta para realizar la mayor parte de las actividades, o la nula rentabilidad del

transporte público en la periferia fragmentada que hace imposible su mantenimiento sin

subvenciones públicas. Y también la disminución en la calidad de vida de los habitantes

al invertir una parte importante de su tiempo en los traslados.

La coyuntuRa LocaL

Madrid es un área urbana muy dinámica que ha alcanzado altas cotas de desarrollo eco-

nómico. En realidad es el segundo centro industrial de España, es el primero en servicios

avanzados y es un centro de distribución de mercancías de primer nivel. Pero los inten-

tos de posicionar a la región urbana en el ranking mundial de ciudades ha obligado a

grandes inversiones en construcción e infraestructuras. Tampoco Madrid se ha librado de

17

Prólogo

18


la tendencia nacional a invertir en productos inmobiliarios. Todo ello ha traído consigo

una fuerte dependencia de la construcción para conseguir el desarrollo económico. En lo

que se refiere al municipio de Madrid el práctico agotamiento de la superficie de suelo

edificable hace imprescindible reconducir estas tendencias hasta ir eliminando la excesiva

dependencia respecto a la construcción para mejorar los índices de desarrollo.

Sin embargo es imprescindible un tiempo de transición que permita ir cambiando el

modelo de forma paulatina ya que, de lo contrario, el ajuste puede ser muy impactante.

El mantenimiento transitorio de la actividad constructiva en una superficie ya construida

sólo puede venir de la recomposición de este espacio construido: rehabilitar, reconstruir,

reutilizar.

Recapitulando: tanto la coyuntura global como la local miran ambas en la misma dirección,

la ciudad construida. Respecto a la región urbana madrileña (la periferia fragmentada)

parece que es el tiempo de la recomposición pensando soluciones territoriales más efi-

cientes desde el punto de vista de las infraestructuras y de los servicios. Estas soluciones

probablemente pasen por la aglutinación, la creación de nuevas centralidades no espe-

cializadas y el establecimiento de gradientes que las áreas fragmentadas han eliminado

casi de forma total. Esto significa la utilización de parte del territorio entre fragmentos y

la renovación y reutilización, en parte, de lo existente.

PosiBiLidadEs dE actuación

En lo que se refiere a la parte central del área urbana los problemas y las posibilidades

son muy diferentes. Las posibilidades podríamos resumirlas en tres apartados.

El primero tiene que ver con la renovación. Probablemente sea necesario renovar barrios

enteros de casi imposible rehabilitación. Generalmente situados en zonas más periféricas

y construidos en unos momentos en que era necesario alojar en las ciudades a miles de

inmigrantes que llegaban de otras localidades más pequeñas o de las aldeas, es muy

difícil que superen los mínimos necesarios para cumplir decentemente los objetivos de

un alojamiento digno y, además, no cuentan con ningún tipo de valor histórico o artístico

que justifique su mantenimiento. Pero se trata de terreno urbano consolidado, totalmente

antropizado cuyos costes de devolución al medio natural, en general, son superiores a

los beneficios. En estos casos habrá que tirar y reconstruir con criterios de sostenibilidad.

Aunque en el libro no trata el tema habría que decir que este tipo de operaciones son muy

complejas y sobre ellas existe siempre el peligro de que renovar signifique, en realidad,

sustituir cuerpos sociales complejos por otros «de iguales» y, generalmente, correspondien-

tes a capas sociales de mayor poder adquisitivo. Hacer bien una operación de renovación

urbana exige un cuidado exquisito por parte del planificador y sería un error dejar la

dirección de la misma exclusivamente en manos del constructor. Esta misma advertencia

hay que hacerla también para el caso de las operaciones de rehabilitación.

El segundo se corresponde con todas aquellas operaciones relacionadas con el aumento

de calidad del entorno urbano. Sería una equivocación pensar que la adecuación a los

nuevos tiempos de una vivienda o de un edificio de oficinas termina de puertas para

dentro. Cada vez más el entorno urbano se entiende como una prolongación del espacio

privado habitado. Sin embargo, el concepto de espacio público está cambiando de forma

muy acelerada y en este apartado es muy difícil generalizar. Quizás lo único que se pueda

decir en un acercamiento al problema como éste, es que las preocupaciones más rele-

vantes acerca del espacio público en el momento actual tienen que ver con la seguridad

ciudadana. La seguridad que se presuponía a las calles, plazas y jardines tenía que ver

con el control por parte de los propios ciudadanos basado en la civilidad. Al bascular en

los últimos años lo colectivo hacia lo individual esta civilidad ha desaparecido en parte y

con ella el autocontrol. La consecuencia es un desplazamiento de los espacios de relación

de ámbitos públicos a privados donde se supone una mayor seguridad (para aquellos

que puedan pagarla, claro). Por tanto el diseño y organización del espacio público ha de

tener un enfoque distinto, y esto apenas se está considerando. Se está produciendo en

la práctica la desaparición de dichos espacios, por no uso, o por colonización por parte

de determinados nichos sociales que los utilizan, no como sistema de relación sino como

forma de autoafirmación.

La REhaBiLitación EficiEntE

El tercero se refiere a la puesta en carga los edificios ya construidos. Para ello resulta im-

prescindible adaptarlos para mejorar sus, generalmente, malas condiciones de habitabi-

lidad. Y esta adaptación debe cumplir un requisito nuevo que en la anterior vuelta a la

ciudad tradicional que se produjo en los años setenta del pasado siglo XX no era esencial:

la eficiencia. Es decir, los edificios por supuesto que han de ser rehabilitados con criterios

de eficacia (han de hacer posible una vida moderna de calidad) sino que, además, han

de hacerlo eficientemente: consiguiéndolo con el menor consumo de energía posible y

produciendo la menor contaminación. Si se quiere conseguir una ciudad más competitiva

este requisito es imprescindible ya que, de una forma u otra tal y como se ha visto al

comienzo de este apartado, los costes ambientales se van a pagar. Esto que no era tan

1�

Prólogo

20


evidente en la vuelta a los centros que se produjo en los años setenta ahora se ha vuelto

crucial. Ya no se puede rehabilitar como antes, simplemente con criterios de eficacia

(en muchos casos incluso muy discutibles) que hay que dar por supuestos ya que, de lo

contrario, es imposible la eficiencia, sino que se impone una rehabilitación con criterios

de sostenibilidad. Y los criterios de sostenibilidad no son tan sólo criterios de mejora del

ambiente local, sino que son criterios de huella ecológica. Es decir, criterios relacionados

con el mantenimiento del planeta.

Pero es que, además, este aumento en la eficiencia es necesario para conseguir mejorar

el rendimiento de la ciudad y hacerla más competitiva. En un mundo globalizado en

que las grandes áreas urbanas necesitan posicionarse, con costes cada vez más altos de

la energía y la imposición de peajes por contaminar, el mero hecho de rehabilitar no es

suficiente. Probablemente lo sería si el objetivo fuese simplemente propiciar un período

de transición, para que las empresas constructoras y todo el empleo que depende de ellas

pudieran reconvertirse. Pero una vez terminado este período encontraríamos una ciudad

no adaptada a los requisitos del siglo XXI, poco competitiva, y cuyos habitantes iban a

tener graves problemas para poder mantener su calidad de vida.

nEcEsidad dE innoVaR

Ante el panorama expuesto en las páginas anteriores parece claro que la situación actual

presenta características nuevas que la diferencian (en sus fundamentos y en sus conse-

cuencias) de otras aparentemente análogas que se han producido anteriormente. Todas

las administraciones, desde la central hasta la local parecen conscientes de estas nece-

sidades y han sido capaces de ver la oportunidad que se presenta. Así, la administración

central, incluye en el Real Decreto del Plan Estatal 2009-2012 tres tipos de rehabilitación:

Áreas de Rehabilitación Integral, replanteándose el ámbito de actuaciones protegidas a las

actuaciones de rehabilitación de edificios y viviendas, Áreas de Rehabilitación de Centros

Históricos, entendiendo por tales los núcleos urbanos y ciudades de interés cultural; y la

Rehabilitación Aislada. La Comunidad de Madrid en el marco de este plan ha firmado

convenios para rehabilitar nada menos 23.500 viviendas en sus diversas modalidades. A

esto hay que sumar el propio Plan de Vivienda de la Comunidad con un apartado desti-

nado exclusivamente a la rehabilitación con cuatro modalidades: rehabilitación dispersa

de viviendas, de edificios, integrada e integrada en ARI. Asimismo el Ayuntamiento de

Madrid (y muchos otros ayuntamientos en España) están intentando por todos los medios

que la rehabilitación se constituya en el eje del aumento de la calidad de vida de sus

ciudadanos y, en parte, de su desarrollo.

Sin embargo habría que advertir que los cientos de millones de euros que se presupuestan

destinados a la actividad rehabilitadota no se corresponden con los destinados a plantear

las bases técnicas sobre las que basar esta actividad. Excepto casos meritorios, como el de

la EMVS de Madrid, pero minoritarios, que entienden la necesidad de innovar plantean-

do nuevas bases y requisitos adaptados al siglo XXI, una gran parte de las operaciones

de rehabilitación que se están llevando a cabo en el territorio nacional, no cumplen los

requisitos mínimos de sostenibilidad necesarios para que el resultado sea conseguir ciu-

dades más eficientes. Y, por tanto, ciudades más sostenibles. Entender que el reto que se

presenta no es solamente la solución de un problema, sino la oportunidad de mejorar,

se convierte en un objetivo vital.

Las páginas que siguen son una modesta aportación a conseguir este objetivo. Pero forman

parte de un planteamiento más ambicioso. Resulta imprescindible investigar para innovar.

Y luego transmitir estas innovaciones, primero a los técnicos dotándolos de instrumentos

para que las puedan aplicar en sus proyectos concretos. Y también a la sociedad para que

las exijan. Esperamos que esta publicación ayude a conseguirlo.

21

Prólogo

ehabilitar un edificio supone en la mayoría de los casos un ahorro energético

del 60% respecto a derribarlo y volver a construirlo, y evita numerosos impactos

ambientales.

De acuerdo con G. Moewes (1977), sólo existen básicamente tres procesos que pueden

conducir razonablemente a reducir las necesidades energéticas o la carga sobre el medio

ambiente de la edificación y las ciudades:

l la rehabilitación de edificios existentes;

l la sustitución de antiguos edificios ecológicamente despilfarradores por nuevas formas

de bajo consumo

l y el cierre de intersticios entre edificios.

El componente principal del consumo energético de la edificación es el debido al uso

cotidiano del edificio. Por ello puede merecer la pena sustituir edificios despilfarradores.

En general, el despilfarro en un edificio se produce cuando se dan dos condiciones: uso

intensivo de instalaciones (calefacción y acondicionamiento de aire, alumbrado, etc.) junto

a un comportamiento extremadamente disipativo del edificio (por ejemplo, edificios sin

aislamiento y/o sin inercia térmica). Raramente se da el despilfarro sin ambas condiciones

simultáneamente: incluso una vieja catedral gótica cuenta con inercia térmica, además

de no disponer de calefacción con que despilfarrar.

La rehabilitación debe entenderse como un proceso sostenible siempre que:

l La vida útil sea del mismo orden que la del propio edificio rehabilitado o superior;

l s e asegure que con el mantenimiento y uso de lo rehabilitado no prosiga un derroche

energético previo;

l y todo ello con independencia de que en la rehabilitación se incluyan o no técnicas o

equipamientos típicamente «ecológicos» (instalaciones de energía solar, etc).

LA REHABILITACIÓN COMO PRIORIDAD

23

R

24


La rehabilitación puede ser ecológica si, además de lo anterior, se pone énfasis en la me-

jora del comportamiento energético del edificio y en la calidad de vida de sus habitantes,

mejorando o asegurando su habitabilidad (Ramón, 1983).

La fracción del coste energético de fabricación asociado a la estructura y otras partes del

edificio, sin incidencia significativa en su eficiencia energética (soporte del edificio), se

sitúa por encima del 50% (Mardaras y Cepeda, 2004). Esto significa que en la sustitución

de un edificio por otro se destruye, para volver a construirlo, como poco la mitad del

patrimonio construido, sin que tal gasto energético pueda tener contrapartida en una

disminución del consumo energético durante el uso.

La cifra del 50% cuadra razonablemente bien con los costes estimados de mantenimiento de

edificios para una vida útil de 50 años (Jaques, 1996); por tanto, con una inversión energética

como mucho de la mitad de la necesaria para una nueva edificación, puede rehabilitarse

la antigua con el objetivo de alcanzar similar eficiencia energética durante su uso.

La consideración del coste energético del derribo y abatimiento de los residuos producidos

inclina aún más el balance a favor de la rehabilitación. Al hacer la evaluación medioam-

biental de un derribo, habría que tener en cuenta los siguientes aspectos:

l Contaminación acústica de la acción del derribo

l Contaminación por el polvo de los materiales derribados y cargados para su transporte

l Consumo de energía y materiales en medidas de seguridad respecto a colindantes

l Contaminación por consumo de energía de maquinaria de derribo, cintas transporta-

doras, etc.

l Contaminación por consumo de carburantes en transporte

l Contaminación por retención del tráfico

l Ocupación del suelo con vertidos

Para la evaluación de la sustitución por edificación nueva, habría que añadir a los ante-

riores aspectos, los siguientes:

l Impacto medioambiental por obtención de materiales, minerales, rocas, etc.

l Contaminación e impacto medioambiental en la fabricación de elementos constructivos.

l Contaminación por consumo de energía y materiales en transporte a obra

l Contaminación por consumo de energía de maquinaria para puesta en obra, etc.

l Contaminación por retención del tráfico

Es decir, en la sustitución se producirían numerosos impactos ambientales locales y ge-

nerales.

25

La rehabilitación como prioridad

Por ejemplo, el derribo de un pequeño edificio de 100 m2 de planta, con 5 plantas y sótano,

produciría del orden de 650 m3 de escombros: es decir, entre 80 y 100 viajes a vertederos

lejanos con un camión de tamaño medio.

En la nueva edificación, también con tipología de bloque, se puede prever que la proporción

en el gasto energético por capítulos del presupuesto es (Mardaras y Cepeda, 2004):

t Estructura 42 %

t Albañilería 24 %

t Carpintería 11 %

En una rehabilitación podemos suponer que se mantiene la estructura y al menos el 50%

de la albañilería, y que el resto se cambia. Por tanto, una rehabilitación relativamente

intensa permite ahorrar respecto a la obra nueva un 42% (estructura), más la mitad del

24% de la albañilería, es decir, del orden de un 54% del total invertido en obra nueva.

Con tal reforma podría mejorarse la eficiencia energética del edificio antiguo hasta los

estándares actuales.

En el caso de algunos barrios como Hortaleza, Benavente y Lavapiés, el uso residencial

actualmente representa hasta el 90% en las edificaciones existentes. Cualquier actua-

ción que se destine a mejorar el comportamiento energético de estos edificios, supone

una reducción en las emisiones a la atmósfera y una mejora de la calidad de vida muy

considerable.

Aunque inicialmente el estudio se realizó específicamente para los barrios de Hortaleza,

Benavente y Lavapiés, las conclusiones generales, pueden aplicarse a otras zonas de Ma-

drid, con parecidas condiciones climáticas y estructura urbana, y en los que se encuentren

viviendas que estén edificadas con elementos constructivos similares a los analizados:

Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán Sur, Palos de Moguer, Arganzuela Norte y las áreas de Sa-

lamanca y Goya que están alejadas del Retiro.

El libro tiene la intención de aportar datos y soluciones mensuradas, para facilitar el cumpli-

miento del Código Técnico de la Edificación en su Documento Básico HE 1 para Madrid.

Las ayudas para la rehabilitación varían en función de las asignaciones presupues-

tarias anuales. A continuación se recogen los organismos que suelen conceder

este tipo de ayudas, con los datos necesarios para obtener la información sobre

ayudas y subvenciones. También se señalan ayudas vigentes en el momento de

publicación de ste libro, en el año 2009.

suBVEncionEs EstataLEs

MINISTERIO DE VIVIENDA

Concede a través de la gestión de las Comunidades Autónomas, distintas ayudas para la

rehabilitación y mejora de la eficiencia energética de edificios y viviendas.

Tipo de ayuda:

Préstamos cualificados y subvenciones para obras que se realizan en edificios y viviendas.

Datos contacto:

Ministerio de Vivienda.

Paseo de la Castellana, 112.

28071 Madrid.

http://www.mviv.es/

INSTITUTO PARA LA DIVERSIFICACIÓN Y EL AHORRO DE LA ENERGÍA (IDAE)

Ha transferido la concesión de ayudas para el fomento de las energías renovables a las

Comunidades Autónomas.

En su página web se puede encontrar información sobre éstas ayudas.

Datos contacto:

C/ Madera, 8.

28004 Madrid.

http://www.idae.es

L

SUBVENCIONES Y AYUDAS

27

subvenciones y ayudas

28


suBVEncionEs LocaLEs y autonóMicas

AYUNTAMIENTO DE MADRID

ÁREA DE GOBIERNO DE URBANISMO Y VIVIENDA

Anualmente convoca ayudas gestionadas a través de la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid SA,

para la rehabilitación de viviendas y edificios al amparo de los siguientes programas vigentes en el 2009:

1.- Áreas de Rehabilitación, ARI.

2.- Inspección Técnica de Edificios, ITE.

3.- Sostenibilidad y eficiencia energética.

Ayudas:

1.- Áreas de Rehabilitación. Subvenciona, con aportación de las tres administraciones, Ministerio de Vivienda,

Comunidad de Madrid y Ayuntamiento de Madrid, las actuaciones dirigidas a alcanzar la adecuación funcional y

estructural de los edificios y la adecuación de habitabilidad de las viviendas. Las ayudas oscilan entre el 30% y

el 75% del presupuesto protegido, variando su cuantía máxima entre 2.500 € y 21.000 € por vivienda.

2.- Inspección Técnica de Edificios. Subvenciona, con aportación exclusivamente municipal, las obras derivadas

de la Inspección Técnica de Edificios, en sus cuatro apartados: Estructura y cimentación, Fachadas interiores,

exteriores o medianerías, Cubiertas y azoteas y Fontanería y saneamiento.

Las ayudas oscilan entre el 10% y el 25% del presupuesto protegido, variando su cuantía máxima entre 3.606 €

y 7.214 € por vivienda.

3.- Sostenibilidad y Eficiencia Energética. Subvenciona, con aportación exclusivamente municipal, las actuaciones

dirigidas a la mejora del aislamiento térmico y al ahorro energético de las edificaciones residenciales, mediante

la aplicación de:

- medidas pasivas, consistentes en el aislamiento de la envolvente del edificio.

- medidas activas, consistentes en la renovación, adecuación o implantación de instalaciones.

Las ayudas oscilan entre el 30% y el 60% del presupuesto protegido, variando su cuantía máxima entre 3.000 €

y 6.000 € por vivienda.

Como complemento a este programa y para edificios pertenecientes a ámbitos delimitados a tal efecto, se subven-

cionan actuaciones dirigidas a la mejora de la imagen urbana y a la mejora del aislamiento acústico, pudiendo

alcanzar las ayudas una cuantía máxima de 9.000 € por vivienda.

Datos contacto:

Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo

Área de Gobierno de Urbanismo y Vivienda

Dirección de Gestión de Ayudas a la Rehabilitación

C/ Palos de la Frontera nº 13 planta 1

28012 Madrid

www.emvs.es

2�

subvenciones y ayudas

AREA DE GOBIERNO DE MEDIO AMBIENTE.

Plan de sustitución de calderas de carbón.

Durante 2009 y hasta agotarse las cuantías destinadas al efecto durante 2010, se subvenciona el coste de trans-

formación de las salas de calderas que usen carbón, para la utilización de un combustible alternativo.

Ayudas: entre el 70% y el 22,5% según se trate de energía solar, gas, gasoleo y biomasa o electricidad. Estas ayudas

son complementarias con las que aporta la Comunidad de Madrid y Gas Natural del Plan RENOVE.

Según el RITE, a partir del 1 de enero de 2012 quedará prohibida la utilización de calderas de carbón para cale-

facción y agua caliente sanitaria.

Datos contacto:

Dirección General de Calidad, Control y Evaluación Ambiental.

Servicio de Calidad del Aire.

C/ Bustamante, 16 planta 5ª. Madrid.

www.munimadrid.es (introducir «carbón» en el buscador)

COMUNIDAD DE MADRID

El Plan de Acción de Ahorro Energético en España PAEE 2008-2012 para rehabilitación de edificios xistentes, se

resume en:

1.- Rehabilitación energética de la envolvente térmica. Para reducir consumo en calefacción y refrigeración

(aislamientos fachadas, cubiertas, ventanas, vidrios, protecciones solares, muros trombe -chimeneas solares-,

invernaderos adosados –galerías-, sombreamientos, fomento de ventilación cruzada), diagnóstico energético

previo / ingeniería en la parte de esta medida (1). (HE-1 del CTE).

(1) hasta el 75% de su coste, siempre que se ejecuten total o parcialmente las propuestas.

Ayudas: del 22% del coste elegible, (máximo 10.000 €/viv unifam., 300.000 €/edif de viv. en bloque y 300.000

€/edif de otros usos). O superiores, si afectan a barrios enteros. En edificios con calificación energética «A» se

podrá llegar al 35% y si es «B» al 27%.

2.- Aumento de la eficiencia energética de instalaciones térmicas. Para reducir el consumo de energía en insta-

laciones de calefacción, climatización y producción de agua caliente sanitaria con reducciones anuales >20%. (In-

cluidas instalaciones centralizadas urbanas o de distrito o que den servicio a varios edificios existentes. (RITE).

Ayudas: hasta el 22 % del coste elegible. Prioridad para medidas de ahorro recomendadas en dictamen del agente

que realice la inspección según RITE. O superiores, si afectan a barrios enteros.

En edificios con calificación energética «A» llegan al 35% y si es «B» al 27%. Para instalaciones urbanas o de

distrito, o con servicio a varios edificios, hasta el 22%. Las instalaciones de intercambio geotérmico también

reciben ayudas. Para auditorías energéticas previas se cubre el 75% del coste, siempre que se ejecuten total o

parcialmente las obras.

3.- Mejora de la eficiencia de instalaciones de iluminación interior. Para reducir consumo garantizando un nivel

luminoso adecuado, en obras que consigan reducción anual mínima del 25%. (Cumplir HE3 del CTE).

- Luminarias, lámparas y equipo: sustitución del conjunto para reducir potencia > 30%.

30


- Control encendido / regulación de iluminación: regulación según aporte de luz natural, con ahorros > 20%

anual.

- Cambio de sistema de iluminación: reubicando puntos de luz con las técnicas anteriores, ahorros >30% anual.

Ayudas: hasta el 22% del coste elegible, (máximo 10.000 €/edif de viv. en bloque y 50.000 €/edif en otros usos).

Pueden aumentar hasta el 30%, si promueven alta eficiencia (Planes RENOVE de iluminación en edificios de

oficinas, comunidades de vecinos, etc.) En edificios con calificación «A» se llega al 27%, y si es «B» al 35%.

La auditoría previa se cubre hasta el 75% de su coste, siempre que se ejecuten total o parcialmente las obras.

Datos contacto:

Dirección General de Industria, Energía y Minas

C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14. Edif. F-4. 28016 Madrid.

www.madrid.org

PLANES RENOVE CON SUBVENCIONES DE LA COMUNIDAD DE MADRID:

1.- PLAN RENOVE DE SUSTITUCIÓN DE CALDERAS.

Para sustitución de calderas individuales domésticas por otras de condensación que dañan menos el medio

ambiente.

Ayudas: la Comunidad de Madrid aporta 255 € y complementariamente Gas Natural aporta otros 55 €.

Datos Contacto:

C/ Antracita, 7 2ª planta.

2.- Plan RENOVE de sustitución de acristalamientos de ventanas.

Desde la Comunidad de Madrid hasta el mes de agosto de 2009 o agotamiento de fondos, se subvenciona con

24 €/m2, para un mínimo de 3 m2/vivienda, los cambios de carpinterías de ventanas (solo respecto de los vidrios,

no los marcos), donde se coloquen vidrios de doble acristalamiento térmico reforzado (*).

(*) Requisito: U entre 1,6 a 2,2 (W/m2.K) que dispongan de una marca de calidad voluntaria.

Esta medida logra ahorros en pérdidas de energía de hasta el 72%.

Datos Contacto:

Dirección General de Industria, Energía y Minas.

C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14, 28016 MADRID

web: www.cambiatuscristales.com

3.- Plan RENOVE para la instalación de ascensores.

Mediante Orden del Consejero de Medio Ambiente se aprobaron las bases reguladoras de la concesión de sub-

venciones para la instalación de ascensores mediante las cuales se aportan ayudas económicas para edificios de

más de 15 años de antigüedad y al menos tres plantas incluida la baja.

Ayudas: se aporta el 70% del coste de instalación en la cuenta de la Comunidad de Propietarios al terminar las

obras con un máximo de 50.000 €.

31

La rehabilitación como prioridad

Estas ayudas no son complementarias con las previstas en el Plan de Vivienda 2005-2008 y siguientes de la Co-

munidad de Madrid ni con el Plan Estatal de Vivienda 2005-2008 y siguientes.

Se recomienda la instalación de ascensores eléctricos de alta eficiencia en lugar de hidráulicos, por su menor consumo

(4 Kw – 16 Kw) siendo amortizables en un periodo de unos 5 años (salvo en casos en que el tamaño del hueco

de ascensor los imposibilite).

Datos Contacto:

Oficina Comarcal de Rehabilitación de Edificios, OCRE.

[email protected]

CONSEJERÍA DE LA VIVIENDA

De modo habitual, anualmente convoca ayudas a la rehabilitación de viviendas y edificios.

Tipo de ayuda:

Las ayudas económicas existentes varían en función de si la vivienda (o edificio) está localizado en un ámbito

declarado de rehabilitación integral o no.

Se pueden encontrar dos tipos de ayudas a la rehabilitación:

- La rehabilitación dispersa de edificios y viviendas para aquellas destinadas a mejorar la adecuación de la ha-

bitabilidad de los mismos y que se destinen a arrendamiento con una renta tasada.

- La rehabilitación integral en zonas de rehabilitación delimitadas previamente y declaradas por la Comunidad

de Madrid. Además, la Comunidad de Madrid subvencionará total o parcialmente el alquiler de viviendas en

caso de realojo provisional cuando las obras que se acometan en el ámbito de Zonas y Áreas de Rehabilitación

Integrada exijan el desalojo de viviendas y edificios.

Datos contacto:

Oficina de Vivienda de la Comunidad de Madrid

www.madrid.org

DIRECCIÓN GENERAL DE INDUSTRIA Y ENERGÍA

Anualmente convoca ayudas para la promoción de las energías renovables.

Tipo de ayuda:

Promoción de actuaciones de utilización de fuentes de energía renovables en el ámbito territorial de la Comunidad

de Madrid, incentivando el autoabastecimiento energético y la protección del medio ambiente

Datos contacto:

Consejería de Economía y Consumo

D.G. de Industria, Energía y Minas

C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14. Edif. F-4.

http://www.madrid.org

CONDICIONES CLIMÁTICAS

l clima de Madrid exige condiciones y estrategias específicas para alcanzar

el confort y minimizar el consumo de energía y la contaminación. Para

cualquier actuación hay que tener en cuenta el fenómeno de la isla térmica

que determina las condiciones locales del centro de la ciudad.

El clima de Madrid, de tipo continental, se caracteriza por los contrastes térmicos tanto

estacionales como diarios (veranos muy calurosos y secos e inviernos fríos y moderada-

mente húmedos). El rasgo más importante a tener en cuenta es la existencia de la llamada

isla térmica, fenómeno que se produce porque la aglomeración urbana modifica el clima

regional. Debido a esto, se elevan las temperaturas mínimas nocturnas durante el invierno

y aumentan las del verano.

En la siguiente tabla se recogen los datos climáticos para Madrid, con promedios mensuales

para el periodo 1971-2000, basados en los datos facilitados por el Instituto de Energías

Renovables y por el Instituto Nacional de Meteorología.

Para establecer las estrategias de acondicionamiento pasivo, tanto en espacios exteriores

como en el interior de la edificación, se han utilizado los diagramas climáticos de Olgyay

y Givoni para las condiciones específicas de Madrid (según los datos de la estación me-

teorológica de Retiro).

E

33

34


Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Media anual

Med. TM K 9,7 12,0 15,7 17,5 21,4 26,9 31,2 30,7 26 19 13,4 10,1 19,4

Med. Tm K 2,6 3,7 5,6 7,2 10,7 15,1 18,4 18,2 15 10,2 6,0 3,8 9,7

Med. (TM+Tm) / 2 6,1 7,9 10,7 12,3 16,1 21,1 24,8 24,4 20,5 14,6 9,7 7,0 14,6

Oscilación térmica

7,1 8,3 10,1 10,3 10,3 11,8 12,8 12,5 11 8,8 7,4 6,3 9,8

Precipitación media (mm)

37 35 26 47 52 25 15 10 28 49 56 56 436

Máxima precipitación en 24 h (mm)

25-50 25-50 25-50 25-50 14-25 25-50 25-50 6-25 50-75 14-25 20-25 20-25

Humedad relativa max. (%)

83 78 70 69 63 58 49 52 60 72 81 85 68

Humedad relativa med. (%)

75 69 60 58 51 45 35 38 48 62 73 77 58

Humedad relativa min. (%)

67 60 50 47 39 33 21 24 36 52 65 69 47

Oscilación 16 18 21 21 23 25 28 27 24 20 17 15 21

Horas de sol 143 164 206 224 289 310 367 344 243 211 155 121 2777

Radiación W/m2 82,7 119,7 177,4 226,5 271,9 301,9 318,5 279 220,2 150,2 99,6 76,6 193,7

No días despejados

7,2 5,2 5,6 3,6 4,3 7,2 16,6 14,1 8,6 6,9 6,2 7,0 92,5

No días de nieve 1,0 1,0 0,7 0,2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,1 1,1 4,1

No días con niebla 8,8 4,5 1,9 0,9 0,5 0,2 0,0 0,0 0,7 1,5 4,9 8,1 32,0

No de días de helada

11,9 7 3,8 0,7 0 0 0 0 0 0,1 3,9 10,9 38,3

Noches tropicales

1,0 4-5 5-9 10-20

No días de calor Tm>25 K

0-3 4-7 16-19 28-31 28-31 16-19 4-7 100-200

No días de calor Tm>30 K

3-4 7-8 20-23 20-23 4-7 40-60

DATOS CLIMÁTICOS DE MADRID

Estación de Retiro: Altitud (m): 667; Latitud: 40° 24’ 40’’ Longitud: 3° 40’ 41’’

35

condiciones climáticas

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Media anual

Velocidad del viento (m/s)

2,60 3,60 3,20 3,20 3,30 3,00 2,80 3,10 2,20 2,30 2,50 1,80 3,0

Vientos predominantes

SO SO-NE SO-NE SO SO SO SO SO SO NE-SO NE-SO NE-SO SO

Frecuencia de calmas (%)

35 27 26 20 16 18 16 18 25 37 37 48 26,9

Características del viento

Normalmente los vientos dominantes de componente SO, son los que pueden venir acompañados de lluvia y los de componente N son fríos

36


diaGRaMa cLiMático dE oLGyay PaRa MadRid (ciudad).

condicionEs ExtERioREs dE confoRt

El Climograma o Carta bioclimática de Olgyay es un diagrama en el que en el eje de abscisas

se representa la humedad relativa y en el de ordenadas la temperatura, como condiciones

básicas que afectan a la temperatura sensible del cuerpo humano. En él se señala la «zona

de confort» que contiene los pares de valores en los que el cuerpo humano requiere el

mínimo gasto de energía para ajustarse al medio ambiente.

De la lectura de este climograma, realizado con los datos de temperaturas media de las

mínimas y media de las máximas de temperaturas y humedades relativas de cada mes,

se desprenden las siguientes recomendaciones para el caso de la ciudad de Madrid:

Meses fríos:

l Hay que aprovechar el soleamiento de octubre a abril.

l Únicamente las mínimas absolutas están por debajo de la línea de congelación.

37


Meses cálidos:

l Deben preverse sombras en las horas de mediodía de mayo, y todo el día durante

los meses de junio, julio, agosto y septiembre; esto supone contar con elementos de

obstrucción solar fijos y móviles.

l Las temperaturas exteriores altas deben moderarse con aporte de humedad y/o ven-

tilación en junio, julio, agosto y septiembre.

diaGRaMa cLiMático dE GiVoni PaRa MadRid (ciudad).

condicionEs En La Edificación

La Carta Bioclimática de Givoni tiene en cuenta las características de la construcción como

modificadoras de las condiciones del clima exterior y sus recomendaciones persiguen el

bienestar en el interior de las edificaciones.

38


Respecto a las estrategias posibles en el caso de la ciudad de Madrid las recomendaciones

son las siguientes:

Meses fríos:

l Hay necesidad de contar con calefacción convencional para las noches de diciembre,

enero y febrero.

l Se pueden conseguir condiciones de confort con sistemas solares activos en las horas

medias diurnas de estos mismos meses y las nocturnas de abril y marzo.

l Con sistemas solares pasivos se entra en confort los días de noviembre, diciembre,

enero, febrero y marzo y noches de octubre.

l Se alcanzan condiciones de confort por ganancias internas durante los días de abril y

las noches de septiembre y junio.

Meses cálidos:

l Necesitamos apreciable inercia en la edificación para mantener las temperaturas noc-

turnas durante el día en los meses de junio, julio, agosto y septiembre.

l Hay que prever ventilación nocturna en agosto y septiembre.

3�


EL fEnóMEno dE isLa téRMica En MadRid

En el estudio El clima urbano: teledetección de las isla de calor de Madrid (López, López,

Fernández y Moreno, 1993) se apuntan, entre otras, las siguientes conclusiones con res-

pecto a la isla térmica, que resultan de gran interés a la hora de intervenir en los barrios

estudiados:

Durante el día, o al menos en las primeras horas de la mañana, la superficie construida de la ciudad

aparece térmicamente mas fría que el campo circundante, por lo que aquélla emite menos calor que

éste. En realidad se trata de un ritmo de calentamiento y almacenamiento de calor diferencial: en la

ciudad la respuesta a la insolación del sol es más lenta que en el campo y asimismo, su configuración

y composición conducen a una absorción-almacenamiento de calor solar más importante. Durante la

noche las situaciones se invierten: las zonas de la periferia se enfrían mas rápidamente que la ciudad;

dentro de ella la liberación de calor es más lenta (asociada a su mayor inercia térmica) [...]

Destacan el comportamiento diferenciado de tres elementos urbanos en Madrid: las superficies asfaltadas,

las edificaciones y las zonas verdes. Las primeras almacenan mucho calor durante el día y lo emiten

lentamente por la noche. En los edificios el fenómeno se atenúa, debido esencialmente a las diferencias

del material de las fachadas y las cubiertas. Las cubiertas empizarradas, o metálicas durante el día se

sobrecalientan y por la noche pierden rápidamente el calor, apareciendo por la noche como puntos fríos.

Por último, las zonas verdes aparecen como espacios templados, frescos o fríos, según las características

de la vegetación, tipo de acabados superficiales, densidad, etc. En contraste con los espacios abiertos

baldíos o sin cubierta vegetal, que se comportan de igual forma que las zonas edificadas de la periferia

madrileña.[...]

En Madrid, aparecen claramente tres espacios urbanos caracterizados por la isla térmica:

a. Áreas urbanas compactas con unas temperaturas medias elevadas y con presencia de abundantes

focos de calor, más intensos en las calles, las plazas y las zonas de aparcamiento en superficie. El

tipo de materiales y la densidad de edificaciones contribuyen al calentamiento de estas zonas,

que coinciden con una temperatura del aire también muy elevada, localizándose aquí la isla

de calor más intensa.

b. Zonas de menor densidad de edificaciones, tanto en volumen como en superficie ocupada por

la red viaria, destacan con temperaturas descendentes con respecto a la anterior, ya que dis-

minuyen en cantidad e intensidad los focos de calor, enfriados mas rápidamente al existir una

menor reflexión hacia la superficie. El rasgo más sobresaliente es la heterogeneidad: apareciendo

contrastes muy significativos entre los espacios construidos y los vacíos.

c. Zonas suburbanas que en conjunto son las mas frías. Los focos de calor se hallan muy atenua-

dos por el rápido enfriamiento, sólo aparecen algunas calles y zonas de aparcamiento como

puntos cálidos, y puntos fríos en las cubiertas de fibrocemento o metálicas. El resto son espacios

templados.

López, López, Fernández y Moreno, 1993: 149

40


Como se desprende de esta investigación, los barrios del centro de Madrid son los que

«sufren» con más intensidad el fenómeno de isla térmica (áreas compactas urbanas).

Las condiciones de verano son peores que en las zonas periféricas, mientras que las del

invierno se ven atenuadas por el aumento de las temperaturas.

Se han reelaborado los climogramas de Olgyay y Givoni para las condiciones específicas

de las tres estaciones meteorológicas seleccionadas por su proximidad a los barrios objeto

inicial de estudio. Como se observa en el climograma de Olgyay, las condiciones en Retiro

son más «extremas» que en los otros dos barrios, esto es, que las diferencias a lo largo

del día y a lo largo de la noche son pequeñas, pero entre las dos situaciones la oscilación

térmica y de humedad relativa es mayor. Sin embargo, en los otros dos barrios, hay mayor

proporción de días en situación de confort en los meses intermedios (primavera y otoño)

por el aumento de temperaturas, pero también hay un mayor número de días en verano

donde son necesarias estrategias como la ventilación para alcanzar la zona de confort. La

oscilación térmica se atenúa entre el día y la noche.

DIAGRAMA CLIMÁTICO DE OLGYAY COMPARATIVO PARA RETIRO, SOL Y PALOS DE MOGUER

41


DIAGRAMA CLIMÁTICO DE GIVONI COMPARATIVO PARA RETIRO, SOL Y PALOS DE MOGUER

4343

Criterios generales para la rehabilitación sostenible de edificios de viviendas

continuación se señalan las estrategias generales a la hora

de abordar un proyecto de rehabilitación en las edificaciones

existentes teniendo en cuenta criterios de sostenibilidad, y

que se irán concretando en medidas en función de todos los

condicionantes que intervienen en el proyecto: técnicos, sociales,

económicos.

Este listado de recomendaciones es la versión ampliada de la que

aparece en el libro A Green Vitruvius. Principles and practice of sus-

tainable architectural design (EU, 1999), en la que se han incluido

algunos aspectos específicos de los barrios incluidos en este estudio.

En relación a éstas, hay que señalar la importancia de las medidas

que afecten al uso y mantenimiento de las edificaciones, porque son

las que finalmente producirán mayores mejoras ambientales a corto,

medio y largo plazo.

CALEFACCIÓN

Reducir la demanda de energía

l Utilizar, cuando sea posible, las ganancias solares pasivas.

l Mejorar el aislamiento de la envolvente (muros, carpinterías, acris-

talamientos, cubierta).

l Considerar la posición de los aislantes en función del espesor y el

tipo de muro.

CRITERIOS GENERALES PARA LA REHABILITACIÓN SOSTENIBLE DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS

A

44


l Aprovechar la inercia térmica que aportan algunos sistemas constructivos.

l Reducir las pérdidas por infiltraciones y puentes térmicos.

Mejorar la eficiencia energética

l Evaluar la eficiencia energética de las instalaciones existentes.

l Mejorar las medidas de control (termostatos,…)

REFRIGERACIÓN


l Evitar el soleamiento sobre la envolvente.

l Mejorar la eficiencia de la iluminación y otros equipamientos que aporten calor al

interior de las viviendas

l Utilizar la ventilación natural nocturna.

l Aportar humedad mediante vegetación cuando sea posible.

l Evitar la instalación de bombas de calor en fachada para reducir el calentamiento del

aire próximo a la envolvente.


l Asegurar la eficiencia de bombas de calor y ventiladores.

l Mejorar el sistema de control del aire acondicionado (si es inevitable su instalación).

ILUMINACIÓN


l Mejorar la iluminación natural (utilizar sistemas pasivos de iluminación de patios

interiores,…).

l Racionalizar el uso del espacio.


l Rediseñar la distribución de la iluminación artificial para racionalizar su uso

l Colocar luminarias de bajo consumo.

l Mejorar el control.

4545

Criterios generales para la rehabilitación sostenible de edificios de viviendas

AGUA


l Utilizar agua tratada para el consumo humano únicamente cuando sea necesario.

l Mejorar el almacenamiento de agua y la disposición de la instalación.

l Instalar contadores de agua individuales para reducir la demanda

Mejorar la eficiencia

l Instalar sistemas de ahorro (cisternas de doble descarga, aireadores en grifos,…)

MATERIALES


l Utilizar materiales fabricados localmente para reducir el consumo por transporte

l Evaluar las contraprestaciones del material puesto en obra en relación con el coste

energético de fabricación y transporte

l Utilizar materiales con etiquetado ecológico

GESTIÓN DEL EDIFICIO

Reducir la demanda de recursos del edificio

l Informar a los usuarios del edificio

l Asegurar un buen mantenimiento durante toda su vida útil

l Alargar la vida útil del edificio

Mejorar la eficiencia del edificio

l Monitorizar las viviendas para conocer el gasto energético

l Asegurar un uso y un mantenimiento eficiente

l Evaluar la implantación de sistemas de gestión de la energía

47

Estrategias pasivas de acondicionamiento

as actuaciones con criterios de sostenibilidad no tienen por

qué ser el resultado de la aplicación de técnicas especiales

y costosas, sino del empleo de una lógica en la interven-

ción encaminada hacia la adecuación y aprovechamiento

de las condiciones ambientales con los elementos necesarios

de las edificaciones. Esta afirmación implica que en primer lugar

hay que considerar las estrategias pasivas de acondicionamiento

y las posibilidades de actuación en ese sentido en los edificios a

rehabilitar.

ANÁLISIS DE LAS POSIBILIDADES

DE APROVECHAMIENTO SOLAR PASIVO

Como indican los climogramas realizados para algunos de los barrios,

una estrategia importante para el acondicionamiento pasivo de las

edificaciones es la captación de la energía solar incidente en las

fachadas, que sería capaz de cubrir las necesidades de calefacción

durante la mayor parte de las horas centrales de los meses fríos. Al

centrarse este estudio en el centro urbano consolidado de Madrid,

las posibilidades para el aprovechamiento solar dependerán de la

configuración de la trama urbana.

Las obstrucciones solares que producen unos edificios sobre otros

van a impedir que, aquellas fachadas con condiciones favorables

ESTRATEGIAS PASIVAS DE ACONDICIONAMIENTO

L

48


para la captación por su orientación, puedan utilizar esta estrategia para ahorrar energía en

calefacción. En cada caso particular se deberá hacer un análisis de soleamiento específico,

para determinar si es posible considerar la captación solar como estrategia de calentamiento

en invierno y si es necesario prever protecciones solares en los meses estivales.

En un proceso de acondicionamiento pasivo de la vivienda intervienen tres tipos de ele-

mentos: de captación, de acumulación y de distribución. Existen numerosas publicaciones

que explican en detalle estrategias y técnicas en este sentido (De Luxán, 1997 donde aparece

una descripción de sistemas y técnicas asociadas al análisis de climogramas aplicados).

El elemento fundamental de captación (y de relación con el «fuera»), en este caso, va a

ser el hueco de ventana. La ventana en los edificios tradicionales del centro de Madrid

es un elemento complejo, que cumple funciones diversas, y en todas ellas es preciso la

intervención del usuario, que abre la ventana o la cierra según sus necesidades, echa las

cortinas o entorna las contraventanas si es preciso. Cualquier solución de recuperación de

estos elementos debe partir de estas premisas.

49


La recuperación teórica de la ventana como dispositivo fundamental de control rededorista autónomo,

frente a normalizadores y visionarios, exige:

1. Un soporte urbano que permita llegar el sol y el aire hasta ella.

2. Un equipamiento de la misma que haga posible su funcionamiento según la soberana conveniencia

del usuario.

Como apuntaba Fernando Ramón hace algunos años (Ramón, 1978):

La recuperación y mejora de las ventanas existentes como elementos de control ambien-

tal es fundamental, ya que muchas de ellas cuentan con elementos especializados para

un correcto funcionamiento en cada época del año: fraileros, contraventanas, persianas

enrollables, etc. (Ceresuela, 1985).

Una ventana orientada a sur en Madrid tiene, en el mes de enero, una irradiancia horaria

media a través de vidrio vertical de 350 W/m2. Las dimensiones más habituales (ventanas

balconeras, miradores, etc.) garantizan que los huecos orientados hacia el sur, libres de

obstrucciones, sean capaces de captar la radiación necesaria para calentar las estancias a

las que pertenecen, siempre que se disponga de elementos de acumulación interior de

esa energía. Aunque este caso no va a ser el más habitual en nuestras zonas de estudio,

se recomienda que en aquellas situaciones en las que sea posible, se tenga en cuenta esta

estrategia, ya que los ahorros en calefacción pueden ser importantes.

En el caso en que los huecos no actúen como elementos captadores, se debe prestar especial

atención a la capacidad de aislamiento de carpinterías y vidrios, eligiendo ambas en función

de su menor coeficiente de transmisión, ya que se trata de puntos críticos para la pérdida de

la energía desde el interior hacia el exterior en invierno y de ganancias solares importantes

si no se protegen adecuadamente en los meses de verano, primavera y otoño.

Los elementos de acumulación serán, en la mayoría de los casos, los muros exteriores.

Sobre todo los de la fachada principal, y en el caso de que existieran en el interior, los

de carga, ya que son estos elementos los de mayor masa térmica. Los forjados y muros

medianeros, compuestos por entramado de madera y rellenos de cascote (tipo tradicional

en el centro de Madrid), no se pueden considerar como elementos de acumulación de la

energía solar, ya que se trata de estructuras con poca inercia térmica.

En esta estrategia de aprovechamiento es fundamental el concepto de conservación de la

energía, ya que de nada serviría captar la radiación solar si luego no es posible utilizarla

cuando ha cesado en el exterior. Por esta razón es primordial conocer las dimensiones,

naturaleza y disposición de los elementos que forman los muros existentes y las posibi-

lidades de mejorar su aislamiento.

50


ANÁLISIS DE LAS CONDICIONES DE SOLEAMIENTO SEGÚN DISPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE

CALLES Y EDIFICIOS

Estos barrios del tejido urbano consolidado se caracterizan por su alta densidad edifi-

catoria. Para determinar las condiciones del soleamiento en las fachadas de los edificios

es fundamental la orientación de la vía en la que se ubican y la relación ancho de calle-

altura del edificio, así como las pendientes del terreno donde se asientan los edificios y

la tipología edificatoria de los mismos. Normalmente, en estas las zonas de estudio, las

calles son estrechas respecto a la altura de la edificación (en general entre medianeras).

Al realizar este análisis se han elegido varios ejemplos de calles, teniendo en cuenta las

direcciones y orientaciones predominantes en cada barrio. También se han elegido puntos

singulares, entendiendo como tales aquéllos que por sus características específicas tienen

un comportamiento diferente, respecto a la radiación solar, que interesa estudiar (plazas,

encuentros de calles, etc.). En estos últimos casos es importante considerar la componente

horizontal de las sombras arrojadas.

Las orientaciones de las fachadas han sido designadas según el

criterio establecido por Código Técnico de la Edificación.

Para determinar las ventajas y desventajas relativas al soleamiento

es necesario estudiar el recorrido del sol a lo largo del año. Los

parámetros que nos permiten conocer la posición del sol son las

coordenadas solares (Fariña, 2001 y Neila, 2004):

Acimut (A): ángulo horizontal, medido desde el sur, del plano ver-

tical que contiene al sol. No existe un criterio universal para inter-

pretar los signos relativos al acimut. En este trabajo se interpretarán

desde el sur hacia el oeste positivo (de 0° a 180°) y hacia el este

negativo (de 0° a -180°)

Altura solar (h): ángulo vertical que forma el rayo solar con el pla-

no del horizonte, con sentido positivo de 0° a 90° por encima del

horizonte y de 0° a -90° por debajo.

Estas coordenadas dependen del día del año (declinación), de la

hora del día (ángulo horario) y de las coordenadas geográficas

(latitud y longitud)

En Madrid las coordenadas geográficas son las siguientes: la latitud

es de 40° 27’ 57” N y la longitud 3° 41’ 14” W. Para nuestro estudio

consideraremos una aproximación de la latitud de 40° N.

ORIENTACIÓN DE FACHADAS SEGÚN

EL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN

51


Posición del sol en invierno y verano para Madrid

ORTO CULMINACIÓN OCASO

VeranoAcimut -120° 0° 120°

Altura Solar 0° 73° 0°

InviernoAcimut -58° 0° 58°

Altura Solar 0° 27° 0°

Los días escogidos han sido los 21 de cada mes, ya que son los que aparecen representados

en la carta solar cilíndrica para Madrid.

Cada mañana el sol aparece por un punto del horizonte llamado orto, se eleva hasta

el momento de la culminación (12 del mediodía) y desaparece por un punto, simétrico

respecto al eje norte-sur, llamado ocaso. Estos puntos varían su posición a lo largo del

año. En Madrid:

Observando los datos de la tabla anterior podemos afirmar que el recorrido del sol en

invierno es menor en planta y tiene una altura solar inferior que durante el verano. Esto

significa que el problema de los obstáculos con respecto al aprovechamiento de la radiación

solar se agudiza en los meses más fríos, que es cuando más la necesitamos.

Se ha analizado, a escala de barrio, la disposición de la trama urbana en cuanto al solea-

miento de las fachadas de las edificaciones para cada barrio objeto del estudio. Para ello

se proponen tres escenarios posibles: invierno, verano y primavera/otoño. Para cada uno

de los tres escenarios, se clasifican las fachadas en cuatro tipos, según la orientación de

las mismas, de manera que quedan descritas la mayoría de las edificaciones, existiendo

algunos puntos singulares (plazas, esquinas de edificios,...) que requerirían un estudio

detallado de las condiciones de soleamiento.

Las cartas solares cilíndricas para cada escenario se muestran en la siguiente página:

52


CARTA SOLAR CILÍNDRICA PARA MADRID. INVIERNO

CARTA SOLAR CILÍNDRICA PARA MADRID. VERANO

CARTA SOLAR CILÍNDRICA PARA MADRID. PRIMAVERA/OTOÑO

RECORRIDO SOLAR EN PLANTA



53


Una vez conocida la posición del sol a lo largo del año, para deter-

minar las sombras que produce un edificio sobre otro, las que pro-

ducen los cuerpos en voladizo sobre las fachadas, la proporción de

ventanas que está soleada y la que está en sombra, etc., se utilizan

dos ángulos relacionados con la posición solar y las coordenadas

solares anteriormente descritas (Neila, 2004):

Ángulo Horizontal de Sombra (AHS): diferencia entre el acimut del

sol y el acimut de la pared, siendo el acimut de la pared el ángulo

que existe entre el sur y la perpendicular a la pared.

AHS = A –Ap

Ángulo Vertical de Sombra (AVS): Es función de la altura solar y

del AHS

AVS = arc tg (tg h x sec AHS) = arc tg {tg h x (1/ cos AHS)}

Para este estudio se han elegido calles con orientaciones predo-

minantes en cada barrio, que manifiestan un comportamiento si-

milar al resto de las calles con la misma orientación. Pero, para el

conocimiento preciso de la influencia de la radiación solar sobre

una fachada determinada, se debe realizar un estudio específico

de la sección de la calle donde ésta se ubica.

Para simplificar los cálculos, las fachadas que se sitúan dentro del

intervalo que el Código Técnico de la Edificación considera con orien-

tación sur se han considerado todas con un acimut de la pared de 0°.

Las fachadas que se sitúan en el intervalo con orientación este/oeste

se han aproximado a un acimut de la pared de -90°/90° y las de

orientación sureste/suroeste a un acimut de -45°/45°.

El intervalo de tiempo se ha elegido en función de la incidencia

de la radiación solar. Se debe tener en cuenta que para el máximo

aprovechamiento de la radiación en los meses fríos, el ángulo de

incidencia solar respecto a la perpendicular a la fachada a la que

incide debe ser inferior o igual a 30°, porque si no la reflexión que

se produce es mayor que la cantidad de radiación que penetra en

el paramento vertical.

54


CONDICIONES Y ESTRATEGIAS SEGÚN ORIENTACIÓN DE FACHADAS

Se han realizado unas tablas (Ángulos de sombra) donde, en función de la época del año y

el intervalo horario (elegido de manera que la radiación solar se desvíe lo mínimo respecto

a 30° con respecto a la perpendicular a la pared), se especifican los ángulos verticales y

horizontales de sombra para el cálculo de las obstrucciones solares.

Las horas a las que se refiere el cuadro son horas solares. En España:

Hora Oficial = Hora Solar +2 horas (de marzo a octubre)

1 hora (resto del año)

Tras realizar el análisis de soleamiento de las principales orientaciones de calle para cada

barrio, se han elaborado otras tablas (Condiciones de soleamiento de fachadas) donde se

explica el comportamiento general de las fachadas, según su orientación, y las estrategias

que se pueden implementar para mejorar el comportamiento térmico pasivo de las mismas

en las edificaciones del centro de Madrid.

Un método de aproximación más sencillo para conocer el comportamiento solar en las

fachadas puede ser la lectura directa de la carta solar cilíndrica. De estas cartas obtenemos

el azimut y la altura solar para el 21 de cada mes del año. No es tan preciso como el cálculo

del AHS y AVS, pero, en función de la exactitud que necesitemos, nos da una idea bastante

aproximada de la influencia de la radiación solar sobre las fachadas.

1. Orientación Sur

Directriz de la calle Este-Oeste

Orientación de las fachadas Norte-Sur

Acimut de la pared 0°

Latitud 40° N

55


Ángulos de sombra

Día del añoN° horas

de sol incidentesIntervalo Horario AVS (°) AHS* (°)

21 de diciembre 4:00 h10:00 h

23,2-30,0

14:00 h 30,0

21 de diciembre 3:00 h10:30 h

24,9-22,5

13:30 h 22,5

21 de enero-21 de noviembre 3:55 h10:03 h

26,6-30,0

13:57 h 30,0

21 de enero-21 de noviembre 3:00 h10:30 h

27,8-23,4

13:30 h 23,4

21 de febrero-21 de octubre 3:25 h10:18 h

36,6-30,0

13:42 h 30,0

21 de marzo-21 de septiembre 2:45 h10:38 h

49,4-30,0

13:22 h 30,0

21 de abril-21 de agosto 2:00 h11:00 h

61,8-30,0

13:00 h 30,0

21 de mayo-21 de julio 1:30 h11:15 h

70,6-30,0

12:45 h 30,0

21 de junio 1:20 h11:20 h

73,8-30,0

12:40 h 30,0

21 de junio máx. perpendicular 12:00 h 73,4 0,0

* El signo negativo del AHS significa que el ángulo se mide desde la perpendicular a la pared con sentido antihorario. El signo positivo del AHS indica

que se mide desde la perpendicular a la pared con sentido horario.

56


Condiciones de soleamiento en fachadas

ORIENTACIÓN DE LAS FACHADAS

INVIERNOAcimut orto/ocaso: -58° / 58°Altura solar culminación: 27°

VERANOAcimut orto/ocaso: -120° / 120°Altura solar culminación: 73°

NORTE

Nunca recibirá radiación directa. Habría que considerar la posible radiación recibida por reflejos de fachadas enfrentadas.

Es la fachada menos adecuada para la captación.

Comprobar en sección específica de calle

Puede recibir radiación directa, en las últimas plantas, en las primeras horas de la mañana y en las últimas de la tarde, pero con un ángulo muy alejado de la perpendicular a la pared, por lo que la mayor parte de la radiación se refleja.


SUR

Recibe radiación solar directa (considerando un acimut del sol de ± 30°) en un intervalo de horas entre las 10:00 h y las 14:00 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

Es la mejor orientación para captar radiación en los meses de invierno, pero la radiación sólo incide en las últimas plantas debido a la obstrucción solar producida por los edificios enfrentados.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vid-rio vertical sencillo = 421 W/m2 (diciembre y febrero entre 11:00-13:00 h )- Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 380 W/m2 (enero entre 11:00-13:00 h )

Recibe radiación solar directa (considerando un acimut del sol de ± 30°) en un intervalo de horas entre las 10:30 h y las 13:30 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación incide en todas las plantas.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 384 W/m2 (septiembre entre 11:00-13:00 h )- Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 248 W/m2 (junio entre 11:00-13:00 h )

* Datos de irradiancia obtenidos de Neila, 1997

Estrategias para meses fríos


MUROS VENTANAS

NORTE

Incrementar aislamiento en muros

En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior

(Cuantificado en cuadro de muros y aislantes)

Mejorar el aislamiento en carpinterías en todas las plantas.

Mejorar aislamiento en los vidrios de todas las plantas.


SUR


En muros de ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior.


Mejorar el aislamiento en carpinterías.

Utilizar vidrios que permitan la captación de la radiación solar (en las últimas plantas).

Mejorar aislamiento en los vidrios de las plantas bajas.

(Cuantificado en cuadro de vidrios y carpintería)

57


Estrategias para meses cálidos


MUROS VENTANAS

NORTE


En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior.


Mejorar el aislamiento en carpinterías en todas las plantas.

Mejorar aislamiento en los vidrios de todas las plantas.


Favorecer la ventilación cruzada nocturna

SUR

Incrementar aislamiento en muros.En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior.(Cuantificado en cuadro de muros y aislantes)Procurar el sombreamiento mediante protecciones solares, pérgolas, vegetación de hoja caduca, etc.

Disminuir la temperatura exterior del cerramiento aumentando sus cualidades de reflexión por medio de colores claros, revestimientos reflectantes, etc.

Necesitamos protecciones solares fijas o móviles mediante parasoles, lamas, vegetación, etc.

Prestar especial atención al diseño de las protec-ciones fijas para que no obstruyan la radiación solar en algunos días de los meses de primavera y otoño en los que la necesitamos para llegar al confort.

Favorecer la ventilación cruzada nocturna.

58


2. Orientación Este

Directriz de la calle: Norte-Sur

Orientación de las fachadas: Este

Acimut de la pared - 90°

Latitud 40° N

Ángulos de sombra

Día del año N° horas de sol incidentes Intervalo Horario AVS (°) AHS* (°)

21 de diciembre 1 minuto 7:25 0,0 31,3

21 de enero-21 de noviembre 0:30 h 7:23 1,8 28,9

7:53 7,8 33,9

21 de febrero-21 de octubre 1:30 h 6:40 0,3 15,0

8:10 18,0 31,1

21 de marzo-21 de septiembre 2:30 h 6:15 2,5 2,9

8:45 33,5 29,9

21 de abril-21 de agosto 4:00 h 5:30 1,7 -13,5

9:30 50,5 30,3

21 de mayo-21 de julio 4:00 h 6:00 13,3 -15,8

10:00 61,0 28,6

21 de junio 5:15 h 5:00 4,8 -27,3

10:15 65,4 28,9

21 de junio. Máximo ángulo vertical perpendicular a la fachada

- 8:05 38,2 0,0

21 de junio. Máximo ángulo vertical - 10:15 65,4 28,9

* El signo negativo del AHS significa que el ángulo se mide desde la perpendicular a la pared con sentido antihorario.

Por el contrario el signo positivo del AHS significa que se mide desde la perpendicular a la pared con sentido horario.

Destacados figuran los ángulos más desfavorables (menor AVS) respecto a las obstrucciones solares.

59


Condiciones de soleamiento de fachadas




ESTE

Recibe radiación en las primeras horas de la mañana en un intervalo comprendido entre las 6:40 h a 8:10 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

Debido a que la incidencia del sol es prácticamente horizontal, la radiación solar no puede llegar a ninguna planta o únicamente incide en la última y con unos valores bastante más bajos que en la fachada sur anteriormente mencionados.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 281 W/m2 (febrero de 8:00 h - 9:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 54 W/m2 (diciembre de 7:00 h - 8:00 h)

Recibe radiación solar en las primeras horas de la mañana en un intervalo que varía desde las 5:00 h a las 10:15 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación incide en las dos o tres últimas plantas. Podría incidir en todas las plantas si se trata de una calle ancha o una plaza.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 488 W/m2 (julio de 8:00 h - 9:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo= 223 W/m2 (junio de 5:00 h - 6:00 h)




MUROS VENTANAS

ESTE





Mejorar el aislamiento en los vidrios.


Estrategias para meses calidos


MUROS VENTANAS

ESTE

Incrementar aislamiento en muros.



Procurar el sombreamiento mediante protecciones solares, pérgolas, vegetación de hoja caduca, etc.


Necesitamos protecciones solares fijas o móviles, o bien mediante vegetación, etc. (en las últimas plantas)


60


3. Orientación Oeste

Directriz de la calle: Norte-Sur

Orientación de las fachadas: Oeste


Latitud: 40° N

Ángulos de sombra


21 de diciembre 1 minuto 16:30 0,0 -31,3

21 de enero-21 de noviembre 0:30 h 16:07 7,8 -33,9

16:37 1,8 -28,9

21 de febrero-21 de octubre 1:30 h 15:50 18 -31,1

17:20 0,3 -15,0

21 de marzo-21 de septiembre 2:30 h 15:15 33,5 -29,9

17:45 2,5 -2,9


18:30 1,7 13,5

21 de mayo-21 de julio 4:00 h 14:00 61,0 -28,6

18:00 13,3 15,8

21 de junio 5:15 h 13:45 65,4 -28,9

19:00 4,8 27,3


- 15:55 38,2 0,0

21 de junio. Máximo ángulo vertical - 13:45 65,4 -28,9

* El signo negativo del AHS significa que el ángulo se mide desde la perpendicular a la pared con sentido antihorario. Por el contrario el signo

positivo del AHS significa que se mide desde la perpendicular a la pared con sentido horario.


61






OESTE

Recibe radiación en las últimas horas de la tarde en un intervalo comprendido entre las 15:50 h-17:20 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

Debido a que la incidencia solar es prácticamente hori-zontal, afectará a la última planta o en algunos casos a ninguna. Los valores de irradiancia en estos meses son bastantes más bajos que los de fachada sur anterior-mente mencionados


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio ver-tical sencillo = 281 W/m2 (febrero de 15:00 h - 16:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio ver-tical sencillo = 54 W/m2 (diciembre de 16:00 h - 17:00 h)

Recibe radiación solar en las últimas horas de la tarde, durante un intervalo compren-dido entre las 13:45 h-19:00 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación incide en las dos o tres últimas plantas. Podría incidir en toda la fachada si se trata de una calle ancha o una plaza


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 488 W/m2 (julio de 15:00 h - 16:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 223 W/m2 (junio de 18:00 h - 19:00 h)




MUROS VENTANAS

OESTE




Mejorar el aislamiento en carpinterías

Mejorar el aislamiento en los vidrios




MUROS VENTANAS

OESTE








62


4. Orientación Sureste

Directriz de la calle: Noreste-Suroeste

Orientación de las fachadas: Noroeste-Sureste

Acimut de la pared - 45°

Latitud 40° N

Ángulos de sombra


21 de diciembre 3:45 h 7:15 0,0 -18,3

11:00 28,3 29,8

21 de enero-21 de noviembre 3:50 h 7:15 0,0 -17,6

11:05 31,7 30,4

21 de febrero-21 de octubre 4:25 h 6:40 0 ,0 -29,1

11:05 39,9 28,2

21 de marzo-21 de septiembre 3:45 h 7:30 19 -29,6

11:15 51,6 28


11:30 64 29,9

21 de mayo-21 de julio 2:15 h 9:15 53,2 -28,1

11:30 71 24,8

21 de junio 2:15 h 9:30 57,9 -28,7

11:45 75,3 30,7


- 10:55 68,5 0

21 de junio. Máximo ángulo vertical - 11:45 75,3 30,7




63






NOROESTE

Recibe radiación en las últimas horas de la tarde, pero con un ángulo alejado de la perpendicular a la pared por lo que la mayor parte de la radiación se reflejaría

La radiación solar incidiría en las últimas plantas

Hay que considerar la posible radiación por reflejos en fachadas enfrentadas


Recibe radiación en las últimas horas de la tarde. El ángulo de incidencia y el calor acumulado durante el día hacen que sean necesarias medidas de protección en estas orientaciones

La radiación solar incidiría en las últimas plantas


SURESTE

Recibe radiación solar directa en las primeras horas del día y parte de las centrales, en un intervalo comprendido entre las 6:40 h y las 11:05 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación incidirá en las últimas plantas


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 273 W/m2 (diciembre de 10:00 h - 11:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 43 W/m2 (diciembre de 7:00 h - 8:00 h)

Recibe radiación en las primeras horas del día y en parte de las centrales, en un intervalo comprendido entre las 7:30 h y las 11:40 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación afecta a todas o a casi todas las plantas, según la sección de la calle


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 333,5 W/m2 (agosto de 9:00 h - 10:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo= 201,5 W/m2 (septiembre de 7:00 h - 8:00 h)

* Datos de irradiancia obtenidos de la interpolación de los datos que aparecen en Neila, 1997



MUROS VENTANAS

NOROESTE


En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior(Cuantificado en cuadro de muros y aislantes)


Mejorar el aislamiento en los vidrios.(Cuantificado en cuadro de vidrios y carpintería)

SURESTE


En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior(Cuantificado en cuadro de muros y aislante)



64




MUROS VENTANAS

NOROESTE


En muros de espesor ≤ 30 cm, colocar el aislante al exterior para mantener inercia térmica al interior (Cuantificado en cuadro de muros y aislantes)





SURESTE







65


5. Orientación Suroeste

Directriz de la calle: Noroeste-Sureste

Orientación de las fachadas: Noreste-Suroeste


Latitud 40° N

Ángulos de sombra


21 de diciembre 3:45 h13:00 28,3 -29,8

16:45 0,0 18,3

21 de enero-21 de noviembre 3:50 h12:55 31,7 -30,4

16:45 0,0 17,6

21 de febrero-21 de octubre 4:25 h12:55 39,9 -28,2

17:20 0,0 29,1

21 de marzo-21 de septiembre 3:45 h12:45 51,6 -28,0

16:30 19,0 29,6

21 de abril-21 de agosto 3:00 h12:30 64,0 -29,9

15:30 39,3 28,4

21 de mayo-21 de julio 2:15 h12:30 71,0 -24,8

14:45 53,2 28,1

21 de junio 2:15 h12:15 75,3 -30,7

14:30 57,9 28,7


- 13:05 68,5 0,0

21 de junio. Máximo ángulo vertical - 12:15 75,3 -30,7




66






NORESTE

Recibe radiación en las primeras horas de la mañana, pero con un ángulo alejado de la perpendicular a la pared por lo que la mayor parte de la radiación se reflejaría.

La radiación solar incidiría en las últimas plantas.

Hay que considerar la posible radiación por reflejos en fachadas enfrentadas.

Comprobar en sección específica de calle.

Recibe radiación en las primeras horas de la mañana. El ángulo de incidencia y el calor acumulado hacen que sean necesarias medidas de protección en estas orientaciones.

En una calle «tipo» de los barrios estudiados la radiación solar incidiría en las últimas plantas.


SUROESTE

Recibe radiación solar directa en las últimas horas del día y parte de las centrales, en un intervalo comprendido entre las 12:55 h y las 17:20 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación incidirá en las últimas plantas.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 273 W/m2 (diciembre de 13:00 h - 14:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo = 43 W/m2 (diciembre de 16:00 h - 17:00 h)

Recibe radiación en las últimas horas del día y en parte de las centrales, en un intervalo comprendido entre las 12:15 h y las 16:30 h (dentro de los límites de este intervalo varía según el mes considerado)

La radiación afecta a todas o a casi todas las plantas, según la sección de la calle.


Para este intervalo horario*:- Irradiancia solar media máxima a través de vidrio vertical sencillo = 333,5 W/m2 (agosto de 14:00 h - 15:00 h). - Irradiancia solar media mínima a través de vidrio vertical sencillo= 201,5 W/m2 (septiembre de 16:00 h - 17:00 h)

* Datos de irradiancia obtenidos de la interpolación de los datos que aparecen en Neila, 1997



MUROS VENTANAS

NORESTE





SUROESTE





67




MUROS VENTANAS

NORESTE







SUROESTE







En resumen, tras los estudios de soleamiento realizados para estos

barrios, podemos decir que para los meses de invierno no es posi-

ble plantear la captación solar por fachada de forma generalizada.

Únicamente en las plantas altas de las fachadas orientadas a sur y

en puntos singulares se deben disponer acristalamientos destina-

dos a la captación de radiación solar. En el resto de las fachadas la

estrategia fundamental es el aislamiento, procurando mantener la

inercia de los muros al interior, lo que permite una mayor estabi-

lidad térmica de las edificaciones.

Para los meses de verano, es preciso proteger de la radiación solar

la mayoría de los huecos de fachada (excepto las orientaciones

del arco norte).

68


69


EJEMPLOS DE ESTUDIO DE SOLEAMIENTO DE FACHADAS SEGÚN LA SECCIÓN DE CALLE

Los siguientes gráficos recogen el estudio de soleamiento de una fachada a lo largo del

año, teniendo en cuenta las obstrucciones solares producidas por el edificio enfrentado al

otro lado de la calle. Para cada mes, se indican los ángulos de sombra vertical y horizontal,

así como el número de horas de sol que recibe la fachada (con un ángulo menor o igual a

30° respecto a la perpendicular a dicha fachada). En el estudio completo, realizado para

la EMVS, se han analizado más de 50 casos de los distintos barrios.

Ejemplo 1: Calle Hortaleza. Barrio de Benavente

Del estudio específico de soleamiento realizado para este punto de la calle de Hortaleza

(Barrio de Benavente) se pueden extraer las siguientes conclusiones:

Es una calle con fachadas sureste-noroeste. Son semejantes a este caso la calle del Clavel,

la calle Costanilla de Capuchinos, la calle de San Bartolomé, la calle de Barbieri, la calle

de Pelayo, la calle de San Gregorio y la calle Libertad.

Fachada noroeste: En invierno puede recibir radiación, en las últimas plantas durante las

primeras horas de la tarde, pero con un ángulo alejado de la perpendicular a la pared,

por lo que la mayor parte de la radiación se reflejaría. Durante el verano recibirá radiación

solar en las últimas plantas durante las últimas horas de la tarde, necesitando protec-

ciones solares. Hay que considerar la posible radiación recibida por reflejos de fachadas

enfrentadas.

Fachada sureste: En las primeras horas de la mañana de los meses de noviembre, di-

ciembre y enero es posible captar la radiación solar en las dos últimas plantas. En los

meses de febrero y octubre la radiación solar puede incidir en las tres últimas plantas

en las primeras horas de la mañana. En los meses de marzo y septiembre la radiación

solar incide en todas las plantas excepto en la planta baja. En el mes de abril podemos

captar radiación solar en todas las plantas. En los meses de mayo, junio, julio y agosto la

radiación solar afecta a todas las plantas y a parte de la calle en las primeras horas de la

mañana. Debemos proteger los huecos de la fachada y la calle mediante vegetación de

hoja caduca, umbráculos, parasoles, persianas, etc.

70


Ángulos de sombra. Sureste

1-1’ 21 Diciembre. 3:45 horas de solSURESTE De 7:15 h a 11:00 hAVS (7:15)=0,0° AHS (7:15) = -18,3°AVS (11:00)=28,3° AHS (11:00) = 29,8°

2-2’ 21 Enero-noviembre. 3:50 horas de solSURESTE De 7:15 h a 11:05 hAVS (7:15)=0,0° AHS (7:15) = -17,6°AVS (11:05)=31,7° AHS (11:05) = 30,4°

3-3’ 21 febrero-octubre. 4:25 horas de solSURESTE De 6:40 h a 11:05 hAVS (6:40)=0,0° AHS (6:40) = -29,1°AVS (11:05)=39,9° AHS (11:05) = 28,2°

4-4’ 21 MARZO-SEPTIEMBRE. 3:45 horas de solSURESTE De 7:30 h a 11:15 hAVS (7:30)=19° AHS (7:30) = -29,6°AVS (11:15)=51,6° AHS (11:15) = 28°

5-5’ 21 ABRIL-AGOSTO. 3:00 horas de solSURESTE De 8:30 h a 11:30 hAVS (8:30)=39,3° AHS (8:30) = -28,4°AVS (11:30)=64° AHS (11:30) = 29,9°

6-6’ 21 MaYO-JULIO. 2:15 horas de solSURESTE De 9:15 h a 11:30 hAVS (9:15)=53,2° AHS (9:15) = -28,1°AVS (11:30)=71° AHS (11:30) = 24,8°

7-7’ 21 JUNIO 3:00 horas de solSURESTE De 9:30 h a 11:45 hAVS (9:30)=57,9° AHS (9:30) = -28,7°AVS (11:45)=75,3° AHS (11:45) = 30,7°

8 21 JUNIO Máximo avs perpendicular a paredSURESTE 10:55 hAVS (10:55) = 68,5° AHS (10:55) = 0.0°

PROTECCIÓN SOLARDebemos usar protecciones para evitar la radiación solar

CAPTACIÓN SOLARIncidencia solar < 30° respecto a la perpendicular a la fachada.No puede haber ningún elemento que obstruya la radiación solar desde la horizontal hasta este ángulo.

En el intervalo MARZO-SEPTIEMBREMARZO: Captación solarSEPTIEMBRE: Protección solar

En el intervalo ABRIL-AGOSTOABRIL: Captación solarAGOSTO: Protección solar

SITUACIÓN EN PLANTA

71


Captación solar

Protección solar

SECCIÓN A-A’

SECCIÓN A-A’

72


Ejemplo 2: Plaza de Pontejos. Barrio de Benavente

Del estudio específico de soleamiento realizado para la plaza de Pontejos (Barrio de Be-

navente) se pueden extraer las siguientes conclusiones: Plaza con las fachadas orientadas

norte–sur y este–oeste.

Fachada norte: nunca se recibirá radiación directa en invierno. En verano podría recibir

radiación, en las últimas plantas, en las primeras horas de la mañana y últimas de la tarde,

pero con un ángulo muy alejado de la perpendicular a la pared por lo que la mayor parte

de la radiación se reflejaría. Hay que considerar la posible radiación recibida por reflejos

de fachadas enfrentadas.

Fachada sur: La radiación directa es posible en todas las plantas durante todos los meses

del año (el intervalo horario de mayor aprovechamiento solar varía desde las 10:00 h a las

14:00 h, según el mes). En verano necesitaremos protección solar en toda la fachada. En

los meses de noviembre, diciembre y enero gran parte de la plaza se encuentra en sombra,

pudiendo disfrutar de la radiación solar en el espacio exterior en los meses de febrero,

marzo, abril, septiembre, octubre. En los meses de verano necesitaremos protección solar

en la plaza mediante umbráculos, vegetación de hoja caduca, etc.

Fachada este: Al ser de mayor altura que la oeste, recibirá radiación solar durante las

primeras horas de la mañana en la última planta en el mes de diciembre y en las dos

últimas plantas en los meses de noviembre y enero. En los meses de febrero y octubre

recibirán radiación solar, en las primeras horas de la mañana, todas las plantas excepto

la baja. En las primeras horas de los meses de marzo, abril, agosto y septiembre recibirán

radiación solar todas las plantas. En los meses de mayo, junio y julio la radiación directa

incidirá, en las primeras horas de la mañana, sobre toda la fachada y sobre gran parte

de la plaza. Necesitaremos protección solar en las ventanas y en la plaza mediante, por

ejemplo, vegetación de hoja caduca, persianas o parasoles.

Fachada oeste: En las primeras horas de la tarde de los meses de noviembre, diciembre y

enero es imposible la captación solar. En la última hora de la tarde de los meses de febrero

y octubre la radiación solar incide en la última planta. En los meses de abril y agosto el

sol incidirá en todas las plantas. durante la tarde de los meses de mayo, junio y julio el

sol incidirá en prácticamente toda la fachada y sobre la plaza.

Las posibilidades de captación de la radiación solar directa en los meses en los que más

la necesitamos son prácticamente nulas, mientras que necesitaremos protecciones solares

en toda la fachada y en la plaza durante los meses más calurosos.

73


Ángulos de sombra. Sur

1-1’ 21 DICIEMBRE. 4:00 horas de solDe 10:00 h a 14:00 hAVS = 23,2°AHS (10:00) = -30,0°AHS (14:00) = 30,0°

2-2’ 21 DICIEMBRE. 3:00 horas de solDe 10:30 h a 13:30 hAVS = 24,9°AHS (10:30) = -22,5°AHS (13:30) = 22,5°

3-3’ 21 ENERO-NOVIEMBRE. 3:55 horas de solDe 10:03 h a 13:57 hAVS = 26,6°AHS (10:03) = -30,0°AHS (13:57) = 30,0°

4-4’ 21 ENERO-NOVIEMBRE. 3:00 horas de solDe 10:30 h a 13:30 hAVS = 27,8°AHS (10:30) = -23,4°AHS (13:30) = 23,4°

5-5’ 21 FEBRERO-OCTUBRE. 3:25 horas de solDe 10:18 h a 13:42 hAVS = 36,6°AHS (10:18) = -30,0°AHS (13:42) = 30,0°

6-6’ 21 MARZO-SEPTIEMBRE. 2:45 horas de solDe 10:38 h a 13:22 hAVS = 49,4°AHS (10:38) = -30,0°AHS (13:22) = 30,0°

7-7’ 21 ABRIL-AGOSTO. 2:00 horas de solDe 11:00 h a 13:00 hAVS = 61,8°AHS (11:00) = -30,0°AHS (13:00) = 30,0°

8-8’ 21 MAYO-JULIO. 1:30 horas de solDe 11:15 h a 12:45 hAVS = 70,6°AHS (11:15) = -30,0°AHS (12:45) = 30,0°

9-9’ 21 JUNIO. 1:20 horas de solDe 11:20 h a 12:40 hAVS = 73,8°AHS (11:20) = -30,0°AHS (12:40) = 30,0°

10 21 JUNIO. Máximo AVS perpendicular a la pared

A las 12:00 hAVS = 73,4°AHS = 0,0°


CAPTACIÓN SOLARIncidencia solar < 30° respecto a la per-pendicular a la fachada.No puede haber ningún elemento que obstruya la radiación solar desde la hori-zontal hasta este ángulo.



SECCIÓN A-A’

SITUACIÓN EN PLANTA

74


Ángulos de sombra. Este-Oeste

1-1’ 21 DICIEMBRE. 1 minuto de solESTE a las 7:25 hAVS = 0,0° AHS = 31,3°OESTE a las 16:30 hAVS = 0,0° AHS = -31,3°

2-2’ 21 ENERO-NOVIEMBRE. 0:30 horas de solESTE de 7:23 h a 7:53 hAVS (7:23) = 1,8° AHS (7:23) = 28,9°AVS (7:53) = 7,8° AHS (7:53) = 33,9°OESTE de 16:07 h a 16:37 hAVS (16:07) = 7,8° AHS (16:07) = -33,9°AVS (16:37) = 1,8° AHS (16:37) = -28,9°

3-3’ 21 FEBRERO-OCTUBRE. 1:30 horas de solESTE de 6:40 h a 8:10 hAVS (6:40) = 0,3° AHS (6:40) = 15,0°AVS (8:10) = 18,0° AHS (8:10) = 31,1°OESTE de 15:50 h a 17:20 hAVS (15:50) = 18,0° AHS (15:50) = -31,1°AVS (17:20) = 0,3° AHS (17:20) = -15,0°

4-4’ 21 MARZO-SEPTIEMBRE. 2:30 horas de solESTE de 6:15 h a 8:45 hAVS (6:15) = 2,5° AHS (6:15) = 2,9°AVS (8:45) = 33,5° AHS (8:45) = 29,9°OESTE de 15:15 h a 17:45 hAVS (15:15) = 33,5° AHS (15:15) = -29,9°AVS (17:45) = 2,5° AHS (17:45) = -2,9°

5-5’ 21 ABRIL-AGOSTO. 4:00 horas de solESTE de 5:30 h a 9:30 hAVS (5:30) = 1,7° AHS (5:30) = -13,5°AVS (9:30) = 50,5° AHS (9:30) = 30,3°OESTE de 14:30 h a 18:30 hAVS (14:30) = 50,5° AHS (14:30) = -30,3°AVS (18:30) = 1,7° AHS (18:30) = 13,5°

6-6’ 21 MAYO-JULIO. 4:00 horas de solESTE de 6:00 h a 10:00 hAVS (6:00) = 13,3° AHS (6:00) = -15,8°AVS (10:00) = 61,0° AHS (10:00) = 28,6°OESTE de 14:00 h a 18:00 hAVS (14:00) = 61,0° AHS (14:00) = -28,6°AVS (18:00) = 13,3° AHS (18:00) = 15,8°

7-7’ 21 JUNIO. 5:15 horas de solESTE de 5:00 h a 10:15 hAVS (5:00) = 4,8° AHS (5:00) = -27,3°AVS (10:15) = 65,4° AHS (10:15) = 28,9°OESTE de 13:45 h a 19:00 hAVS (13:45) = 65,4° AHS (13:45) = -28,9°AVS (19:00) = 4,8° AHS (19:00) = 27,3°

8 21 JULIO. Máximo AVS perpendicular a la pa-redESTE a las 8:05 hAVS = 38,2° AHS = 0,0°OESTE a las 15:55 hAVS = 38,2° AHS = 0,0°


CAPTACIÓN SOLARIncidencia solar < 30° respecto a la perpen-dicular a la fachada.No puede haber ningún elemento que obs-truya la radiación solar desde la horizontal hasta este ángulo.



Captación solar. Mañana

Protección solar. Mañana

SECCIÓN B-B’

SECCIÓN B-B’

75


Ángulos de sombra. Este-Oeste

1-1’ 21 DICIEMBRE. 1 minuto de solESTE a las 7:25 hAVS = 0,0° AHS = 31,3°OESTE a las 16:30 hAVS = 0,0° AHS = -31,3°

2-2’ 21 ENERO-NOVIEMBRE. 0:30 horas de solESTE de 7:23 h a 7:53 hAVS (7:23) = 1,8° AHS (7:23) = 28,9°AVS (7:53) = 7,8° AHS (7:53) = 33,9°OESTE de 16:07 h a 16:37 hAVS (16:07) = 7,8° AHS (16:07) = -33,9°AVS (16:37) = 1,8° AHS (16:37) = -28,9°

3-3’ 21 FEBRERO-OCTUBRE. 1:30 horas de solESTE de 6:40 h a 8:10 hAVS (6:40) = 0,3° AHS (6:40) = 15,0°AVS (8:10) = 18,0° AHS (8:10) = 31,1°OESTE de 15:50 h a 17:20 hAVS (15:50) = 18,0° AHS (15:50) = -31,1°AVS (17:20) = 0,3° AHS (17:20) = -15,0°

4-4’ 21 MARZO-SEPTIEMBRE. 2:30 horas de solESTE de 6:15 h a 8:45 hAVS (6:15) = 2,5° AHS (6:15) = 2,9°AVS (8:45) = 33,5° AHS (8:45) = 29,9°OESTE de 15:15 h a 17:45 hAVS (15:15) = 33,5° AHS (15:15) = -29,9°AVS (17:45) = 2,5° AHS (17:45) = -2,9°

5-5’ 21 ABRIL-AGOSTO. 4:00 horas de solESTE de 5:30 h a 9:30 hAVS (5:30) = 1,7° AHS (5:30) = -13,5°AVS (9:30) = 50,5° AHS (9:30) = 30,3°OESTE de 14:30 h a 18:30 hAVS (14:30) = 50,5° AHS (14:30) = -30,3°AVS (18:30) = 1,7° AHS (18:30) = 13,5°

6-6’ 21 MAYO-JULIO. 4:00 horas de solESTE de 6:00 h a 10:00 hAVS (6:00) = 13,3° AHS (6:00) = -15,8°AVS (10:00) = 61,0° AHS (10:00) = 28,6°OESTE de 14:00 h a 18:00 hAVS (14:00) = 61,0° AHS (14:00) = -28,6°AVS (18:00) = 13,3° AHS (18:00) = 15,8°

7-7’ 21 JUNIO. 5:15 horas de solESTE de 5:00 h a 10:15 hAVS (5:00) = 4,8° AHS (5:00) = -27,3°AVS (10:15) = 65,4° AHS (10:15) = 28,9°OESTE de 13:45 h a 19:00 hAVS (13:45) = 65,4° AHS (13:45) = -28,9°AVS (19:00) = 4,8° AHS (19:00) = 27,3°

8 21 JULIO. Máximo AVS perpendicular a la pa-redESTE a las 8:05 hAVS = 38,2° AHS = 0,0°OESTE a las 15:55 hAVS = 38,2° AHS = 0,0°


CAPTACIÓN SOLARIncidencia solar < 30° respecto a la perpen-dicular a la fachada.No puede haber ningún elemento que obs-truya la radiación solar desde la horizontal hasta este ángulo.



Capatación solar. Tarde

Protección solar. Tarde

SECCIÓN B-B’

SECCIÓN B-B’

76


ANÁLISIS DE LAS POSIBILIDADES DE VENTILACIÓN NATURAL

Tal como se indica en la lectura de los climogramas para las condiciones de Madrid, en los

meses de verano, una de las estrategias de acondicionamiento pasivo es la ventilación

natural durante la noche. A esto se une la necesidad de permitir la ventilación higiénica

de las viviendas, que en muchos casos es insuficiente.

El régimen de vientos general, al descender a la trama urbana, se modifica sustancialmente.

Salvo en el caso de calles orientadas en la dirección de los vientos dominantes o en las

plantas más altas, el resto de las edificaciones no tienen posibilidad de utilizar las brisas

generales para su acondicionamiento. Sin embargo, sí pueden utilizarse sistemas basados

en la diferencia de temperatura entre fachadas opuestas o entre las partes bajas y altas

de las edificaciones. Para ello, las viviendas «pasantes», esto es, con huecos en fachadas

enfrentadas, tienen mejores condiciones que aquéllas con una única orientación.

La escalera es un elemento imprescindible en el sistema de ventilación natural del edificio,

ya que es un tiro vertical cerrado, y que suele estar comunicada con los patios interiores.

Para que funcione correctamente debe contar con dos aberturas: una inferior, que coincide

con la puerta de acceso al portal, y una superior, la última ventana de la caja de escalera

o un lucernario superior. El control de las dos aberturas es fundamental para el funciona-

miento del sistema.

En el caso del hueco del portal, se aprecia que en muchos de los edificios, las puertas

originales estaban diseñadas con elementos abiertos, sobre todo en la parte superior, que

permitían la entrada del aire y la consiguiente ventilación a través de escalera y patio.

Muchas rehabilitaciones y reformas posteriores, han sustituido o modificado estas aberturas

y han eliminado este sistema de acondicionamiento natural.

La recuperación de este sistema tradicional de ventilación debe tener muy en cuenta las

condiciones y la calidad del aire exterior que va a renovar el aire interior de las edificacio-

nes. Muchas de las calles de los barrios objeto del estudio tienen un tráfico intenso, que

implica unos niveles de partículas tóxicas por encima de lo recomendable. Estas partículas

se suelen depositar en las zonas más próximas al suelo. En otros casos, como calles más

estrechas, menos transitadas y con poco tráfico, la calidad del aire exterior es mejor.

Una actuación a escala urbana que controlara el acceso rodado a estos barrios solucionaría

este problema y muchos otros relacionados con la contaminación.

77


Para la ventilación del interior de la vivienda el elemento imprescindible es la ventana,

aunque existe el mismo problema descrito anteriormente. Las ventanas en los edificios

tradicionales cumplen una gran diversidad de funciones ya que son los sistemas de control

ambiental de las viviendas y su disposición tradicional contaba con elementos especializados

como son contraventanas abatibles que permitían en verano el paso del aire, impidiendo

la entrada de la radiación solar a través de las ventanas.

Este sistema de ventilación se produce por el tiro que provoca el patio interior al que

dan las viviendas. Para ello se colocaban montantes practicables en las partes superiores

de las puertas en el interior de la vivienda. En muchos casos, estos sistemas no se han

mantenido, eliminado esta posibilidad de ventilación natural.

En el caso de viviendas interiores, su propia configuración imposibilita que se produzcan

estas situaciones y requieren intervenciones de una mayor envergadura.

MATERIALES

Es importante el ahorro energético y la reducción de emisiones tanto en el funcionamiento

del edificio como en su proceso de rehabilitación. Para esto último se debe tener en cuenta

la energía incorporada en los materiales, así como su vida útil y la cantidad utilizada en

cada aplicación. Estos tres factores son los que determinarán su adecuación ambiental.

En el contexto de este trabajo, entendemos por energía incorporada toda la energía útil

necesariamente consumida para poner a pie de obra cada material requerido en la cons-

trucción del edificio.

78


Energía incorporada en materiales de construcción (kWh / kg)

Fuentes básicas Valor de referencia

Material Vázquez (2001) CBPR-UW kWh/kg MJ/kg

Acero 11 8,9-12,5 9-11 32-40

Acero reciclado 4,7 2,5-3,5 2,5-4 9-14,4

Aluminio 44-60 53-63 53-64ce 191-230

Aluminio reciclado 13-29 4-11 12-29e 43-104

Arcilla cocida (cerámica) 1,25-4,4 0,7-5,4 0,7-5,4 2,5-19

Cemento 2 2,2 2 7

Cobre 20-40ae 70-140

Hormigón 0,7 0,3-0,63 0,3-0,7 1,1-2,5

Ladrillo silicocalcáreo 0,5 0,5 1,8

Madera 0,08-0,86 0,08-0,86 0,3-3

Madera (aserrada, basta) 1,58d 5,7

Madera (tableros) 1,3-6,7 1,3-6,7 4,7-24

Plástico genérico 20-40 20-40 72-144

Poliestireno 32,5-52,5 28-52,5b 100-189

Poliuretano 33 20,6 21-33 74-119

Porcelana 7,5 7,5 27

PVC 20,7 19,4 19-22ª 70-80

Vidrio 5,3 4,4-7,3 4,4-7,3 15,8-26,3

Vidrio (en fibra) 8,4 8,4 30

Yeso 1,25 0,92-1,25b

Notas: CBPR-UW, Center for Building Performance Research, University of Wellington.

Los valores para materiales reciclados corresponden a procesos en los que se recicla toda la

cantidad de material técnicamente posible con los procedimientos actuales.

Otras fuentes: a, Alcorn & Haslam (1996). b, Mardaras & Cepeda (2004). c, Phylipsen & Alsema

(1995). d, Salomonsson & Ambrose (1996). e, Stodolsky et al. (1995).

ENERGÍA INCORPORADA EN MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

En el cuadro adjunt0 se resumen valores significativos para los materiales de construcción

más comunes. En la última columna del cuadro se especifica la «horquilla» más reco-

mendable en este momento para nuestro país.

En cualquier caso, debe recordarse que la energía incorporada no es un indicador de

«bondad ecológica», pues hasta que no se determina la cantidad de un material concreto

que es necesaria para satisfacer una determinada función, no pueden hacerse compara-

ciones (Vázquez, 2001).

Como ejemplo que ilustra esta idea, utilizaremos una actuación habitual como es com-

plementar el aislamiento necesario en cada muro y resto de los cerramientos, a fin de

79


conseguir un ahorro energético en el consumo para climatización en la vivienda. Además

de esta consideración de ahorro en la utilización del edificio cabe hacer otras considera-

ciones, en este caso respecto al ahorro energético en la fabricación de los materiales que

consiguen un mismo grado de aislamiento.

Para cumplir la normativa de ahorro energético (Código Técnico de la Edificación DB HE 1), en

Madrid (Zona D3) se debería construir con muros de transmitancia límite Ulim= 0,66 W/m2K

Cumplirían lo antedicho dos muros que tomamos como término de comparación:

- Un muro A, de ladrillo perforado, sin aislamiento, que para tener una transmitancia

menor de 0,66 W/m2 tendría que tener un espesor de 1,00 m

- Otro muro B, ½ pie de ladrillo perforado y una lámina de aislamiento de espesor 0,06 m

de EPS tipo III.

Veamos ahora el consumo energético en la manufacturación de ambos

(Mardaras & Cepeda, 2004):

- Consumo energético en manufactura de ladrillo 4,5 MJ/Kg

- Consumo energético en manufactura de EPS expandido 120 MJ/Kg

Muro A, 1,00 m de ladrillo perforado

1,00 x 1,00 x 1,00 x 1.200 Kg /m3 x 4,5 MJ/Kg = 5400 MJ

Muro B, compuesto por: 0,12 m de ladrillo perforado y 0,06 m de EPS tipo 3

(0,12 x 1,00 x 1,00 x 1.200 x 4,5 MJ/Kg /m3 )+(0,06 x 1,00 x 1,00 x 18 Kg /m3 x 120 MJ/Kg) = 877,60 MJ

Es decir, para el mismo aislamiento, se consumiría 6 veces menos energía en la fabricación

con el muro B que con el A.

En el caso de los muros que podemos encontrarnos, incluso un muro de 0,50 m de es-

pesor, con el doble de transmitancia, consumiría en su fabricación 3 veces más que el de

½ pie y aislamiento. La rehabilitación de estos muros, ya construidos, y la adecuación de

su transmitancia a valores adecuados, supone por tanto una inversión energética mucho

más rentable que su demolición y posterior nueva construcción.

Por lo tanto, es necesaria la evaluación energética de la fabricación de los materiales para

escoger las mejores soluciones.

80


MATERIALES PARA AISLAMIENTO TéRMICO

El cumplimiento estricto de los límites de las transmitancias definidas por el Código Técnico

DB HE 1, implicaría una Calificación Energética E para las viviendas. Para conseguir una

calificación superior habría que aumentar los aislamientos.

Conviene saber que:

- el certificado de Bajo Consumo Energético alemán, indispensable para conseguir algunas

subvenciones, supone unas transmitancias límite de:

0,25 W/m2K para muros de fábrica,

0,20 W/m2K para muros con entramado de madera,

0,15 W/m2K para cubiertas y 1,3 W/m2K para acristalamientos.

- el certificado Minergie suizo, exige para conseguir su sello y ayudas económicas, pres-

taciones medias que suponen transmitancias límites de:

0,20 W/m2K para muros y cubierta

1,00 W/m2K para carpintería y acristalamiento.

En el clima madrileño, no son indispensables estas exigencias, pero resultaría aconsejable

mejorar los aislamientos que el Código prevé como mínimos en al menos un 30%, lo que

en muros y cubiertas supone un incremento de gasto muy bajo con consecuencias de

elevado ahorro energético, consiguiéndose una mejor Calificación Energética (se podría

conseguir una calificación C).

En la siguiente tabla cada grupo de materiales aislantes de la misma conductividad aparece

ordenado de arriba abajo, de menos a más contaminante.

81


Aislamientos con espesores equivalentes en cm

Material Conductividad λW/m K

Espesor de aislamiento

Fibra de madera en tablero 0,080 4 6 9 11 13 17

Perlita expandida (130 Kg/m3) 0,047 3 4 5 6 8 10

EPS I (10 kg/m3) 0,046 -- -- 5 6 7 10

Lana de Vidrio I (10-18 Kg/m3) 0,044 3 4 5 6 7 9

EPS II (12 Kg/m3) 0,043 -- 4 5 6 7 9

Lana Mineral I (30-50 Kg/m3) 0,042 3 4 5 6 7 9

Corcho aglomerado UNE 5.690Celulosa en coposLana Mineral II (51-70 Kg/m2)PUR conformado IV (80 Kg/m3)

0,040 2 3 4 6 7 9

EPS III (15 Kg/m3) 0,039 2 3 4 5 6 8

Lana Mineral III (71-90 Kg/m3)Lana Mineral IV (90-120 Kg/m2)Lana Mineral V (121-150 Kg/m3)Polietileno reticulado (30 Kg/m2)

0,038 2 4 5 6 8

Lana de Vidrio II (19-30 Kg/m3) 0,037 2 3 4 5 6 8

Lana de Vidrio VI (91 Kg/m3)EPS IV (20 Kg/m3)

0,036 2 3 4 5 6 8

EPS V (25 Kg/m3) 0,035 2 3 4 5 6 8

Lana de Vidrio III (31-45 Kg/m3)EPS VI (30 Kg/m3)

0,034 3 4 5 6 7

Lana de Vidrio IV (46-65 Kg/m3)Lana de Vidrio V (66-90 Kg/m3)EPS VII (35 Kg/m3)XPS II (25 Kg/m3)

0,033 2 3 4 5 5 7

XPS V ( 33 Kg/m3)XPS III (33 Kg/m3)

0,030 2 3 3 4 5 6

XPS grisXPS IV ( 33 Kg/m3)PUR conformado, espuma III (32 Kg/m3)PUR conformado, espuma III (35 Kg/m3)PUR conformado, espuma III (40Kg/m3)PUR in situ, espuma I (35 Kg/m3)PUR in situ, espuma II (40 Kg/m3)

0,028 2

------

3

min. 3 cm*min. 3 cm*

3 4 5 6

(Aparece --- cuando no existe el espesor o no es conveniente dado el material)

*Según las recomendaciones de la Asociación Técnica del Poliuretano Aplicado (ATEPA), el espesor mínimo de aplicación es de 2 cm para cerramientos

verticales y el espesor máximo por capa aplicada es de 1,5 cm, por lo que el espesor mínimo para cumplir ambas condiciones es 3 cm).

FUENTE: Elaboración propia para este trabajo.

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MUROS DE FACHADA

FORJADOS

CUBIERTAS

MUROS DE MEDIANERÍA

PROTECCIÓN AL SOLEAMIENTO

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

83


84


SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TRADICIONALES

Para la caracterización de los sistemas constructivos predominantes en el centro de Ma-

drid se parte, en primer lugar, de los datos de los inmuebles de los siglos XVIII y XIX, para

posteriormente estudiar la descripción técnica que aparece en los tratados, normativas y

otros documentos.

Como resultado de esta investigación histórica se elaboran los siguientes cuadros a modo

de resumen. En ellos, el sistema de medida empleado en los textos originales (pulgadas y

pies) ha sido reemplazado por las unidades del sistema internacional (metros), teniendo

en cuenta que una pulgada equivale a 0,0232 m. y un pie a 0,2786 m.

Por otro lado, para la caracterización de los elementos constructivos se ha contrastado esta

información con inspecciones visuales de los edificios del centro de Madrid.

Muros de fachada

SIGLO XVIII

1747BENEITO BAILS

Planta baja

Edificios de 11-14 m Sillares robustos hasta la tercera o cuarta hilada

Edificios de 17-20 m Sillares hasta un tercio o cuarto de esta elevación o hasta el primer piso

Resto:

0,65 m de anchura de muro para una pared de altura de 5 a 6,4 m varasque hubiera de cargar suelos.

entramados o telares de madera (disminuyendo hasta 0,48 m)

cuarteles de mampostería y ladrillo

enfoscado y revoco

Se pueden realizar fachadas por dentro de ladrillo y por fuera de sillería, tomando las previsiones de tirar de 0,84 en 0,84 m de altura hiladas de sillería que abarquen todo el grueso del muro para evitar el riesgo de quiebras, dada la diferencia de asentamiento

1790VILLANUEVA

Albañilería de ladrillo y/o con cajones de mampostería

Buena cantería de hiladas llenas o de pilares enteros

Arcos y arquitrabes de lo mismo

No habla de distinciones entre plantas de pisos

Se comenzaba la construcción de las paredes de fachada por las esquinas, codillos y resaltos, partes a las que se dedicaban las mejores piedras; ángulos, alas y extremos se fortificaban, pero el revestimiento interior y el vuelo de los cuerpos de la decoración exterior disimulaban este robustecimiento.

En cuanto a las corralas [...] en sus comienzos la estructura era de estructura de entramado de madera, con los pies derechos a una distancia entre 2 y 3 m, y plementería o fábrica de ladrillo. El número de plantas no debía pasar de 2 ó 3 [...] con barandillas de ladrillo en panderete (en el periodo de transición entre los siglos XVIII y XIX se opera la sustitución de éstas por barandas de hierro)

85


Muros de fachada

SIGLO XIX

1833

Zócalo 0,84 m de cantería

RestoFábrica de ladrillo con mortero de cal y arena

Hasta imposta de la primera planta de 0,84 m

A partir de primera planta, se retalla 0,07 m por el interior en cada piso superior (en piso segundo, 0,77 m)

1892Ordenanza

«Se prohíben en absoluto las persianas llamadas de dos cuerpos que doblan sobre haces exteriores de fachada, las que se permiten han de doblar en todo el ancho de la hoja, o en mayor parte, dentro del espacio que queda entre haces exteriores»

«los vuelos de los balcones serán igual al del resto de la fachada sin exceder 1,10 m [...] los mira-dores de hierro o madera y los cuerpos salientes de piedra o fábrica que deseen, siempre que la longitud en planta del cuerpo o cuerpos volados que se construyan no excedan la mitad de la línea de la fachada y que sus aristas exteriores disten de la prolongación de las líneas de contigüidad con la finca inmediata»

«las impostas y cornisas correspondientes a estos cuerpos pueden tener 0,15 y 0,30 m de saliente sobre los cuerpos avanzados»

Salientes máximos

5 m de calle: 0,40 m 6 m de calle: 0,50 m



11 m de calle: 0,90 m

Muros de carga de interiores

SIGLO XVIII

1747BENEITO BAILS

Tabiques de yeso y cascotes (guardando los plomos de los vanos)

1790VILLANUEVA

Conveniencia de construirlos, en su totalidad, de albañilería

SIGLO XIX 1862 Con hierro o entramados de madera

Planta baja: del «marco de tercia»

Plantas principales: Tajones de sesma

Demás pisos, sucesivamente

Muros medianeros

SIGLO XVIII

Telares o entramados de madera a 1,60 m entomizados con cuerdas, con cuarteles de mampostería, adobes, ladrillos, cascote y material de derribo. «Se proponía de 0,49 a 0,56 m [...] partidarios de elevarlas a escarpa con una diferencia de unos 0,07 m y cuatro líneas menos en la pared elevada con relación a la base [...] No se permitía en ellas hacer nichos, armarios, cañones de chimenea ni cualquier otra clase de hueco»

Ch. RiegerM. Benavente

Tipos de muros y paredes

De cantería, con piedras labradas en su totalidad o por el frente

De ladrillo

De piedras en bruto que llaman mampostería «que se unen con buena colo-cación y sus vacíos se llenan con ladrillos»

De piedra o ladrillo y «solidados por medio de mampostería o de hormigón»

«muros fundibles que ocurren en los terrenos desiguales o acuosos en que se cierra la planta con varias cubas que se llenan de cal, piedras y arena»

1790VILLANUEVA

Muro de fábrica de 0,70 m a nivel de planta baja, aumentando 0,035 m a cada lado para pisos inferiores y disminuyendo para los superiores

Elevándose 0,28 m sobre la cubierta (tendidos y caballetes) y colocándoles albardillas

SIGLO XIX

Normativa para ensanche

En grupos de cada 3 casas se harán las medianeras de fábrica de ladrillo elevándose por encima de las armaduras por lo menos un metro, las demás medianerías, de tabicones de carga, hierro o madera.

Finales del siglo XIX

Se sigue construyendo con entramados de madera

SIGLO XVIII

Telares o entramados de madera a 1,60 m entomizados con cuerdas, con cuarteles de mampostería, adobes, ladrillos, cascote y material de derribo

1790VILLANUEVA

de adobes, piedra, ladrillo, cascote, derribos de otras viejas, cañas y zarzos con mezcla de barro, de cal y arena, y de yeso, con entramados de madera y sin entramados. «otro modo excelente y muy económico hay de hacerlos delgados, ligeros, iguales y a plomo, sin entramados ni tomizas, y es el de formar en unas gradillas una especie de adobes de grueso y ancho que se quiera con los escombros menudos que resultan de los derribos mezclados con masa de yeso [...] y usarlos de canto como si fuesen de ladrillo»

Cítara 0,21 a 0,28 m (comportamiento resistente)

Entramado estándar de 20 cm con medio pie y trasdosado de panderete

Tabique 0,07 a 0,14 m Panderete revocado de yeso

SIGLO XIX1892Ordenanza

«podrán construirse los pisos que al propietario convenga, siempre que el piso bajo no tenga menos de 3,60 m de altura y 3 m los demás»

Paredes: cítaras y tabiques

86


SIGLO XVIII Y XIX

Estructura

Tipologías predominantes

A la molinera: patios y corralas

Par e hilera: viviendas de doble crujía

Segunda mitad del siglo XIX se mencionan las armaduras de hierro, pero no se generaliza su uso

Elementos de cobertura

Teja

Buhardillas

1716 Se permiten buhardillas, que han de estar a plomo con las ventanas

1790Villanueva prohibe buhardillas, en los aleros propone que no exista contacto entre alero y armadurasostenidas zancas por pilarillos y jabalcones

1892

Se prohibe buhardilla vivideras a calle, pero sí en las crujías interiores cuando la altura no baje de 2,52 m. «Los espacios que resulten libre entre cubiertas no se destinarán bajo ningún concepto a viviendas, sino sólo a guardillas»se potencia, bóvedas tabicadas y peldeañeado de piedra o baldosa

Suelos

SIGLO XVIII1790VILLANUEVA

Viguetas de madera

Entrevigado

«Forjados de cascote y yeso, llenando todo el vacío entre madero y madero, de suerte que por arriba formen piso y por debajo techo»

«Los que se forjan con bovedillas, que por arriba forman piso y por debajo quedan descubiertos, así ellas como las maderas»Panderete revocado de yeso

«Los que tienen bovedillas para el piso, y por debajo tabiquillo o enlistonado para formar cielo raso»

SIGLO XIXIntroducción del acero

Viguetas metálicas en I espaciadas medio metro sujetos por medio de escuadras y gatillos de hierro a los muros. Enzoquetados

Forjados con botes de barro cocido y yeso negro

Cubiertas

87


88


PARÁMETROS PARA LA EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO TéRMICO

DE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS

Para la evaluación del comportamiento térmico de los sistemas constructivos, estos se

han clasificado en tres grupos principales: muros, forjados y cubiertas. A continuación se

definen los parámetros empleados a tal efecto.

Coeficiente de transmitancia térmica (U)

Indica el flujo de calor, en régimen estacionario, que atraviesa un elemento en la unidad

de tiempo, por la unidad de superficie y por unidad de diferencia de temperatura entre los

ambientes que limita. Indica, también, el valor de aislamiento del elemento, señalando

la cantidad de ganancias y pérdidas de calor que se producen a través del mismo. Se mide

en W/m2K, acorde con las expresiones indicadas en el Código Técnico de la Edificación.

Para el caso de los muros multicapa se emplea la siguiente expresión: U = 1 / (Rsi + 6 e/ λ +

Rse), siendo Rsi y Rse las resistencias térmicas superficiales interior y exterior respectivamente,

e el espesor de cada una de las capas y λ la conductividad térmica aparente (W/m K).

Para el cálculo de los muros heterogéneos en sentido longitudinal, se pondera la incidencia

de cada uno de los materiales que lo conforman definiendo un «nuevo material» a partir

del cual se sigue el método de cálculo indicado.

Los valores exigidos por el Código Técnico de la Edificación DB-HE-1 para el caso de Madrid

(zona D3) para los distintos sistemas constructivos son:

Sistema constructivo Transmitancia límite (W/m2 K)

Muros y cerramientos en contacto con el terreno 0,66

Suelos 0,49

Cubiertas 0,38

Amortiguamiento (fa)

Es la diferencia entre la amplitud de la onda térmica en la cara exterior y la del interior. Se

da en porcentaje respecto a la exterior, de tal forma que un amortiguamiento del 100%

indica que la onda incidente se transforma en una onda plana en el interior, es decir de

amplitud nula.

Para su cálculo se emplea la expresión: fa = 1 – e (-0,1905.b.d.1/ λ), siendo b la efusividad

térmica, esto es, la capacidad para acumular calor de un material determinado que será

mayor cuánto más alto sea este valor. Los materiales aislantes presentarán efusividades

89


muy bajas. Ésta se calcula: b = √ (ρ. Ce. λ), en la que ρ es la densidad (kg/m3); Ce es el calor

específico (kJ/kg.K) y λ es la transmitancia térmica aparente (W/mK).

Difusividad térmicaAlta

CalentamientoRápido

Baja Lento

Efusividad térmicaAlta

AcumulaciónGrande

Baja Pequeña

Fte. Neila González, F.J. La acumulación de las energías renovables (I): La inercia y la estabilidad térmica en las construc-

ciones. Cuadernos del Instituto Juan de Herrera de la Escuela de Arquitectura de Madrid. Madrid. 2000, página 21

Desfase (df):

Indica el periodo de tiempo en que la onda térmica incidente en la cara exterior tarda

en manifestarse en la cara interior. Se trata de un dato de interés ya que en condiciones

de verano en función de la composición, materiales y espesores utilizados en el muro se

puede conseguir controlar el momento del día en que las condiciones extremas exteriores

se manifestarán en el espacio interior. Se mide en horas.

El desfase de cada una de las capas que componen el elemento constructivo a analizar se

calcula según la expresión: df = (0,7269.d) / √a, calculando la difusividad (o velocidad con

la que un cuerpo aumenta su temperatura) con el calor específico en kJ/kgK,

En general, un mayor desfase va unido a una mayor amortiguación. En los cuadros que se

incluyen en este capítulo se observa que la adición de los aislamientos recomendados me-

jora la amortiguación y aumenta el desfase de los elementos constructivos originales.

Con toda esta información, a continuación se incluye un estudio más detallado de sistemas

de muros, forjados y cubiertas de los edificios del centro de Madrid.

ESTUDIO DE MUROS EXISTENTES

A pesar de la creencia generalizada de que los muros tradicionales de gran espesor fun-

cionan térmicamente de forma excepcional, esto no es del todo cierto. Como se puede

observar en las tablas adjuntas, presentan unos coeficientes de transmisión térmica que

exceden los límites de transmitancia térmica impuestos por el Código Técnico de la Edi-

ficación para el caso del centro de Madrid. Junto a estas condiciones, este tipo de muros

presentan una interesante ventaja que es su elevada inercia térmica y amortiguación, que

pueden llegar al 100% en algunos casos.

En verano, si los muros provocan el suficiente desfase de forma que el calor acumulado se

libera en las horas en las que es conveniente la ventilación porque la temperatura exterior

ha disminuido, se consigue evitar el sobrecalentamiento en el interior de las edificaciones.

90


91


De esta forma se reduce el empleo de sistemas de climatización activos, y por tanto se

disminuye el consumo energético.

Dado el amplio abanico de materiales y soluciones constructivas, los cálculos incluidos

se limitan a las combinaciones y espesores más frecuentes. En el caso de los muros de

entramado, como consecuencia de la variedad de casos existentes, no sólo en cuanto al

relleno de los entrepaños o cuarteles sino incluso por la separación entre pies derechos

y carrera-solera e incluso por la presencia o no de zapatas, tornapuntas y codales entre

otros, la simplificación atiende a los porcentajes de materiales que los conforman: madera,

yesones, cal, arena, ladrillo, piedra y cascote de ladrillo.

Para servir de ayuda a la elaboración de nuevos elementos constructivos que puedan

encontrarse, se incorpora, a modo de ejemplo, el cuadro completo de cálculo (páginas 76

y 77) y algunas de las tablas resumen de los mismos (páginas 78 a 81). En ellas se indican

las transmitancias térmicas, desfases y amortiguaciones del muro sin aislamiento y con el

aislamiento exigido por el CTE DB-HE-1.

92


ENTRAMADO 0,20 m (12% madera; 80% yeso, cal arena y ladrillo; y 8% piedra)

CAPAS DENSIDAD ASOCIADA Kg / m3

CONDUCTIVIDAD ASOCIADA W / m K

CONDUCTIVIDAD W / m K

ESPESOR m

RESISTENCIA TÉRMICAm2 K / W

(U) COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN

TÉRMICA W / m2 K

1/he Resistencia sup. Ext. 0,04

Madera de pino 72 0,02

0,93 0,20 0,22Cal y ladrillo 1.280 0,64

Piedra 200 0,27

1/hi Resistencia sup. Int. 0,13

Total 0,20 0,39 2,59

MURO LADRILLO 0,45 m

CAPAS DENSIDAD Kg / m3


ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANSMISIÓN TÉRMICA

W / m2 K


Ladrillo 2.000 1,05 0,96 0,92


Total 0,96 1,09 0,92

MURO GRANITO 0,90 m


CONDUCTIVIDADW / m K

ESPESOR m

RESISTENCIA TÉRMICA m2 K / W


W / m² K

1 /he Resistencia sup. Ext. 0,05

Granito 2.500 3,37 0,90 0,27


Total 0,90 0,46 2,16

Ejemplos de cuadro completo de cálculo

MEDIANERA: cal + entramado 0,20 m (12% madera; 80% yeso, cal arena y ladrillo; y 8% piedra) + yeso




ESPESOR m

RESISTENCIATÉRMICAm2 K / W


TÉRMICAW / m2 K


Cal 1.600 0,80 0,03 0,04


0,93 0,20 0,22Cal y ladrillo 1.280 0,64

Piedra 200 0,27

Yeso 800 0,30 0,02 0,07


Total 0,25 0,49 2,04

93


ENTRAMADO 0,20 m (12% madera; 80% yeso, cal arena y ladrillo; y 8% piedra)




ESPESOR m



TÉRMICA W / m2 K



0,93 0,20 0,22Cal y ladrillo 1.280 0,64

Piedra 200 0,27


Total 0,20 0,39 2,59

CALOR ESPECÍFICOASOCIADOkJ / Kg K

CALOR ESPECÍFICO kJ / Kg K

DIFUSIVIDAD TÉRMICA

m2 / s x10-6

EFUSIVIDADs1 / 2 w/m2 K

DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas

AMORTIGUACIÓN DE CADA CAPA

ENERGÍA AMORTIGUADA

POR CAPA

ENERGÍA QUE

TRASPASA

0,10

1,04 0,57 1.226,62 6,10 0 0,80 80% 20,0%0,88

0,06

DESFASE TOTAL 6,10 AMORTIGUACIÓN TOTAL 80,0%

MURO LADRILLO 0,45 m



ESPESOR m



W / m2 K


Ladrillo 2.000 1,05 0,96 0,92


Total 0,96 1,09 0,92



m2 / s x10-6

EFUSIVIDAD s1 / 2 w/m2 K

DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas


ENERGÍA AMORTIGUADA POR

CAPA

ENERGÍA QUE TRASPASA

0,84 0,62 1.326 28,07 0 1,00 100,0% 0,0%




m2 / s x10-6

EFUSIVIDAD s1 / 2 w/m2 K

DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas



POR CAPA


0,80 1,69 2.597 16,00 0 0,98 98,0% 2,0%


MURO GRANITO 0,90 m


CONDUCTIVIDADW / m K

ESPESOR m



W / m² K

1 /he Resistencia sup. Ext. 0,05

Granito 2.500 3,37 0,90 0,27


Total 0,90 0,46 2,16

MEDIANERA: cal + entramado 0,20 m (12% madera; 80% yeso, cal arena y ladrillo; y 8% piedra) + yeso




ESPESOR m

RESISTENCIATÉRMICAm2 K / W


TÉRMICAW / m2 K


Cal 1.600 0,80 0,03 0,04


0,93 0,20 0,22Cal y ladrillo 1.280 0,64

Piedra 200 0,27

Yeso 800 0,30 0,02 0,07


Total 0,25 0,49 2,04

CALOR ESPECÍFICOASOCIADO kJ / Kg K

CALOR ESPECÍFICOkJ / Kg K


m2 / s x10-6

EFUSIVIDADs1 / 2 w/m2 K

DESFASEhoras

DESFASE ACUMULADO

horas


ENERGÍAAMORTIGUADA

POR CAPA

ENERGÍAQUE

TRASPASA

1,10 1,10 0,45 1.187 1,03 0 0,23 23,0% 77,0%

0,10

1,04 0,57 1.227 6,10 7,13 0,80 61,2% 15,8%0,88

0,06

1,00 1,00 0,38 490 0,75 7,88 0,18 2,8% 13,0%


94


MUROS DE GRANITO

Esquema comparativo del coeficiente de transmitancia térmica de muros de granito de

diversos espesores respecto al límite máximo exigido por el Código Técnico de la Edificación

para el caso de Madrid (Ulim= 0,66 W/m2K). Todos exceden dicho valor y presentan valores

de amortiguamiento próximos al próximos al 100%.

Muro de granito 0,90 m

ESPESOR DEL AISLANTE cm

(U) TRANSMITANCIA TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)

AMORTIGUACIÓN TOTAL

Sin aislamiento 2,29 16,00 98 %

Con aislamiento cumpliendo CTE 5 0,58 16,86 98,4 %




DESFASE (h)







DESFASE(h)







DESFASE (h)




Ejemplos de tablas resumen

95


MUROS DE LADRILLO

Esquema comparativo del coeficiente de transmitancia térmica de muros de ladrillo de

diversos espesores respecto al límite máximo exigido por el Código Técnico de la Edificación

para el caso de Madrid (Ulim= 0,66 W/m2K). Todos exceden dicho valor y presentan valores

de amortiguamiento próximos al próximos al 100%.

Muro de ladrillo 0,60 m



DESFASE (h)







DESFASE (h)







DESFASE(h)



Con aislamiento cumpliendo CTE 4 0,65 11,21 95 %




DESFASE(h)



Con aislamiento cumpliendo CTE 5 0,60 7,88 87,2%

96


MUROS DE ENTRAMADO

Esquema comparativo del coeficiente de transmitancia térmica de distintas composiciones

de muros de entramado respecto al límite máximo exigido por el Código Técnico de la

Edificación para el caso de Madrid (Ulim= 0,66 W/m2K). Todos exceden dicho valor.

Muro de entramado 0,20 m (8% madera; 80% yeso, cal arena y ladrillo; y 12% piedra)



DESFASE(h)







DESFASE(h)







DESFASE(h)




Muro de entramado 0,20 m ( 20% madera y 80% cascote de ladrillo)



DESFASE(h)




97


98


Los muros de entramado presentan en los meses fríos importantes pérdidas de energía. En las termografías se aprecia

claramente las zonas del muro en las que se están produciendo mayores pérdidas de energía. Se observa también

el diferente comportamiento térmico de los elementos que componen del muro: las pérdidas son más apreciables

en las zonas de relleno que en los pies derechos y carreras de madera. Por ese motivo se han facilitado en las tablas

diferentes porcentajes de los elementos que componen el muro.

Mejora de aislamiento en muros existentes

La elección de la solución para la adecuación de cada sistema constructivo al Código Técnico

de la Edificación dependerá de sus características concretas aunque se recomienda utilizar

un espesor de aislante que permita tener un coeficiente de transmisión térmica algo menor

que el límite establecido en la normativa, pues la repercusión en el gasto de inversión es

mínima frente a la mejora del comportamiento térmico y, por tanto, del consumo.

Los datos de los cuadros con muros a los que se ha incorporado aislamiento se han obtenido

utilizando poliestireno expandido (EPS) tipo III (densidad 15 Kg/m3 y conductividad térmica

0,039 W / m K), porque se adapta a sistemas de aislamiento con soluciones tanto interiores

99


TRANSMITANCIA DE MUROS DE GRANITO

Espesor de aislamiento (en m)

Sin aislamiento

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m

0,90 2,29 1,05 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33

0,84 2,39 1,07 0,84 0,69 0,59 0,51 0,41 0,34

0,75 2,55 1,11 0,86 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34

0,70 2,65 1,12 0,87 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34

0,60 2,88 1,16 0,90 0,73 0,61 0,53 0,42 0,34

0,49 3,18 1,21 0,92 0,75 0,63 0,54 0,42 0,35

0,45 3,30 1,23 0,93 0,75 0,63 0,54 0,43 0,35

0,42 3,40 1,24 0,94 0,76 0,64 0,55 0,43 0,35

como exteriores y cuenta, en ambos casos, con Documento de Ido-

neidad Técnica. Para utilizar cualquier otro tipo de aislamiento, se

puede consultar la tabla «Aislamientos con espesores equivalentes»

en la que se determina el espesor del material aislante deseado

equivalente al empleado en el cálculo. Las preferencias y valora-

ciones de unos y otros serán acordes con su eficiencia energética

y ambiental.

A continuación se incluye la tabla resumen con los coeficientes de

transmitancia térmica según el tipo de muro y espesor de aisla-

miento. Tanto en los cálculos como en los cuadros resumen que se

adjuntan, se reflejan no sólo los aislamientos que cumplirían el

límite dictado por el Código Técnico de la Edificación para el caso

de Madrid sino también los que no llegan o lo superan.

En negrita se indica el aislamiento necesario para cumplir las exi-

gencias del Código Técnico de la Edificación mientras que en azul

muestra el aislamiento recomendado por encima de lo exigido.

Sabiendo que la transmitancia límite para el caso de Madrid es

UMlim 0,66 W/m2 K (el Mlim de la U es subíndice, el 2 de la medida

del 0,66 es superíndice)

100


TRANSMITANCIA DE MUROS DE LADRILLO (en w / m2 k)


Sin aislamiento 0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m

0,96 0,92 0,63 0,54 0,47 0,42 0,38 0,32 0,27

0,90 0,97 0,65 0,56 0,49 0,43 0,39 0,33 0,28

0,84 1,03 0,67 0,57 0,50 0,44 0,40 0,33 0,28

0,77 1,10 0,71 0,60 0,52 0,46 0,41 0,34 0,29

0,75 1,13 0,715 0,60 0,523 0,46 0,412 0,34 0,29

0,72 1,17 0,73 0,62 0,53 0,47 0,42 0,34 0,29

0,70 1,19 0,74 0,62 0,54 0,47 0,42 0,35 0,29

0,65 1,27 0,77 0,64 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30

0,63 1,30 0,78 0,65 0,56 0,49 0,43 0,35 0,30

0,60 1,35 0,80 0,66 0,57 0,49 0,44 0,36 0,30

0,56 1,42 0,82 0,68 0,58 0,50 0,45 0,36 0,31

0,48 1,59 0,88 0,72 0,61 0,52 0,46 0,37 0,31

0,45 1,67 0,90 0,73 0,62 0,53 0,47 0,38 0,32

0,42 1,75 0,92 0,75 0,63 0,54 0,47 0,38 0,32

0,36 1,95 0,98 0,78 0,65 0,56 0,49 0,39 0,33

0,35 1,99 0,98 0,79 0,65 0,56 0,49 0,39 0,33

0,30 2,19 1,03 0,82 0,68 0,58 0,501 0,399 0,33

0,28 2,29 1,05 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33

0,24 2,51 1,10 0,86 0,70 0,60 0,52 0,41 0,34

0,21 2,70 1,13 0,88 0,72 0,61 0,52 0,41 0,34

0,14 3,31 1,23 0,93 0,75 0,63 0,54 0,42 0,35

0,12 3,52 1,26 0,95 0,76 0,64 0,55 0,43 0,35

101


TRANSMITANCIA DE MUROS DE ENTRAMADO (en w / m2 k)constituidos por: 8% de madera, 80% de yeso, cal, arena, ladrillo, y 12% de piedra



0,30 2,20 1,03 0,82 0,68 0,58 0,50 0,40 0,33

0,28 2,30 1,06 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33

0,20 2,78 1,15 0,89 0,72 0,61 0,53 0,41 0,34

0,14 3,31 1,23 0,93 0,75 0,63 0,54 0,42 0,35

0,10 3,78 1,29 0,97 0,78 0,65 0,55 0,43 0,35

0,07 4,23 1,34 0,99 0,79 0,66 0,56 0,44 0,36




0,30 2,03 0,99 0,79 0,66 0,56 0,49 0,39 0,33

0,28 2,12 1,02 0,81 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33

0,20 2,59 1,11 0,87 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34

0,14 3,12 1,20 0,92 0,74 0,62 0,54 0,42 0,35

0,10 3,60 1,26 0,96 0,77 0,64 0,55 0,43 0,35

0,07 4,07 1,32 0,99 0,79 0,65 0,56 0,44 0,36




0,30 1,78 0,93 0,75 0,63 0,54 0,48 0,38 0,32

0,28 1,87 0,95 0,77 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32

0,20 2,32 1,06 0,83 0,69 0,58 0,51 0,40 0,33

0,14 2,84 1,16 0,89 0,73 0,61 0,53 0,42 0,34

0,10 3,33 1,23 0,93 0,75 0,63 0,54 0,43 0,35

0,07 3,83 1,29 0,97 0,78 0,65 0,56 0,43 0,35

TRANSMITANCIA DE MUROS DE ENTRAMADO (en w / m2 k)constituidos por: 20% de madera, 80% de cascote



0,30 0,99 0,66 0,56 0,49 0,44 0,39 0,33 0,28

0,28 1,05 0,68 0,58 0,51 0,45 0,40 0,33 0,28

0,20 1,37 0,81 0,67 0,57 0,50 0,44 0,36 0,30

0,14 1,78 0,93 0,75 0,63 0,54 0,48 0,38 0,32

0,10 2,23 1,04 0,82 0,68 0,58 0,50 0,40 0,33

0,07 2,74 1,14 0,88 0,72 0,61 0,53 0,41 0,34

102


TRANSMITANCIA DE MUROS MEDIANEROS (en w / m2 k)CONSTITUIDOS POR: revestimiento exterior de cal + entramado de distintos espesores constituidos por 8% madera, 80% yeso, cal, arena, ladrillo, 12% piedra + revestimiento interior de yeso



0,30 1,79 0,93 0,75 0,63 0,54 0,48 0,38 0,32

0,28 1,85 0,95 0,76 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32

0,20 2,16 1,02 0,81 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33

0,14 2,46 1,09 0,85 0,70 0,59 0,51 0,41 0,34

0,10 2,71 1,13 0,88 0,72 0,61 0,52 0,41 0,34

0,07 2,94 1,17 0,90 0,73 0,62 0,53 0,42 0,34




0,30 1,67 0,90 0,73 0,62 0,53 0,47 0,38 0,32

0,28 1,74 0,92 0,74 0,62 0,54 0,47 0,38 0,32

0,20 2,04 1,00 0,79 0,66 0,56 0,49 0,39 0,33

0,14 2,35 1,07 0,84 0,69 0,59 0,51 0,40 0,33

0,10 2,62 1,12 0,87 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34

0,07 2,86 1,16 0,89 0,73 0,61 0,53 0,42 0,34




0,30 1,50 0,85 0,70 0,59 0,51 0,45 0,37 0,31

0,28 1,56 0,87 0,71 0,60 0,52 0,46 0,37 0,31

0,20 1,87 0,95 0,77 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32

0,14 2,19 1,03 0,82 0,67 0,58 0,50 0,40 0,33

0,10 2,47 1,09 0,85 0,70 0,59 0,51 0,41 0,34

0,07 2,74 1,14 0,88 0,72 0,61 0,53 0,41 0,34

103


TRANSMITANCIA DE MUROS MEDIANEROS (en w / m2 k)CONSTITUIDOS POR: revestimiento exterior de cal + entramado de distintos espesores constituidos por 20% madera, 80% cascotes + revestimiento interior de yeso



0,30 0,90 0,62 0,53 0,47 0,42 0,38 0,32 0,27

0,28 0,95 0,64 0,55 0,48 0,43 0,39 0,32 0,28

0,20 1,20 0,74 0,62 0,54 0,47 0,42 0,35 0,29

0,14 1,50 0,85 0,70 0,59 0,51 0,45 0,37 0,31

0,10 1,81 0,94 0,76 0,63 0,54 0,48 0,38 0,32

0,07 2,13 1,02 0,81 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33

104


Consideraciones sobre la posición del aislamiento en los muros

Tras estudiar la influencia de la posición del aislamiento en el comportamiento térmico

de los muros en las edificaciones de los barrios estudiados, se pueden establecer las

siguientes conclusiones:

l En los muros de gran inercia térmica, no hay mucha diferencia en el comportamiento

térmico entre la colocación de aislamiento al exterior o al interior, resultado muy distinto

al encontrado en muros de menor inercia, donde las diferencias son apreciables.

l El aislamiento exterior consigue mayor retardo y más amortiguación de la onda tér-

mica exterior. Con el aislamiento al interior, el muro se comporta ligeramente mejor

en las condiciones de invierno y ligeramente peor en las de verano. Mientras que al

exterior, contrariamente, se comporta ligeramente mejor en las condiciones de verano

y ligeramente peor en las de invierno.

l En el centro de Madrid la situación es muy equilibrada dado que: al exterior, nos

encontramos con aproximadamente cinco meses que se podrían calificar de fríos y

cuatro meses de calientes; la tendencia actual es la de la elevación de las tempera-

turas; además, por el propio uso de las edificaciones, en su interior las temperaturas

aumentan.

l Si la tendencia actual de elevación de las temperaturas aumentase, la recomendación

sería a favor de la mayor efectividad de los aislamientos exteriores.

Así pues, los muros en los que la posición del aislante sería poco relevante en su com-

portamiento térmico serían:

l Muros de granito de 0,90 a 0,60 m de espesor

l Muros de ladrillo de 0,96 a 0,48 m de espesor

l Muros de entramado de 0,30 y 0,28 m de espesor

Y en los que sería recomendable el aislamiento en la cara exterior serían:

l Muros de granito de menos de 0,60 m de espesor

l Muros de ladrillo de menos de 0,48 m de espesor

l Muros de entramado de menos de 0,28 m de espesor

Por otra parte, hay que tener en cuenta que un gran número de fachadas contienen

decoraciones o están protegidas. En ellas, el aislamiento más factible se realizaría por el

interior con la colocación de un panel con aislamiento térmico de espesor adecuado al

cumplimiento del CTE DB-HE-1.

105


En este sentido, normalmente, en un edificio con estructura de muros exteriores de carga,

los muros del último o últimos pisos son los de menor espesor y por lo tanto también los

que cuentan con peores condiciones frente a la conducción de calor.

Si los aislamientos se colocan por el exterior, para mantener la verticalidad del plano,

bastaría con verificar el aislamiento necesario para complementar el cerramiento existente

en el último piso, y mantenerlo en todos; con ello siempre se cumpliría lo exigible en los

pisos inferiores.

En el caso de los muros de entramado y medianeros, la diferencia de grosor de aislamiento

para completar los muros más anchos y más estrechos (del mismo tipo) no suele ser mayor

de 1 cm, con lo que este consejo no supone un exceso desmesurado.

Como puede apreciarse en el inmueble ubicado a la izquierda de la imagen, los muros mediane-

ros al descubierto tratados con aislamiento, aunque sean mínimo, mejoran significativamente su

comportamiento energético

106


107


ESTUDIOS DE CUBIERTAS EXISTENTES

En este estudio se han tomado como modelos de partida los tipos tradicionales de cubiertas

planas e inclinadas. No se han tenido en cuenta las alteraciones introducidas con poste-

rioridad, dada su amplitud y que dichas modificaciones no afectan sólo al funcionamiento

del elemento constructivo sino también a los materiales y soluciones que las integran.

La metodología que se ha empleado en la elaboración de los cálculos es la planteada

por el Código Técnico de la Edificación, en la que la diferencia de temperaturas absolutas

varía según se considere el elemento en contacto con el exterior o con un espacio «no

habitable».

En caso de que el elemento constructivo se encuentre en contacto con un espacio adya-

cente no habitable, la normativa proporciona un coeficiente de reducción de temperatura

(b) establecido a partir de la relación Aiu/Aue y de la existencia de aislamiento en cada

una de las superficies (tabla E.6 del CTE DB-HE-1). En nuestro caso, se ha considerado la

inexistencia de aislamiento, y después de una comprobación realizada en un edificio tipo,

una relación Aiu/Aue comprendida entre 1,00-1,25, tanto para las cubiertas inclinadas como

para las planas. De no coincidir con este intervalo, sería preciso modificar los cálculos y

adaptarlos al caso concreto que nos ocupe.

En las páginas siguientes se adjuntan, a modo de ejemplo, varios cuadros de cálculo y

tablas resumen de los mismos, en las que se indica el espesor de aislamiento necesario

para el cumplimiento del CTE DB-HE-1, así como el desfase y la amortiguación de cada

uno de los tipos.

108


Cubierta inclinada sin ventilar con pendiente 30°, falso techo inclinado y bajo cubierta habitable


CONDUCTIVIDAD w / m K

ESPESOR m

(R) COEFICIENTE DE TRANSMI-

TANCIA TÉRMICA m² K / W

(Uc) COEFICI-ENTE DE TRANS-MISIÓN TÉRMICA

W / m² K

(b) COEFICIENTE DE REDUCCIÓN TEMPERATURA

(U) TRANSMI-TANCIA TÉRMICA

RESULTANTE W / m² K

1/he Resistencia sup. Ext. Vertical

0,04

Teja 1.900 0,90 0,01 0,01

Mortero de Cal y Arena 1.600 0,87 0,02 0,02

Ripia de pino 500 0,14 0,01 0,07

Cámara de aire 1 1,88 0,30 0,16

Cañizo = madera ligera 200 0,06 0,01 0,16

Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03

1/hi Resistencia sup. Int. Vertical

0,10

Total 0,36 0,60 1,68 1,680

Cubierta inclinada ligeramente ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable»



ESPESOR m




W / m² K




1/hi Resistencia sup.espac no habit

0,1

Teja 1.900 0,90 0,01

Mortero de Cal y Arena 1.600 0,87 0,02

Ripia de pino 500 0,14 0,01

Cámara de aire 1 12,50 2


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


0,1

Total 2,06 0,39 2,57 0,65 1,67

Cubierta inclinada muy ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable»



ESPESOR m




W / m² K



RESULTANTE W/m² K


0,10


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,02 0,39 2,57 0,79 2,03

Ejemplos de cuadro completo de cálculos

109


Cubierta inclinada sin ventilar con pendiente 30°, falso techo inclinado y bajo cubierta habitable



ESPESOR m




W / m² K




1/he Resistencia sup. Ext. Vertical

0,04

Teja 1.900 0,90 0,01 0,01

Mortero de Cal y Arena 1.600 0,87 0,02 0,02

Ripia de pino 500 0,14 0,01 0,07

Cámara de aire 1 1,88 0,30 0,16


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03

1/hi Resistencia sup. Int. Vertical

0,10

Total 0,36 0,60 1,68 1,680

Cubierta inclinada ligeramente ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable»



ESPESOR m




W / m² K





0,1

Teja 1.900 0,90 0,01

Mortero de Cal y Arena 1.600 0,87 0,02

Ripia de pino 500 0,14 0,01

Cámara de aire 1 12,50 2


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


0,1

Total 2,06 0,39 2,57 0,65 1,67

Cubierta inclinada muy ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable»



ESPESOR m




W / m² K



RESULTANTE W/m² K


0,10


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,02 0,39 2,57 0,79 2,03



m2 / s x10-6

EFUSIVIDAD s1 / 2 w / m2 K

DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas



POR CAPA


0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 1856,44 44 0,16 1,70 0,04 2,7% 64,2%

1,61 0,20 144 0,52 2,22 0,13 8,1% 56,1%

1,00 0,38 490 0,38 2,60 0,09 5,2% 50,9%




m2 / s x10-6


DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas



POR CAPA


0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 12376,24 112 0,41 1,96 0,10 6,8% 60,1%

1,61 0,20 144 0,52 2,48 0,13 7,6% 52,5%

1,00 0,38 490 0,38 2,85 0,09 4,9% 47,6%




m2 / s x10-6


DESFASE horas

DESFASE ACUMULADO

horas



POR CAPA


1,61 0,20 144 0,52 0 0,13 13,0% 87,0%

1,00 0,38 490 0,38 0,89 0,09 8,1% 78,9%


110



Cubiertas inclinadas

Esquema comparativo del coeficiente de transmitancia térmica de distintas soluciones de

cubierta inclinada respecto al límite máximo exigido por el Código Técnico de la Edificación

para el caso de Madrid (Ulim = 0,38 W/m2 K). Todas exceden dicho valor.

a Cubierta inclinada sin ventilar con pendiente 30°, falso techo inclinado y bajo cubierta habitable

ESPESOR DEL AISLANTE

cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE horas


Sin aislamiento 1,68 2,60 49,1%


b Cubierta inclinada ligeramente ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable» (coef. de reducción de temperatura: 0,65)


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASEhoras




c Cubierta inclinada muy ventilada con pendiente 30° con falso techo horizontal a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable» (coef. de reducción de temperatura: 0,79)


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASEhoras




111


Cubiertas planas

Esquema comparativo del coeficiente de transmitancia térmica de distintas soluciones de

cubierta plana respecto al límite máximo exigido por el Código Técnico de la Edificación

para el caso de Madrid (Ulim= 0,38 W/m2K). Todas exceden dicho valor.

d Cubierta plana sin ventilar con pendiente 3° con cámara de aire


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE horas




e Cubierta plana ligeramente ventilada con pendiente 3° con cámara de aire a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable» (coef. de reducción de temperatura: 0,65)


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE horas




f Cubierta plana muy ventilada con pendiente 3° con cámara de aire a modo de «partición interior en contacto con espacio no habitable» (coef. de reducción de temperatura: 0,79)


cm

(U)TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE horas




112


MEJORA DE AISLAMIENTO EN CUBIERTAS EXISTENTES

Las cubiertas inclinadas tradicionales que tienen falso techo interior presentan un mejor

comportamiento ya que este elemento sirve para amortiguar o atemperar las variaciones

de temperatura del exterior. En las cubiertas planas todas las capas actúan en conjunto, y

se dispone además de un forjado que permite contar con cierta inercia térmica.

Según los datos obtenidos, podemos destacar un mejor comportamiento térmico de las

cubiertas ligeramente ventiladas frente a las no ventiladas o a las muy ventiladas. La

ventaja de contar con una cámara entre el material de cobertura y las capas de separación

con el espacio interior, es que, en épocas calurosas, dicha ventilación permite reducir y

moderar la transmisión al interior de la temperatura que alcance el material de cobertura.

En invierno funciona como espacio colchón amortiguando el salto térmico entre exterior

e interior.

Se incluye a continuación varias tablas resumen de las cubiertas inclinadas y planas con los

coeficientes de transmitancia térmica, en W / m2 K según el tipo de cubierta y espesor de

aislamiento. Los cálculos se han realizado incorporando poliestireno expandido tipo III.

En negrita se indica el aislamiento necesario para cumplir las exigencias del Código Técnico

de la Edificación mientras que en azul muestra el aislamiento recomendado por encima

de lo exigido. Sabiendo que la transmitancia límite de cubiertas para el caso de Madrid

es (Uclim:0,38 W/m2 K)

113


CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA CONSTITUIDA POR: teja cerámica tomada con mortero de cemento/cal y tabla ripia (en W/m2 K)

Sin aislamiento

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Idem 3,77 1,16 0,86 0,69 0,57 0,49 0,38 0,31 0,26

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar + falso techo de cañizo

1,60 0,88 0,72 0,61 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm ligeram. ventilada + falso techo de cañizo

1,83 0,95 0,76 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32 0,28

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar + escayola

2,14 1,02 0,81 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33 0,28

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm ligeram. ventilada + escayola

2,58 1,11 0,87 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34 0,29

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA CONSTITUIDA POP: placa asafáltica clavada sobre tabla ripia (en W/m2 K)

Sin aislamiento

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Idem con cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar 2,11 1,01 0,80 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33 0,28

Idem con cámara de aire ≥ 5 cm ligeramente ventilada

2,53 1,10 0,86 0,70 0,60 0,52 0,41 0,34 0,29

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA CONSTITUIDA POR: teja cerámica tomada con mortero de cemento/cal sobre placa asfáltica clavada sobre tabla ripia (en W/m2 K)

Sin aislamiento

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Idem con cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar 2,00 0,99 0,79 0,66 0,56 0,49 0,39 0,33 0,28

Idem con cámara de aire ≥ 5 cm ligeramente ventilada

2,38 1,07 0,84 0,69 0,59 0,51 0,40 0,34 0,29

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA SIN VENTILAR CONSTITUIDA POR: cobertura (despreciando su resistencia térmica) clavada sobre tabla ripia (en W/m2 K)

Sin aislamiento

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m o 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Idem 4,17 1,33 0,99 0,79 0,66 0,56 0,44 0,36 0,30

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar + falso techo de cañizo

1,68 0,90 0,73 0,62 0,53 0,47 0,38 0,32 0,27

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm ligeram. ventilada + falso techo de cañizo

1,92 0,97 0,78 0,65 0,56 0,49 0,39 0,32 0,28

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm sin ventilar + escayola

2,26 1,05 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33 0,28

Idem + cámara de aire ≥ 5 cm ligeram. ventilada + escayola

2,77 1,14 0,88 0,72 0,61 0,53 0,41 0,34 0,29

Cubiertas inclinadas

114


CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA LIGERAMENTE VENTILADA, considerando «partición interior en contacto con espacio no habitables» mediante falso techo de cañizo, con AIU / AUE distintos (en W/m2 K)

Aiu / Aue Sinaislamiento

0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25

Coeficiente b = 0,99 (Caso 1. No aislado ue - aislado iu) 2,54 1,10 0,85 0,70 0,59 0,51 0,41 0,34 0,29

Coeficiente b = 0,94 (Caso 1. No aislado ue - no aislado iu) 2,41 1,04 0,81 0,66 0,56 0,49 0,39 0,32 0,27

Coeficiente b = 0,91 (Caso 1. Aislado ue - no aislado iu) 2,34 1,01 0,79 0,64 0,54 0,47 0,37 0,31 0,26

0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA MUY VENTILADA, considerando «partición interior en contacto con espacio no habitables» mediante falso techo de cañizo, con AIU / AUE distintos (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




115


CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA LIGERAMENTE VENTILADA, considerando «partición interior en contacto con espacio no habitables» mediante falso techo de escayola, con AIU / AUE distintos (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA MUY VENTILADA, considerando «partición interior en contacto con espacio no habitables» mediante falso techo de escayola, con AIU / AUE distintos (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




116


CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: baldosín cerámico tomado con mortero de cemento/cal, relleno equivalente a hormigón de pendiente, forjado de madera (datos según programa lider del CTE) y capa de yeso denso (en W/m2 K)

Sin aislamiento 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,54 0,86 0,70 0,60 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,66 0,90 0,73 0,61 0,53 0,47 0,38 0,32 0,27

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,77 0,93 0,75 0,63 0,54 0,48 0,38 0,32 0,27

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,87 0,96 0,77 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32 0,28

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,96 0,98 0,78 0,65 0,56 0,49 0,39 0,33 0,28

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: cobertura (despreciable en el cálculo) sobre tabla ripia, cámara de aire ≥ 5 sin ventilar, forjado de madera y capa de yeso denso(en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,25 0,76 0,64 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30 0,26

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,34 0,79 0,66 0,56 0,49 0,44 0,36 0,30 0,26

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,41 0,82 0,68 0,58 0,50 0,44 0,36 0,31 0,26

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,47 0,84 0,69 0,59 0,51 0,45 0,37 0,31 0,27

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,52 0,85 0,70 0,59 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: cobertura (despreciable en el cálculo) sobre rasillón cerámico, cámara de aire ≥ 5 sin ventilar, forjado de madera y capa de yeso denso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,08 0,70 0,59 0,51 0,45 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,14 0,72 0,61 0,53 0,46 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,20 0,74 0,62 0,54 0,47 0,42 0,35 0,29 0,26

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,24 0,76 0,63 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30 0,26

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,28 0,77 0,64 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30 0,26

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: baldosín cerámico tomado con mortero de cemento/cal sobre tabla ripia, cámara de aire ≥ 2 sin ventilar, forjado de madera (datos según programa lider del CTE) y capa de yeso denso (en W/m2 K)

Espesor del aislamiento (m) Sin aislamiento 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,21 0,75 0,63 0,54 0,47 0,42 0,35 0,30 0,26

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,29 0,78 0,65 0,56 0,49 0,43 0,35 0,30 0,26

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,36 0,80 0,66 0,57 0,50 0,44 0,36 0,30 0,26

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,42 0,82 0,68 0,58 0,50 0,45 0,36 0,31 0,26

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,46 0,84 0,69 0,59 0,51 0,45 0,37 0,31 0,27

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: baldosín cerámico tomado con mortero de cemento/cal sobre tabla ripia, cámara de aire ≥ 2 ligeramente ventilada, forjado de madera (datos según programa lider del CTE) y capa de yeso denso (en W/m2 K)

Espesor del aislamiento (m) Sin aislamiento 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,34 0,80 0,66 0,57 0,49 0,44 0,36 0,30 0,26

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,44 0,83 0,68 0,58 0,51 0,45 0,36 0,31 0,27

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,52 0,86 0,70 0,59 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,60 0,88 0,72 0,61 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,66 0,90 0,73 0,61 0,53 0,47 0,38 0,32 0,27

Cubiertas planas

117


CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA constituida por: cobertura y soporte (resistencia térmica despreciable), cámara de aire ≥ 2 muy ventilada, forjado de madera (datos según programa lider del CTE) y capa de yeso denso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,86 0,95 0,76 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32 0,28

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 2,05 1,00 0,79 0,66 0,56 0,49 0,39 0,33 0,28

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 2,22 1,04 0,82 0,68 0,58 0,50 0,40 0,33 0,28

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 2,37 1,07 0,84 0,69 0,59 0,51 0,40 0,33 0,29

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 2,52 1,10 0,86 0,70 0,60 0,52 0,41 0,34 0,29

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA LIGERAMENTE VENTILADA, considerando «partición interior con espacio no habitable» mediante falso techo de cañizo (en W/m2 K)

Aiu / Aue Sin aislamiento 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

0,75 ≤ 1,00 Coeficiente b = 0,94 (Caso 1. No aislado ue - aislado iu)

2,41 1,04 0,81 0,66 0,56 0,49 0,39 0,32 0,27

Coeficiente b = 0,70 (Caso 1. No aislado ue - no aislado iu)

1,80 0,78 0,60 0,50 0,42 0,36 0,29 0,24 0,20

Coeficiente b = 0,59 (Caso 1. Aislado ue - no aislado iu)

1,51 0,65 0,51 0,42 0,35 0,31 0,24 0,20 0,17

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA MUY VENTILADA, considerando «partición interior con espacio no habitable» mediante falso techo de cañizo (en W/m2 K)



2,49 1,08 0,84 0,69 0,58 0,50 0,40 0,33 0,28


2,13 0,92 0,72 0,59 0,50 0,43 0,34 0,28 0,24


2,03 0,88 0,68 0,56 0,47 0,41 0,32 0,27 0,23

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA LIGERAMENTE VENTILADA, considerando «partición interior con espacio no habitable» mediante falso techo de escayola (en W/m2 K)



3,90 1,25 0,93 0,74 0,62 0,53 0,41 0,34 0,28


2,91 0,93 0,67 0,53 0,44 0,38 0,29 0,25 0,21


2,45 0,78 0,58 0,47 0,39 0,33 0,26 0,21 0,18

CUBIERTAS CON ESTRUCTURA DE MADERA MUY VENTILADA, considerando «partición interior con espacio no habitable» mediante falso techo de escayola (en W/m2 K)



4,03 1,29 0,96 0,77 0,64 0,55 0,42 0,35 0,29


3,44 1,10 0,79 0,63 0,52 0,45 0,35 0,30 0,25


3,28 1,05 0,78 0,62 0,52 0,44 0,35 0,28 0,24

118


Consideraciones sobre la posición de los aislantes en las cubiertas

En el caso de cubiertas poco ventiladas o con bajo cubierta aprovechado (trastero u otros), si

ésta necesita reparaciones o retejados en una superficie extensa, el mejor modo de aislar es

sustituyendo la tabla ripia por un sistema compacto con aislamiento incorporado colocado

sobre la estructura de cubierta. Si no necesita intervención alguna, se recomienda adosar

una placa o lámina aislante por el interior del tablero teniendo en cuenta que

- si se realiza entre los pares y éstos son de madera, los puentes térmicos producidos

por el canto de las viguetas no serían relevantes

- si los pares son metálicos, el aislamiento debería de hacerse continuo por debajo de

los mismos, para evitar puentes térmicos.

En el caso de cubiertas muy ventiladas, con bajo cubierta no habitable y falso techo ho-

rizontal sobre habitaciones vivideras, independientemente del estado de la cubierta, se

puede aislar colocando una manta o placas aislantes sobre el falso techo o forjado no

vividero, cuidando que se solapen o aseguren la uniones de las juntas, de tal modo que

no aparezcan puntos de menor resistencia térmica.

119


ESTUDIO DE SUELOS EXISTENTES

Al igual que con los muros de entramado, se definen unos tipos constructivos tradicionales

clasificándolos según el contenido de madera-yesones así como el material de solado:

madera y baldosa de barro. Dada la amplitud de la casuística generada por las alteraciones

introducidas, éstas no se consideran en el estudio realizado.

Una observación importante es que mientras en la mayoría de las edificaciones modernas

los forjados constituyen un puente térmico; en las antiguas, al ser los elementos estruc-

turales de madera, no existe este problema como se puede observar en las termografías

siguientes.

En las termografías pueden compararse los edificios con estructura y forjados de hormigón, en los que aparece el

puente térmico creado por el plano del forjado entre pisos, con los que tienen muro de carga y vigas de madera, en

los que no existe puente térmico.

En muchos de los edificios del centro de Madrid, la altura de piso es elevada, y como se aprecia en la termografía, el

aire interior tiende a estratificarse, acumulándose el más caliente en la parte alta de las habitaciones. Por este motivo,

es importante que los capialzados de las persianas estén convenientemente aislados.

La metodología que se ha empleado en la elaboración de los cálculos es la planteada por

el Código Técnico de la Edificación, considerando el flujo descendente y contacto con el

exterior (tipos a) o con un local no calefactado (tipos b). Con motivo de servir de ayuda para

la elaboración de nuevos elementos constructivos que puedan encontrarse, se incorporan

varios cuadros completos de cálculo y algunas de las tablas resumen de los mismos, en las

que se indica el espesor de aislamiento necesario para el cumplimiento del CTE DB-HE-1

así como el desfase y la amortiguación de cada uno de los tipos.

120


Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 60% yesones, cal y la-drillo y 40% madera + Cielo raso


CONDUCTIVIDAD W/ m K

ESPESOR m

RESISTENCIA TÉRMICA m2 K /W

(U) COEFICIENTE DE TRANSMI-SIÓN TÉRMICA W / m² K

1/hi Resistencia sup. Ext 0,04

Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


Yesones, cal y ladrillo (60%) 9600,54 0,15 0,28

Madera de viguetas (40%) 240

Mortero de cal y arena (60%) 9600,57 0,03 0,05

Rastreles de pino (40%) 200

Tarima = madera pesada 700 0,17 0,01 0,06


Total 0,21 0,79 1,27

Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 70% yesones, cal y ladrillo y 30% madera + Cielo raso



ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANSMIS-IÓN TÉRMICA W / m² K


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


Yesones, cal y ladrillo (70%) 1.1200,61 0,15 0,25






Total 0,21 0,76 1,32

Flujo descendente y separación con local no calefactado. Baldosas de barro + mortero + 60% yesones, cal y ladrillo y 40% madera + Cielo raso



ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANS-MISIÓN TÉRMICA W / m² K

1/hi Resistencia sup.no calef. 0,17

Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03




Mortero de cal y arena 1.600 0,87 0,02 0,03

Baldosas de barro 1.900 0,90 0,02 0,02


Total 0,21 0,86 1,17

Ejemplos de cuadro completo de cálculo

121


Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 60% yesones, cal y la-drillo y 40% madera + Cielo raso



ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANSMI-SIÓN TÉRMICA W / m² K


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03








Total 0,21 0,79 1,27

CALOR ESPECÍ-FICO kJ / Kg K

DIFUSIVIDAD TÉRMICA m2 / s x10-6

EFUSIVIDAD s1/2 w/m2 K

DESFASE horas

DESFASE ACU-MULADO horas


ENERGÍA AMOR-TIGUADA POR CAPA


1,00 0,38 489,90 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 143,55 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,30 0,35 919,57 5,89 6,79 0,78 62,3% 17,2%

1,30 0,38 931,80 1,12 7,91 0,25 4,4% 12,8%

1,61 0,15 442,83 0,59 8,50 0,14 1,8% 11,0%


Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 70% yesones, cal y ladrillo y 30% madera + Cielo raso



ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANSMIS-IÓN TÉRMICA W / m² K


Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03


Yesones, cal y ladrillo (70%) 1.1200,61 0,15 0,25






Total 0,21 0,76 1,32




DESFASE horas





1,00 0,38 489,90 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 143,55 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,25 0,37 992,96 5,68 6,57 0,77 61,4% 18,2%

1,30 0,38 931,80 1,12 7,70 0,25 4,6% 13,6%

1,61 0,15 442,83 0,59 8,28 0,14 1,9% 11,6%


Flujo descendente y separación con local no calefactado. Baldosas de barro + mortero + 60% yesones, cal y ladrillo y 40% madera + Cielo raso



ESPESOR m


(U) COEFICIENTE DE TRANS-MISIÓN TÉRMICA W / m² K

1/hi Resistencia sup.no calef. 0,17

Yeso denso 800 0,30 0,01 0,03




Mortero de cal y arena 1.600 0,87 0,02 0,03

Baldosas de barro 1.900 0,90 0,02 0,02


Total 0,21 0,86 1,17




DESFASE horas





1,00 0,38 490 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 144 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,30 0,35 919,57 5,89 6,79 0,78 62,3% 17,2%

1,10 0,49 1.237 0,79 7,57 0,19 3,2% 14,0%

0,90 0,53 1.241 0,64 8,21 0,15 2,1% 11,9%


122


Todos los suelos en contacto con el ambiente exterior exceden los valores límite de trans-

mitancia térmica impuestos por el Código Técnico de la Edificación para la zona de Madrid

(Ulim = 0,49 W /m2 K).

a Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 60% yesones, cal y ladrillo y 40% madera + Cielo raso


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)




b Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 70% yesones, cal y ladrillo y 30% madera + Cielo raso


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)




c Flujo descendente y separación con exterior. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 80% yesones, cal y ladrillo y 20% madera + Cielo raso


cm

(U)TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)





Suelos en contacto con el exterior y pavimento de madera

123


Suelos en contacto con locales no calefactados y pavimento de madera

Todos los suelos en contacto con un local no calefactado exceden los valores límite de

transmitancia térmica impuestos por el Código Técnico de la Edificación para la zona de

Madrid (Ulim = 0,49 W / m2 K).

d Flujo descendente y separación con local no calefactado. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 60% yesones, cal y ladrillo y 40% madera + Cielo raso


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)




e Flujo descendente y separación con local no calefactado. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 70% yesones, cal y ladrillo y 30% madera + Cielo raso


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)




f Flujo descendente y separación con local no calefactado. Tarima + Rastreles 40% y mortero 60% + 80% yesones, cal y ladrillo y 20% madera + Cielo raso


cm

(U) TRANSMITANCIA

TÉRMICA W / m² K

DESFASE (h)




124


Mejora de aislamiento en suelos existentes

En los suelos que separan ambientes calefactados y donde sea posible la captación solar

directa (ver soleamiento) es preferible mantener pavimentos con capacidad de acumu-

lación térmica (cerámicos, gres, hidráulicos,...) frente a otras soluciones con materiales

aislantes (madera).

A continuación se incluye la tabla resumen con los coeficientes de transmitancia térmica,

en W / m2 K, según el tipo de suelo y espesor de aislamiento. Los cálculos se han realizado

con el poliestireno expandido tipo III.

En negrita se indica el aislamiento necesario para cumplir las exigencias del Código Técnico

de la Edificación mientras que en azul muestra el aislamiento recomendado por encima

de lo exigido. Sabiendo que la transmitancia límite de suelos, para el caso de Madrid, es

de 0,49 W/m2 K

125


Consideraciones sobre la posición de los aislantes en los suelos

Dadas las dificultades para intervenir en la parte superior del forjado así como la elevada

altura de los techos en este tipo de edificaciones y la escasa inercia térmica de los ele-

mento constructivos, se recomienda que la colocación del aislamiento térmico se realice

adherido a la parte inferior del mismo. Se recomienda, además, la eliminación de los falsos

techos de escayola, ya que pueden actuar como bolsas de aire caliente, empeorando las

condiciones en el interior de la edificación en los meses de calor.

Suelos separados del exterior

SUELOS CONSTITUIDOS POR: tarima sobre rastreles (40% madera, 60% mortero), forjado de madera (% diversos) y cielo raso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,14 0,72 0,61 0,53 0,46 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,21 0,75 0,63 0,54 0,47 0,42 0,35 0,30 0,26

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,27 0,77 0,64 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30 0,26

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,32 0,79 0,66 0,56 0,49 0,44 0,36 0,30 0,26

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,36 0,80 0,67 0,57 0,50 0,44 0,36 0,30 0,26

SUELOS CONSTITUIDOS POR: cerámica sobre mortero de cal y arena, forjado de madera (% diversos) y cielo raso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,23 0,75 0,63 0,54 0,48 0,42 0,35 0,30 0,26

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,31 0,78 0,65 0,56 0,49 0,43 0,36 0,30 0,26

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,38 0,81 0,67 0,57 0,50 0,44 0,36 0,30 0,26

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,43 0,83 0,68 0,58 0,51 0,45 0,36 0,31 0,26

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,49 0,84 0,69 0,59 0,51 0,45 0,37 0,31 0,27

Suelos en contacto con locales no calefactados

SUELOS CONSTITUIDOS POR: tarima sobre rastreles (40% madera, 60% mortero) forjado de madera (% diversos) y cielo raso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,00 0,66 0,56 0,49 0,44 0,39 0,33 0,28 0,25

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,05 0,68 0,58 0,50 0,45 0,40 0,33 0,28 0,25

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,09 0,70 0,59 0,51 0,45 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,13 0,71 0,60 0,52 0,46 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,16 0,73 0,61 0,53 0,47 0,42 0,34 0,29 0,25

SUELOS CONSTITUIDOS POR: cerámica sobre mortero de cal y arena, forjado de madera (% diversos) y cielo raso (en W/m2 K)


Forjado (40%Y, 60%M) + idem 1,06 0,69 0,58 0,51 0,45 0,40 0,33 0,28 0,25

Forjado (50%Y, 50%M) + Idem 1,12 0,71 0,60 0,52 0,46 0,41 0,34 0,29 0,25

Forjado (60%Y, 40%M) + Idem 1,17 0,73 0,61 0,53 0,47 0,42 0,34 0,29 0,25

Forjado (70%Y, 30%M) + idem 1,21 0,75 0,63 0,54 0,47 0,42 0,35 0,29 0,26

Forjado (80%Y, 20%M) + idem 1,25 0,76 0,64 0,55 0,48 0,43 0,35 0,30 0,26

126


ESTUDIO DE HUECOS EXISTENTES

Las exigencias del CTE DB-HE-1 referidas a los huecos para la zona de Madrid, son diferentes

según las orientaciones y el porcentaje de huecos respecto a las fachadas.

La proporción de huecos más habituales en el Centro oscila entre el 20% al 40% y los

límites de transmitancia de los huecos oscilarían entre 3,5 W/m2K y 2,1 W/m2K.

También se debería tener en cuenta, que la anchura de las calles hace que las plantas

bajas no reciban radiación en invierno, independientemente de su orientación, como se

ha comentado al hablar del soleamiento, por lo que habría que tratarlas como orientadas

al norte.

Para mejorar el comportamiento térmico de las ventanas y huecos de fachada se propone

actuar de forma diferente sobre cada uno de sus elementos:

Elementos de protección

Es fundamental recuperar los sistemas tradicionales de ventilación y protección de las ven-

tanas (persianas, fraileros y contraventanas), manteniendo aquellos que estén en buenas

condiciones mediante las reparaciones y restauraciones que fueran necesarias.

En los de madera será necesario, en muchos, casos ajustar las carpinterías y corregir el

deterioro de la pintura.

En los fraileros metálicos se recomienda pintar con colores claros para evitar el calenta-

miento de la chapa.

Únicamente se sustituirán aquellos elementos que se encuentren deteriorados de forma

irreversible.

Los elementos que pueden parecer poco efectivos, como persianas exteriores ligeras, tienen pérdidas en los bordes

al no ser estancas, pero resultan interesantes porque evitan el movimiento del aire frío sobre el vidrio en invierno, y

en verano crean una cámara ventilada en sombra al tenderse sobre la barandilla.

127


Carpinterías

Las carpinterías de madera existentes tienen unas condiciones térmicas interesantes por

su bajo coeficiente de transmisión de calor.

En todos aquellos casos en que sea posible se recomienda restaurarlas, ajustarlas, aña-

dir los tapajuntas que sean necesarios para evitar las infiltraciones de aire y adecuar los

junquillos para permitir vidrios dobles.

En los casos en que no sea posible la restauración, se recomienda la sustitución por

carpinterías modernas, que se deben elegir en función del tipo edificio, su orientación

y composición formal. Los cuadros siguientes recogen las características de los tipos de

carpinterías más habituales, así como las limitaciones que marca el Código Técnico de la

Edificación.

Hay que señalar la importancia de la relación entre la superficie entre la carpintería y el

hueco en el que se ubica, ya que dependiendo del material y del tamaño del hueco, en

la ventanas más pequeñas la carpintería puede representar hasta un 60% si se hace de

PVC, con las consiguientes pérdidas de luz.

En los análisis termográficos realizados se puede apreciar la estratificación del calor en el

interior de las habitaciones, y la importancia de aislar convenientemente los capialzados

de las persianas, elementos muy permeables al frío y al calor, y que por su posición, en las

partes altas, hacen que las pérdidas de calor sean determinantes en caso de calefacciones

por radiadores o sistemas que actúen por aire caliente y convección.

Exigencias del Código Técnico para la zona climática D3, para huecos, correspondiente al centro de Madrid

Transmitancia límite de huecos (1) UHlim W/m2 K Factor solar modificado límite de huecos FHlim

Baja carga interna Alta carga interna

% Huecos N E / O S SE / SO E / O S SE / SO E / O S SE / SO

<10 3,5 3,5 3,5 3,5 - - - - - -

10<%<20 3,0 (3,5) 3,5 3,5 3,5 - - - - - -

20<%<30 2,5 (2,9) 2,9 (3,3) 3,5 3,5 - - - 0,58 - 0,61

30<%<40 2,2 (2,5) 2,6 (2,9) 3,4 (3,5) 3,4 (3,5) - - - 0,42 0,58 0,45

40<%<5o 2,1 (2,2) 2,5 (2,6) 3,2 (3,4) 3,2 (3,4) 0,50 - 0,53 0,35 0,49 0,37

50<%<60 1,9 (2,1) 2,3 (2,4) 3,0 (3,1) 3,0 (3,1) 0,42 0,61 0,46 0,30 0,43 0,32

(1) En los casos en que UMlim sea inferior a 0,47 se podrá tomar el valor de UHlim indicado entre paréntesis para las zonas climáticas D3

128


Acristalamientos

Los acristalamientos tradicionales existentes suelen ser vidrios sencillos de entre 4 y 6 mm

de espesor.

Se recomienda su sustitución por vidrios dobles con cámara de aire, incluyendo en la

carpintería de madera los elementos necesarios de soporte de este acristalamiento. En el

cuadro siguiente se recogen las características de los diferentes tipos de vidrios.

Tabla comparativa de materiales de carpintería

FACTOR MATERIAL

Madera Acero Aluminio Aluminio con rotura de puente térmico

PVC

Conductividad térmica (W/m2K) 0,14 58 204 204 0,16

U ( W / m2K) 1,76 5,78 6,00 3,02 1,74

Anchura perfil (cm) 7 / 12 4 / 6 4 / 8 6 / 9 9 / 15

Superficie aproximada sobre la del hueco

Balcón1,50x2,60 = 3,90 m2 39,75 % 20,77 % 21,79 % 27,40 % 29,74 %

Balconcillo1,20x2,30 = 2,76 m2 47,83 % 25,00 % 26,81 % 33,33 % 48,55 %

Ventana1,40x1,60 = 2,24 m2 43,13 % 24,55 % 26,34 % 32,14 % 45,09 %

Ventana pequeña1,00x1,20 = 1,20 m2 54,57 % 32,87 % 35,83 % 43,33 % 59,17 %

Coste de mantenimiento Alto Medio Bajo Bajo Alto

Coste medioambiental de fabri-cación y reciclado

Bajo, sobre todo en el caso de maderas de aprovechamiento

Medio,Posibilidad

de reciclaje fácil

Medio-alto.Posibilidad de reciclaje

Medio-alto.Posibilidad de reciclaje

AltoPosibilidad

de PVC reciclado

Fuente: Elaboración propia

129


Tabla comparativa de vidrios

TIPO DE VIDRIO ESPESOR (mm) FACTORES ATENUACIÓN ACÚSTICA

e TI % Te % Fs % U W/m2K ) R. Tráfico (dBA)

Simple normal 6 89 82 85 5,57 29

10 88 76 80 5,45 31,5

Simple Absorbente 6 14 – 32 26 – 46 35 – 52 6,59 29

Simple Reflectante 6 44 – 74 44 – 72 57 – 78 5,57 29

Doble normal 6+6+6 80 66 72 3,36 30

6+8+6 80 66 72 3,25 30

6+12+6 80 66 72 3,02 30

Doble Absorbente 6+12+6 38 – 67 38 – 58 47 – 67 3,02 30

Doble Reflectante 6+12+6 4 – 37 3 – 38 11 – 45 3,02 30

D. Baja Emisividad 6+6+6 4 – 78 3 – 62 65 2,55 30

6+8+6 4 -- 78 3 -- 62 65 2,20 30

6+12+6 4 – 78 3 – 62 65 1,74 30

Los datos proceden de documentación técnica proporcionada por diversos fabricantes. La duplicidad de datos está en función de la combinación específica, así como del fabricante.Fuente: Elaboración propiaLeyenda de códigos:e: Espesor del vidrio en mm. La cámara se considera de 6, 8 y 12 mm. para los cálculosTl: Factor de Transmisión Luminosa (%): Relación del flujo luminoso transmitido respecto al flujo luminoso incidente.Te: Factor de Transmisión Energética (%): Relación del flujo energético transmitido a través del vidrio respecto al flujo energético incidente.Fs: Factor Solar (%): Relación entre la energía total que entra en un local a través de un acristalamiento y la energía solar que incide sobre él.U: Transmitancia térmica (W/m2K)

Se recomienda que en las orientaciones y situaciones en las que no es posible la capta-

ción solar se incluya un acristalamiento con un tratamiento de baja emisividad, ya que

tiene propiedades más aislantes. De igual manera, en las orientaciones más expuestas a

la radiación solar en verano, y que no tengan aporte solar en invierno, un vidrio de baja

emisividad tiene un menor factor solar.

Dado que los vecinos señalan como uno de los mayores problemas el ruido procedente del ex-

terior, es importante considerar las condiciones acústicas de los diferentes tipos de vidrios.

El aislamiento térmico depende del tamaño de la cámara y de la existencia de la adición

de la lámina o tratamiento de baja emisividad, siendo prácticamente independiente del

grosor de los vidrios, sin diferencia entre los de 6, 5 y 4 mm.

El aislamiento al ruido depende de la masa, y mejora si en un sistema de vidrio doble

éstos son de grosor diferente. De esta manera, sería óptimo combinar un vidrio de 6 mm.

y otro de 5 mm.

130


Miradores

Se propone la recuperación de estos elementos tradicionales, restaurándolos en la me-

dida en que sea necesario, y manteniendo su actual configuración, ya que su función de

elemento captador como invernadero, requiere la presencia de acristalamientos sencillos.

En las nuevas edificaciones, se ha desvirtuado su funcionamiento original, convirtiéndose

en cajas de cristal que amplían las superficies útiles de las viviendas, sin mantener el

muro y las carpinterías interiores, imprescindibles para su buen comportamiento térmico.

Es preciso revisar las ordenanzas para impedir estas prácticas y recuperar su función tra-

dicional. En el Plan General de Ordenación Urbana de Madrid se exige que la protección

solar del mirador se sitúe en el interior, provocando un calentamiento excesivo debido a

la incidencia directa del sol sobre los vidrios, ya que la persiana interior no evita el efecto

invernadero.

El usar vidrios de distinto espesor y compuestos en una de las capas, mejora entre el 10%

y el 20% el aislamiento al ruido aéreo comparando dos posibles soluciones.

Se recomendarían como solución equivalente:

Vidrio plano 6 mm + Tratamiento de baja emisividad + Cámara 8 mm + Vidrio plano 5 mm.

En huecos de patios en los que haya menos ruidos, para ahorrar peso, material y costo,

se podría colocar:

Vidrio plano 6 mm + Tratamiento de baja emisividad + Cámara 8 mm + Vidrio plano 4 mm.

Vidrio tipo 1 Vidrio tipo 2

Vidrio plano 6 mm + Tratamiento de baja emisividad + Cámara 8 mm

+ Vidrio plano 4 mm

Vidrio plano 6 mm + Tratamiento de baja emisividad + Cámara 8 mm + Vidrio plano 3 mm

+ PVB silence 0,38 mm + Vidrio plano 3 mm

Espesor 18 mm Espesor nominal 20 mm

Peso 25,0 Kg / m2 Peso 30,4 Kg / m2

Transmitancia 2,1 W / m2 K Transmitancia 2,1 W / m2 K

Atenuación 33 dB Atenuación 36 dB

Se observa un mayor aislamiento a ruido aéreo en la solución con los vidios de diferentes

espesores. Por lo tanto, se recomiendo una solución equivalente.

131


Aunque los vidrios de los miradores antiguos no son muy aislantes, su eficacia queda demostrada en estas termografías

de miradores tradicionales que siempre se encuentran adosados a un muro.

Iluminación

Para mejorar la iluminación con sistemas pasivos naturales, se pueden instalar «conductos

de reflexión solar» y «bandas de iluminación con fibra óptica» que recogen la luz solar

en los lugares sin obstrucciones, en general en las cubiertas, reconduciéndola hasta 15

metros de distancia y comprendiendo superficies de entre 15 y 35m².

Estos elementos, destinados tanto a espacios interiores como exteriores, ayudarían a que

los pequeños patios de ventilación existentes, muy oscuros sobre todo en las plantas

inferiores, se reconvirtiesen en focos de iluminación natural común durante la totalidad

de las horas diurnas.

133

Estrategias activas de acondicionamiento

ESTRATEGIAS ACTIVASDE ACONDICIONAMIENTO

INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN

El análisis del estado de las instalaciones de acondicionamiento interior de las viviendas

(agua caliente sanitaria, calefacción y refrigeración) de los barrios estudiados y las posibi-

lidades de mejora desde el punto de vista ambiental, conduce a una serie de recomen-

daciones, teniendo en cuenta las siguientes premisas:

Tradicionalmente se ha excluido en el cómputo del rendimiento de las instalaciones el

coste energético de su fabricación y de la materia prima (energía) con la que funcionan

(coste ambiental del transporte, de la fabricación de las infraestructuras,…). Bajo esta

perspectiva, la vida útil de una instalación puede ser un factor importante en términos

de sostenibilidad, puesto que cuanto mayor durabilidad tenga más amortización tendrá

la energía incorporada en su fabricación.

En consecuencia, una certificación energética de las instalaciones que resultara estable y

útil para comparar unas instalaciones con otras requeriría hacer disponible la siguiente

información en el momento del proyecto:

l Rendimiento de operación del aparato, suministrado por el fabricante y certificado por

la administración competente (Industria). Esta información está parcialmente disponible

en la actualidad: las certificaciones y homologaciones al uso consideran generalmente

el máximo rendimiento del aparato, en condiciones óptimas de uso.

mplementar estrategias activas de acondicionamientos en los edificios existentes

suele ser un proceso complejo debido a la diversidad de situaciones que pueden

darse en las viviendas. Las instalaciones para la climatización son más eficientes

cuando son centralizadas y en la mayoría de los casos es difícil plantear esta opción

en las obras de rehabilitación.

Por ese motivo, esta guía recoge algunas recomendaciones y criterios de carácter prác-

tico que aunque no son la opción más adecuada desde la lógica de la sostenibilidad,

representan opciones viables y que en cualquier caso, ofrecen una mejora respecto a la

situación previa.

I

134


l Energía incorporada en la fabricación del aparato, suministrada por el fabricante y certificada por la admi-

nistración competente (Industria). Se carece por completo de esta información, salvo las estimas realizadas

en investigaciones académicas.

l Vida útil de operación del aparato, ya sea en tiempo de operación ya sea en energía primaria consumida

durante ese tiempo, suministrada por el fabricante y certificado por la administración competente (Industria).

Idem que en el caso anterior.

l Rendimiento global de la red de suministro, suministrado por la administración competente (Medio Ambiente,

Economía y/o Industria). No existe una información clara al respecto.

Sin esa información, las decisiones de proyecto, por bien intencionadas que quieran ser, serán inciertas en un cierto

grado, y en el peor de los escenarios, desencaminadas respecto al objetivo de minorar el consumo energético.

Como conclusión, los proyectos de rehabilitación deben valorarse con los siguientes criterios:

Valoración positiva

u Instalaciones solares en general, autónomas o de uso mixto.

Valoración negativa

u Bombas de calor de cualquier tipo con intercambiadores en fachadas exteriores o interiores, en calles, patios,

o sótanos.

u Instalaciones de gasóleo de cualquier tipo.

u Instalaciones eléctricas de acumulación.

u Techos y suelos radiantes eléctricos.

u Calderas de gas de bajo rendimiento (rendimiento del aparato menor al 95%)

Para el resto de instalaciones, la valoración es neutra, entendiendo que si bien no aportan «sostenibilidad» al

proyecto, pueden utilizarse si las alternativas solares son inviables.

Tras la recopilación de los datos disponibles y su análisis, se incluye el siguiente cuadro en el que se recogen

una serie de alternativas para la mejora de las instalaciones existentes, siendo las de la Clase I más eficientes y

menos contaminantes.

135


ALTERNATIVAS PARA INSTALACIONES EN EDIFICIOS

En cada clase, las instalaciones son menos eficientes y más contaminantes que las de la clase anterior.

Las flechas indican como pasar de una instalación a otra más eficiente y menos contaminante.

136


MATERIALES PARA INSTALACIONES

A continuación se incluye una lista con las recomendaciones para la elección de materiales

para instalaciones según la Guía de la Edificación Sostenible (Instituto Cerdá, 1999):

Cada grupo de materiales para instalaciones aparece ordenado de arriba abajo, de menos

a más contaminante.

Saneamiento

Saneamiento exterior

Tuberías

l Cerámica

l Hormigón centrifugado

l Polietileno

l Polipropileno

Canales

l Cerámicas

l Polietileno

l Polipropileno

Bajantes

l Cerámica

l Polietileno

l Polipropileno

Saneamiento interior

l Polietileno

l Polipropileno

l PVC reciclado

inStalacioneS de fontanería

Tuberías de distribución interior

l Polietileno

l Polipropileno

inStalacioneS de calefacción


l Polietileno reticulado

l Acero negro

inStalacioneS de gaS


l Polietileno

l Acero negro

137


INSTALACIONES DE ENERgíA SOLAR

El uso de la energía solar tiene un límite infranqueable: la energía disponible por unidad de

tiempo. La radiación solar sobre el planeta es en términos absolutos varias veces superior a

nuestros actuales consumos de energía fósil, sin embargo la cantidad recolectable de dicha

energía por unidad de tiempo, la potencia recolectable, está limitada por innumerables

factores geométricos y técnicos. En el contexto de este trabajo, la limitación fundamental

radica en la pequeña proporción de superficie potencialmente captora (típicamente las

cubiertas de los edificios) respecto a la superficie construida, pues la energía útil necesaria

es vagamente proporcional a esta última.

En general, la energía solar térmica permite mayor recolección que la energía solar fotovol-

taica, aunque esta última es de mayor calidad y admite una mayor diversidad de usos.

Cuantificando el potencial específico de los barrios estudiados, y considerando como apro-

vechable el 20% de las cubiertas para la instalación de paneles fotovoltaicos en buenas

condiciones, podría obtenerse cada año más de 4.000 MWh. El orden de magnitud de

la energía o de la potencia aprovechable en un barrio es considerable, lo que sugiere la

idea del aprovechamiento integral de las cubiertas de los barrios como «central solar» o,

cuando menos, que un estudio más detallado sea llevado acabo.

En cada edificio, otro aprovechamiento que debe considerarse es el de la energía térmica

captada por colectores planos, cuya principal aplicación es el suministro de agua caliente

sanitaria (ACS). La estrategia habitual consiste en una instalación mixta con captación solar y

caldera o calentadores individuales, de forma que ambos sistemas se apoyan mutuamente.

Pues aunque la captación solar puede dar cobertura en principio al 100% de la demanda,

para ello se requiere de grandes unidades de acumulación entre estaciones, lo que en el

caso de los barrios en estudio resultaría poco práctico (salvo, una vez más, si se tratara de

un operación global sobre un barrio, con una central térmica de «distrito»).

Haciendo una estimación según las condiciones específicas de los barrios estudiados, por

cada 100 m2 de cubierta se puede establecer una demanda diaria del orden de 84.000 kJ en

ACS, lo que conduce a una demanda anual de unos 8.500 kWh. Suponiendo que tan sólo la

cuarta parte de la cubierta tenga una orientación e inclinación apropiada para la instalación

de los colectores solares de baja temperatura, se dispondría de 25 m2 de cubierta con una

capacidad recolectora anual de entre 6.000 y 19.000 kWh, lo que supone que, dependien-

do de los detalles concretos de cada caso, cabe esperar que la recolección de energía solar

térmica pueda aportar entre el 70% y más del 200% de la demanda energética de ACS.

138


El análisis anterior indica que en los barrios estudiados cabe esperar que en algunos edifi-

cios exista excedente de energía solar térmica, que podría emplearse tanto en calefacción

como en refrigeración (mediante maquinas de absorción y aporte eléctrico adicional).

La oportunidad de estos otros usos depende sobre manera de los detalles de las insta-

laciones existentes y de la intensidad con que se acometa la rehabilitación del edificio,

de manera que resulta imposible realizar recomendaciones genéricas, salvo apuntar su

posibilidad.

El uso de las cubiertas como lugares para la recolección de la energía solar puede entrar en

conflicto con normas de conservación del patrimonio edificado. Sin embargo, creemos que

la estética no es un valor estático referido a un pasado ideal, sino un conjunto dinámico

de valores, sujetos a evolución y cambio y, por tanto, a errores no siempre subsanables.

Las instalaciones solares son portadoras de valores que poco a poco van abriéndose paso

entre la ciudadanía, de manera que el paisaje urbano debe quedar marcado por su

presencia: es bueno que se sepa cuándo y dónde una ciudad ha decidido apostar por la

sostenibilidad. Otra cosa es cómo se produce ese nuevo paisaje urbano. En todo caso, en

la imagen de la ciudad también debe incluirse la contaminación que su funcionamiento

produce dentro y fuera de ella: eliminar ésta (o al menos disminuirla para hacerla lle-

vadera) no puede hacerse sin la aparición de nuevos artefactos (dentro o fuera de ella),

portadores a su vez de nuevos valores estéticos que no pueden, en principio, ser calificados

de antiestéticos: los valores estéticos del pasado no debieran impedir la emergencia de

una estética de lo sostenible.

En el caso de instalaciones existentes de calefacción por agua caliente en radiadores que

se quieran mejorar con sistemas térmicos solares complementarios, la temperatura del

agua necesaria (90°C / 80°C) puede alcanzarse con colectores de tubos de vacío.

En caso de contar con áreas de cubierta reducidas para la colocación de los elementos de

captación solar, también los colectores de tubos de vacío pueden servir para agua caliente

sanitaria; al alcanzar mayores temperaturas, se podría instalar menor superficie y número

de placas que las que son necesarias con los captadores solares habituales.

En Madrid, dado que hay heladas en algunos momentos del año, los sistemas de cap-

tación solar térmicos asegurarán que las placas contienen fluidos portadores de calor y

anticongelantes en sistema cerrado.

139


BOMBAS DE CALOR

En nuestro país y en verano, el efecto de varias bombas de calor operando en patios o calles

de pequeña anchura tiene como resultado la elevación de la temperatura del «fuera» de los

edificios (calles, plazas, patios), en los que operan valores microclimáticos, respecto a los

valores habituales que indican las series históricas (incluso descontando el calentamiento

global). Las consecuencias negativas son muy diversas, desde la propia contaminación

térmica en el espacio del «fuera» hasta casos graves de contaminación acústica que han

dado lugar a pleitos y sentencias condenatorias en los últimos años.

Pero, para lo que aquí nos ocupa, una consecuencia importante es que la proliferación de

instalaciones individuales en patios y calles hace imposible aplicar la técnica de ventilación

nocturna para la refrigeración pasiva de las viviendas sin bomba de calor. A los usuarios

de estas últimas sólo les queda como única defensa práctica instalar una bomba de calor

adicional en su propia vivienda, abrazando, por así decir, la causa del enemigo: de este

modo, tenemos un feedback positivo, de nefastas consecuencias. No resulta tan extraño,

después de todo, que el consumo eléctrico estival en España haya superado en alguno

de los últimos años al invernal.

Nótese también que el efecto negativo de la bomba de calor en una situación urbana

tiene poco ver con la energía suministrada a la bomba: se produciría incluso si se bombea

con electricidad fotovoltaica.

La proliferación de bombas de calor en el centro de Madrid supondrá un incremento

significativo en el consumo de energía primaria por los efectos que tiene en el espacio

exterior de los edificios el funcionamiento de estas instalaciones. Este efecto negativo de

la bomba de calor en entornos urbanos debe ser considerado, aún cualitativamente, al

evaluar la sostenibilidad de los proyectos de rehabilitación. Buena parte de dicho efecto

desaparecería con imponer la condición de que las bombas de calor operen con tomas

en las cubiertas de los edificios, quedando prohibidas las tomas en fachadas a calles,

plazas o patios.

141

Gestión del agua

n Madrid, como en una buena parte del área mediterránea

española y Canarias, existe una cultura histórica de ahorro

de agua debida a la habitual escasez de lluvia y recursos

hidráulicos; para ver las posibilidades de rebajar los estándares y

demandas netas, debe partirse de unos consumos no tan intensos

como el de los países del norte de Europa.

En Madrid se instalan colectivos de población joven, con gran nú-

mero de niños y adultos con hábitos modernos de aseo y lavado

de ropa que superan los consumos hidráulicos de las poblaciones

medias de las ciudades ya consolidadas, por lo que podría supo-

nerse, como máximo, una aproximación a los estándares europeos

de 135 litros/hab/día. En lo que se refiere al agua caliente sanitaria,

se estima un consumo de 50 litros por persona y día.

POSIBILIDADES DE AHORRO DE AGUA EN APARATOS

Aún cabe reducir los consumos domésticos interiores con medidas

tan sencillas como la adecuación de las griferías. A continuación se

describen una serie de recomendaciones de este tipo:

l Cabezales de ducha de alta eficiencia: Los cabezales disponi-

bles en España consumen entre 11 y 15 l/min a una presión de

GESTIÓNDEL AGUA

E

142


4 atmósferas, adoptándose como media 12 l/min. La implantación de cabezales con

posición única de 9 l/min, que es el que se oferta como «ecológico», representaría un

ahorro teórico del 25%, y podría tomarse como prudente un 20%.

l grifos de alta eficiencia:

Fregaderos: Los grifos estándar consumen en torno a 12 l/min. Con etiqueta “ecoló-

gico«, regulables mediante tornillo, con «aireadores» o «perlizadores» se llega a una

reducción prudente del 25%.

Lavabos: Grifos estándar consumen 6 l/min con instalación de «aireados» se llegaría

a una reducción del 20%.

l Inodoros: La capacidad de descarga hasta hace pocos años era de 9 litros. Pueden usarse

los de descarga parcial o total que son de 3 y 6 litros, considerando más adecuados los

«dispositivos activos de interrupción de descarga», que activados una sola vez hacen

una descarga parcial, y en los que hay que volver a pulsar para obtener la descarga

total. Como hipótesis prudente la de un ahorro del 20%.

l Electrodomésticos: La evolución del mercado ofrece lavadoras con programas de ahorro,

pero no se cuenta con cuantificaciones generalizables. El mercado ofrece lavaplatos con

sistemas de ahorro, su uso no implica mayor consumo que el fregadero, incluso a veces

menor si se explota la capacidad. Como el uso del lavavajillas no esta generalizado,

tampoco se cuantifica.

En definitiva, el ahorro posible en el consumo interior de las viviendas puede resumirse

en los siguientes escenarios:

1. Consumo previsto actualmente en la gestión de la oferta: 250 l/hab/día.

2. Consumo actual, estimado de acuerdo a las observaciones en casos similares:

150 l/hab/día.

3. Consumo previsible con reducción de consumos en aparatos: 127 l/hab/día.

4. Consumo previsible con reducción de consumo en aparatos y utilización de aguas grises

de la vivienda para cisternas de inodoros: 104,50 l/hab/día.

143

Gestión del agua

Posibilidades de ahorro de agua en aparatos

Aparatos Consumo actual (%) Ahorro (%) Consumo futuro (%)

Ducha 30 20 24

Baño 6 0 6

Fregadero 10 25 7.5

Lavabo 12 20 9.6

Pileta 4 0 4

Inodoro 24 25 18

Lavadora 12 0 12

Lavavajillas 2 0 2

Total 100 22,1 83,1

CONSIDERACIONES SOBRE LA RECOGIDA y UTILIZACIÓN DEL AGUA DE LLUvIA

Tras un análisis de las condiciones específicas de los barrios estudiados con respecto a la

posibilidad de recogida de agua de lluvia para su reutilización como aguas grises dentro

de las viviendas, estas son las conclusiones extraidas:

1. La recogida de agua de lluvia en los edificios que la consumen tiene siempre como

consecuencia positiva la disminución de la presión o stress hídrico en los ecosistemas

afectados por las redes hidráulicas centralizadas (Canal de Isabel II en el caso de Ma-

drid).

2. Para el caso del centro histórico de Madrid:

a. En la actualidad, en edificios de rehabilitación a los que hubiera que dotar de

depósitos nuevos, no sería energéticamente rentable.

b. En el caso de que empezase a haber escasez de agua en el sistema actual de dotación

a Madrid y fuera necesario aumentar la infraestructura de captación, cambiaría la

situación y podría empezar a ser positiva.

c. En edificaciones nuevas, o en las que los depósitos pudieran ser realizados apro-

vechando elementos estructurales o de la edificación (forjados de cubierta, muros

de contención, zapatas corridas, cerramientos de patios, etc.) podría ser energéti-

camente rentable.

Cabe añadir que si el agua de lluvia se usara para algo más que para los inodoros (por

ejemplo riegos), la evaluación sería probablemente distinta al serlo la concepción (y coste)

del depósito regulador.

145

CONCLUSIONES

a intención de este libro, es conseguir mejores condicio-

nes de habitabilidad en el Centro de Madrid a la vez que

ahorros energéticos significativos, mediante la mejora de

sus edificios y la consiguiente disminución de las emisiones contami-

nantes y de los consumos de energía en climatización e iluminación,

fabricación de materiales, agua, etc.

Desde el punto de vista medioambiental, la acción de rehabilitar un

edificio es una opción positiva frente a la alternativa de su demolición

y nueva edificación.

Rehabilitar un edificio de viviendas, aunque se sustituyan todas las

carpinterías, se le dote de aislamientos y se le cambien las instalacio-

nes, supone un ahorro energético, y por tanto de contaminación, del

orden del 60% de la inversión energética para construir otro nuevo.

Y se evitan además numerosos impactos ambientales.

Tras la realización de análisis y proyectos teóricos de rehabilitación

sostenible de numerosos edificios reales existentes en el centro de

Madrid, con el objetivo de que lleguen a cumplir las exigencias del

Código Técnico HE-1 y en algún caso superarlas, se ha constatado que

es posible conseguir ahorros significativos (del orden del 50%) en las

pérdidas por la envolvente de la edificación, con la consiguiente dis-

minución del consumo de energía y de las emisiones contaminantes

durante su uso.

A lo largo del libro, se han explorado otras posibles mejoras en relación

a las instalaciones, iluminación, agua, etc. En todos los casos, hay

L

146


posibilidades de un ahorro significativo en relación a la inversión necesaria.

La rehabilitación, al poner de nuevo en valor los edificios y disminuir su consumo de ener-

gía sin requerir la urbanización de nuevo suelo ni nuevas expansiones urbanas, mejora

también la eficiencia energética de la propia ciudad, conteniendo al menos el consumo

de energía asociado al transporte, imprescindible para su funcionamiento. Este efecto,

aunque indirecto, debe ser resaltado al ser el transporte el sector en el que las emisiones

contaminantes crecen en la última década mucho más deprisa que la media.

Que la rehabilitación de un edificio concreto sea posible depende sobremanera de las

circunstancias concretas. En algunas ocasiones, por distintos motivos, aplicar las reco-

mendaciones aquí recogidas será imposible, y habrá que aceptar la demolición y la sus-

titución. Pero en la mayoría, añadir a los aspectos habituales (reparaciones, ascensores,

etc) los recomendados aquí, permitirá una amortización mucho más rápida de la inversión

realizada, tanto energética como monetaria.

También se espera que la consideración de la sostenibilidad permita una visión más global

sobre el edificio y mayores oportunidades de conseguir un proyecto satisfactorio.

147

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157

HOUSING RENOVATION ACTION IN THE CENTRE OF MADRID USING SUSTAINABILITY CRITERIA

Implementation in the Districts of Hortaleza, Jacinto Benavente, Lavapiés, Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán, Palos de Moguer, Arganzuela and Salamanca and Goya areas.

M. de Luxán, M. Vázquea, G. Gómez, E. Román and M. Barbero

Agreement between the Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid (General Foundation of the Polytechnic University of Madrid) and the EMVS of the Township of Madrid.

159

The following publication:HOUSING RENOVATION ACTION IN THE CENTRE OF MADRID USING SUSTAINABILITY CRITERIA, derives from, and is a summary of, an extensive study previously written under the title “STUDY OF POSSIBLE SUSTAINABLE ACTIONS IN THE PRIVATE RENOVATION SECTOR, AND ITS APPLICATION TO THE DISTRICTS OF HORTALEZA, LAVAPIÉS SECTOR 1, AND JACINTO BENAVENTE, IN MADRID” which

was developed in 2005 as an agreement between the EMVS, Government Department of Town Planning and Housing of the Township of Madrid, and the Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid (General Foundation of the Polytechnic University of Madrid).

The work has been done by the following team of Architects, Teachers and PhD students:

Margarita de Luxán García de DiegoHead of Department at ETSAM (Architecture School of Madrid)Coordination, expert in Bioclimatic Architecture, Member of the Investigation Group of more Sustainable Architecture and Town Planning (GIAU+S)

Mariano Vázquez EspíDr. Architect and lecturer at ETSAMExpert in sustainability and structures. Member of the Investigation Group of more Sustainable Architecture and Town Planning (GIAU+S)

Gloria Gómez MuñozArchitect, Phd Student, expert in Bioclimatic Architecture and Sustainability in Renovation

María del Mar Barbero BarreraArchitect, Phd Student, expert in Bioclimatic Architecture and Sustainability in Renovation

Emilia Román LópezArchitect, Phd Student, expert in Bioclimatic Architecture and Sustainability in Renovation

Adviser:Ricardo Tendero CaballeroArchitect and Lecturer at E.U.A.T.M. (Technical Architecture School of Madrid), expert in building, materials and environment

EditionMunicipal Housing and Land Authority (EMVS)Local Government Department of Town Planing and Housing Madrid City Council

Mayor of the Madrid City CouncilAlberto Ruiz-Gallardón

President of the EMVSDelegate of the Local Government Department of TownMª Pilar Martínez López

General Coordinator of Housing for the Local Government Department of Town Planning and HousingChief Executive Officer of the EMVSJuan José de Gracia Gonzalo

Director of Residential Innovation Projects of the EMVSAna Iglesias González, Architect

Edition CoordinatorManager of Innovation and Technology DepartmentJuan Armindo Hernández Montero, Dr. ArchitectDirectorate of Residential Innovation Projects of the EMVS

EMVSDirectorate of Residential Innovation ProjectsPalos de la Frontera, 1328012 Madride-mail: [email protected]

TranslationIBERTRAD SERVICIOS EMPRESARIALES, S.L.

PhotographsAuthors and Dani Guereñu

Design and layoutDimas García (DI+DI)

Printing and bindingBARGRAFICS, S.L.

Publication date: June, 2009

160

INDEX

162 PRESENTATION163 PREFACE167 RENOVATION AS A PRIORITY168 SUBSIDIES AND FINANCIAL IDAE168 - - State Subsidies - - - - Ministry of Housing - - - - Institute for the Energy Diversification and Savings (IDAE) 168 - - Local and Regional Subsidies - - - - Municipal Government of Madrid - - - - Community of Madrid170 CLIMATIC CONDITIONS170 - - Madrid Climatic Data - - - - Olgyay’s Climatic Diagram for Madrid. External comfort conditions - - - - Givoni’s Climatic Diagram for Madrid. Building conditions172 - - The thermal island phenomenon in Madrid - - - - Olgyay’s Comparative Climatic Diagram for Retiro, Sol and Palos de Moguer areas - - - - Givoni’s Comparative Climatic Diagram for the areas of Retiro, Sol and Palos de Moguer 173 GENERAL CRITERIA FOR SUSTAINABLE RENOVATION OF HOUSING BUILDINGS - - Space heating - - Space cooling - - Lighting - - Water - - Materials - - Building management174 PASSIVE CONDITIONING STRATEGIES174 - - Analysis of passive solar power options - - - - Analysis of sunlight exposure according to the orientation and characteristics of streets and buildings - - - - Conditions and strategies according to facade orientation - - - - - - South facing - - - - - - East facing - - - - - - West facing - - - - - - Southeast facing - - - - - - Southwest facing - - - - Examples of solar irradiation exposure of facades in terms of street section - - - - - - Example 1. Hortaleza Street. Benavente neighborhood - - - - - - Example 2. Plaza de Pontejos: Benavente neighborhood191 - - - - Analysis of natural ventilation possibilities191 - - - - Materials - - - - - - Embodied energy of construction materials - - - - - - Materials for thermal insulation195 - - - - Constructive systems - - - - - - Traditional constructive systems - - - - - - Facade walls - - - - - - Interior load bearing walls - - - - - - Walls: single skin half-brick walls and partition walls - - - - - - Party walls - - - - - - Floors - - - - - - Roofs198 - - Parameters used to evaluate the thermal behavior of constructive systems - - - - Thermal transmittance coefficient (U) - - - - Buffering - - - - Thermal phase difference (df)

161

198 - - Study of existing walls - - - - Examples of full calculation charts - - - - Examples of summary tables - - - - - - Nite walls - - - - - - Brick walls - - - - - - Frame walls - - - - - - Improvement of insulation in existent walls - - - - - - Considerations on the position of insulation materials in walls211 - - Study of existing roofs - - - - Examples of full calculation charts - - - - Examples of summary tables - - - - - - Slooping roofs - - - - - - Flat roofs - - - - Improvement of insulation in existing roofs - - - - Considerations on the position of insulation materials in roofs221 - - Study of existing floors - - - - Examples of full calculation charts - - - - Examples of summary tables - - - - - - Wooden floors interfacing with outdoor conditions - - - - - - Wooden floors interfacing with non-heated spaces - - - - Improvement of insulation in existing floors - - - - Considerations on the position of insulation materials in floors - - - - Study of existing facade openings - - - - - - Protective elements - - - - - - Wooden joinery - - - - - - Glass endosures - - - - - - Glazed balconies - - - - - - Lighting230 ACTIVE CONDITIONING STRATEGIES230 - - Space cooling and heating systems - - - - Options for building installations - - - - Installation materials - - - - Solar power systems - - - - Heat pumps233 WATER MANAGEMENT233 - - Possibilities for water savings related to household appliance use234 - - Considerations on rainwater catchment and utilization234 CONCLUSIONS

162

PRESENTATION

Pilar MartínezCouncillor in Charge of Housing and Urban DevelopmentMunicipal Government of Madrid

Implementing sustainability criteria across all spheres of management is one of the top priorities of the Housing and Urban Development Department and, during the 2007-2011 term, has led to the launch of the Urban Sustainability Strategic Action Plan with the goal of providing greater environmental quality to all urban development, building and renovation processes.

A new aspect of the Strategic Action Plan is the promotion of the application of sustainability criteria in town planning in order to guarantee that each space sustainably into relates with the infrastructure, housing and prevailing lifestyle.

The initiatives launched to achieve these objectives include the preparation of good practice guide in order to contribute to the incorporation of bioclimatic and energy efficiency criteria on the urban development scale for both new construction and renovation.

The Housing and Urban Development Department of the City of Madrid launched this action with the publication of the book “Good practice in architecture and urbanism for Madrid: Bioclimatic and energy efficiency criteria”. We now take a further step with the publication by the City Housing and Land Authority (Empresa Municipal de Vivienda y Suelo) of a new code of good practices titled “Housing Renovation Actions in the Centre of Madrid using Sustainability Criteria”. With this action our goal is to promote sustainability in renovation activities, which we firmly believe is the most efficient was to increase energy efficiency.

This publication sets out the sustainability criteria that the City of Madrid wants to introduce into the renovation of buildings using a series of case studies on building and climate in the Hortaleza, Jacinto Benavente, Lavapiés, Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán, Palos de Moguer, Arganzuela, Salamanca and Goya neighbourhoods. The work includes a summary of an extensive study performed as a result of the collaboration agreement between the City Housing nd Land Authority of Madrid and the General Foundation of the Madrid Polytechnic University.

We believe that the publication could not have come at a better time given the strong drive in the 2007-2011 term to revitalise the city centre, which, of course, relies heavily on the renovation of the City’s architectural heritage. Specifically, during this Legislature the City of Madrid reached a record of 16 Integral Renovation Areas being executed simultaneously in the municipal government has launched an innovative financial aid programme to promote sustainable renovation.

Throughout the book the participants in these processes will find best practices and ideal criteria for performing

sustainable renovation, as well as those measures that must be applied to reduce energy consumption through the adaptation of heating, lighting, water, materials and building management. This can contribute to substantial energy savings and the reduction of greenhouse gas emissions and, therefore, must be taken into account during any architectural renovation.

Sustainable renovation represents, without doubt, an extraordinary opportunity for increasing the quality of buildings and the quality of life of residents without having to develop virgin land or build new buildings. In this manual, people working in architecture, town planning, engineering, construction and real estate development, as well as the general population itself, will find all the elements needed to perform renovation activities following criteria of excellence while contributing to the creation of more sustainable cities and a better quality of life for everyone.

163

PREFACE

José Fariña TojoUniversity Professor

RENovatE, REbuIlD, REusE

The traditional three R’s of education, conveniently transformed, make an apt title to indicate the need to recharge existing cities.

We seem to be living in a time when urban development appears to have lost all sense of proportion, with no other explicit goal than self perpetuation and the occupation of more territory. So this is perhaps the best time to step back and reflect on this situation and try to understand a process that is, probably, too autonomous and disassociated from the interests of society. However, that is not the goal of these brief lines given that this is much too complex a question to cover in just a few pages, and rightly so. Nonetheless, we can establish some of the most evident arguments that justify the need for the fully efficient use of currently existing developed areas.

Back in the 1960s there was a similar movement (or return to the traditional city), but stemming from very different origins. It appeared that the so-called «energy crisis» was going to revolutionise our way of understanding city life and urban development, by extension, was quarantined. The talk at the time was on the need to recover the city centres that the upper classes had, in part, abandoned and plans were drawn up to answer this «new need». Plans for the restoration of urban centres, for the renovation and reuse of old architectural containers for new use, for the reconstruction of new neighbourhoods (especially in highly degraded areas such as shantytowns), created a culture of urban renewal that lasted nearly a decade. It was the boom of urban space as a container of civility, for example one of the basic considerations of the Declaration of Amsterdam of 1975 was:

«The renovation of old areas should be conceived and carried out in such a way as to ensure that, where possible, this does not necessitate a major change in the social composition of the residents, all sections of society should share in the benefits of restoration financed by public funds».

The concept of the renovation of old areas using public funds began to be reflected in Spanish law through successive royal decrees and municipal ordinances starting in the 1980s.

For example, the Royal Decree of October 1982 on the organisation of the activities of the Public Administrations and the promotion of private initiatives for the renovation of urban centres and rural areas of architectural interest. The law established Integrated Renovation areas and required that the General Directorate of Architecture and Housing, of the Ministry of Public Works, perform Basic Studies on these areas.

In 1982 and 1984 the City of Madrid established the

Regulatory Ordinance on Municipal Aid for Renovation. These were innovative measures that established, for the first time, public subsidies for the development of private renovation actions.

In 1983, another Royal Decree on the Renovation of Residential Heritage established a very beneficial financial framework subsidising loans requested for the renovation of residential heritage sites.

Later in 1994, Madrid signed the Action Protocol and Agreements between national, regional and local administrations, establishing Areas for Preferential Renovation and calling for coordination between the different governments in the financing of renovation actions to be managed by the Empresa Municipal de la Vivienda (Municipal Housing Authority).

However the current situation appears, both in its genesis and its circumstances, to be radically different and could, in all likelihood, represent a truly critical moment in the evolution of the system of relationships between citizens and nature and among the citizens themselves. Moreover, in the particular case of the Community of Madrid, there are important aspects (derived from its advanced timing) that make it stand out even more. It is imperative that we analyse two complementary aspects in order to get a true view of the situation: the global reality and the local reality.

sustaINabIlIty aND tERRItoRy

In 1996 Rees & Wackernage proposed the concept of «ecological footprint» as the» corresponding area of productive land and aquatic ecosystems required to produce the resources used, and to assimilate the wastes produced, by a defined population at a specified material standard of living, wherever on Earth that land may be located». In 2000, Wackernagel and his team calculated the ecological footprint for the entire planet based on seven indicators and the results were very interesting: we used approximately 164 measurement units but the total capacity of the planet was only 125 million, resulting in an excess consumption of 31%. Although the use of other indicators can change the results, it still appears that the excess consumption of the planet, in all cases, does not fall below 20%. Of course, this is only possible because the planet had been «saving» for many millennia and the accumulated «savings» in the form of pollution, materials and energy sinks (fossil fuels, nuclear power), which compensate for the excess consumption.

In addition, according to the study, the excess exploitation of the environment is not uniform across the planet. Some extreme examples would be United Arab Emirates (who hold the world record) with a footprint of 11.9 Ha/cap (global hectares per capita), and the United States of America (right behind them) with a footprint of 9.6. On the other end of the scale we would have Peru with only 0.9 and Zambia and Congo with barely 0 .6. At the bottom of the scale we find Afghanistan with just 0.1. The average for the planet is 2.2.

thE global ENvIRoNmENt

Of course, this data is also repeated within Europe.

164

The ecological footprint of Spain is 5.4 Ha/cap, which is above the average for the European Union (4.8) and the footprint of the Community of Madrid is 5.7, accordingly higher than the Spanish average (standardised 2006 data). And this is without taking into account the so-called «ecological deficit» which makes the situation even more compromising.

Without going into any very direct confrontation (between regions within Spain or countries within the European Union), we can see that the ecological footprint of India increased by 17% between 1992 and 2002 (with a current value of 0.8 Ha/cap), while that of China rose 24%, reaching a current value of 1.6 Ha/cap.

Given that we have exceeded the ecological footprint of the planet, the only alternative way to continue increasing consumption (in other words, apparently, the ecological footprint) is to do it at the cost of other territories. However, it would be very complicated for those countries with a high ecological footprint to continue to increase consumption at the cost of other countries with very low footprints because it is, literally, impossible to take more territory («ecological») from them. Rather, as exemplified by China and India, the inverse will happen. Those with ecological footprints that are well below the average will try to recover for their own benefit the pollution sinks (e.g. Amazonia in Brazil) or energy sources, biofuel included.

The global outlook, accordingly, does that appear to be particularly favourable given that, in one way or another, the situation will imply costs (CO2 quotas, higher prices for raw material imports, biofuel and agricultural products...). This will have a very negative impact on the competitiveness of our services and companies, and on the quality of life of our society.

Apparently, the only possible solution to achieve an increase in competitiveness is to increase efficiency. And increasing the efficiency of our territories means doing more with less, not wasting energy, land, time or pollution on unnecessary or expensive travel, or heating or cooling our bio-climatically absurd buildings and converting unused land waiting development into forests in order to achieve pollution sinks that help reduce the ecological footprint. And in this matter, the goals of business go hand in hand with the proposals for a sustainable understanding of Madrid’s land. Given that the global environment urgently needs that our developed areas function in a much more efficient way.

sItuatIoN of DEvElopED aREas

The situation in Madrid, in general lines, is not very different from that in the rest of the developed areas of the European Union. The differences lie, primarily, not so much in organisation or structure (very similar) but rather in the intensity with which the land is occupied. Given the resulting lack of efficiency, especially in the former, the following description is perfectly valid throughout the European theatre, although the emergencies would arise from the intensity of occupation.

Cities were born to separate humanity from nature, to establish a limited area with other than the natural order. This urban order required much more in material resources

than the natural environment and, therefore, traditionally occupied limited territory.

Accordingly, throughout the history of civilization and until after the second world war, cities acted as dispersed points in the territory. From a systemic point of view they were studied as objects whose mass was made up of the population, practically without surface area and linked among themselves by roads that had a barely noticeable impact on the environment. Urban planners and geographers of the time did not even consider studying the relationship of the surface area of urban areas to the total territory given that it was negligible. From a formal point of view, cities were a sort of cyst, but with the huge metabolic capacity given that to «live» they needed all of their surrounding areas and intermediate structures such as farming and livestock.

But beginning in 1950s, cities began to take over the territory thanks to the possibilities afforded by the private automobile and urban development began to spread indiscriminately. At this point it became necessary to close off natural areas to protect them, with natural areas changing from the norm to the exception. In Spain this was even reflected legislatively. Under the Land Act of 1956 all of the territory was considered as a rural with the exception of that already considered as a city or close to a city with an urban vocation. The Land Act of 1998, conversely, described all of Spanish territory as suitable for development with the exception of those having specific natural values which must be protected or that already developed.

The problem is that for an urban development system to work it needs a natural environment for the simple reason that urban organisation is of a different class than that for the natural environment and the city, traditionally, needs its surrounding areas to complete the consumption cycle and the elimination of waste. To put it more systemically: the urban subsystem must pass on the entropy to the only place that could absorbed it, the natural environment, in order to maintain its own anthropic order. However, the progressive decrease in the natural environment could mean, according to all of the indicators, that we have probably reached the limits. The key is in closing the cycles in the areas closest to the places of consumption.

Currently we can distinguish between three types of land with different functions: protected natural environment, traditional cities, and interface areas between the two. In many places (such as in a large part of the towns and cities of Madrid) most of the surface area corresponds to such interface areas.

Now is not the time to approach the subject of protected natural environment, but I would like to mention that the fragmented manner in which the interfaces are produced, in many cases, make it impossible for the effective functioning of such natural areas. Accordingly, more than natural they are pseudo-natural in that their rhythm and functioning are dependent upon anthropic elements. In some places, for example, the possibility of establishing ecological networks (essential to prevent them from becoming relics) no longer exists.

The functioning of traditional urban areas, given their importance for the subject of renovation, will be discussed in the required detail below.

165

thE uRbaN aREas of thE fRagmENtED INtERfacE

What is happening to the urban areas in the fragmented interface? The tendency is to live in small, separate residential communities, with people of like social and economic category congregating together and travelling to those fragments dedicated to offices or industry (or to the interior of the traditional city which has become a just another fragment), shopping on weekends in large hypermarkets which are, moreover, substituting the traditional public spaces. In this way cities are becoming piecemeal, occupying open areas and leaving space between the pieces. This trend has yet to consolidate but there are clear indications of greater social fragmentation that will be much more fixed and impermeable than ever before. The trend is for the population to occupy small islands of territory, often defended by their own security forces, and a lack of awareness and, to a large extent, contempt for anything that does not affect them directly.

This can be seen from a recent study done on an area of national Highway VI just outside of Madrid that can be considered as the paradigm of the fragmented city: 72% of the personal relationships are established among inhabitants of the same fragment. The remaining 28% do so through work or other places. The spaces for personal relationships detected are as follows: those belonging to the housing development, the workplace, and in some places, hypermarkets, gymnasiums, bowling alleys or discotheques. This practically eliminates contact among «un-equals». A large part of the new relationship spaces among un-equals are virtual rather than physical (Internet, mobile phones, etc.) and we need to study the impact that this new trend will have on the design and layout of traditional public spaces.

Another of the most obvious problems is mobility. Perhaps this is even more clear if we talk about, for example, transportation. The impossibility of maintaining profitable public transportation with low population density in the outskirts of modern cities is well documented. The same is true of libraries and schools (unless bussing is used).

The same is shown from some of the data from a sample made of four different types of environment looking for 19 essential services and facilities. To do so they established a radius of 500 metres for the location of the services and facilities. In the traditional compact city environment in the different samples they found an average of 620 services and facilities, while in the Garden City environment - part of the fragmented interface - the number did not reach 60 even though they only used continuously developed environments. In the traditional city, the 620 services and facilities included everything needed to live within a radius of 500 m, in other words within walking distance. To find the same number within the Garden City, they had to extend the radius to 1.7 kilometres. The maximum distance of 1 kilometre was extended to 3.5. Also, the types of facilities and services available in the traditional compact city was very dispersed among the 19 types look for, while in the Garden City they were very concentrated in only three to five types, although there were many examples of each.

Consequently, the organisation of developed interface land is very inefficient socially, due to the spatial segregation and lack of social mobility, as well as regards the transportation of people and merchandise, requiring a large number of trips, the impossibility of walking or biking for most activities and the unprofitable nature of public transportation without public subsidies. Moreover, given that a lot of time is lost by residents in travelling, there is a decrease in quality of life.

thE local ENvIRoNmENt

Madrid is a very dynamic urban area and has achieved high levels of economic development. It is Spain’s second-largest industrial centre, the first in advanced services, and is a top level centre for the distribution of merchandise. However, the attempts to position the urban region in the world ranking of cities required large investments in construction and infrastructure. Also, Madrid has also been part and party to the national trend of investing in real estate products. In all this has led to a strong dependence on construction to achieve economic development. As regards the city of Madrid, the practical exhaustion of buildable land makes it imperative that we change this trend and eliminate the excessive dependence on construction in order to improve the rate of development.

However, a transition period is also required so that the model can be gradually changed, otherwise the impact could be excessive. The transitory maintenance of construction activities on brownfield land can only come from the reconditioning of the developed space: renovate, rebuild, reuse.

In short, both the global and local environment are looking in the same direction, the developed city. The urban areas of Madrid (the fragmented outskirts) appear to require a redesign, applying more efficient territorial solutions from the point of view of infrastructure and services. These solutions probably revolve around clustering, the creation of new, non-specialised centralities and the establishment of gradients that the fragmented areas have almost totally eliminated. This would imply the use of part of the territory between the fragments and the renovation and reuse, in part, of existing elements.

possIblE actIoNs

As regards the central part of the urban area, the problems and possibilities are very different. The possibilities can be summarized into three sections.

The first involves renovation. We were probably need to renovate entire neighbourhoods that are practically impossible to renovate. These are generally located in the more peripheral areas and were built when homes were needed for the thousands of immigrants flowing in from smaller towns and villages. They barely meet the requirements for classifying as dignified housing and have no historic or artistic value to justify their maintenance. However, this is consolidated urban land, fully anthropised, and with the cost of returning it to its natural conditions that, generally, exceeds any benefits obtained. In these cases

166

the best idea is to demolish and rebuild using criteria of sustainability. Although the book does not cover the subject it should be mentioned that these types of operations are very complex and there is always the danger of renovation meaning, in reality, substituting diverse social bodies for others «of equals» and, generally, corresponding to levels of society with sufficient purchasing power. Properly carrying out such an urban renewal operation requires exquisite care of by the planner and it would be a mistake to leave the management of such operations in the hands of the builder. This warning is also applicable to the case of renovation.

The second section corresponds to all those operations relating to the increase in the quality of the urban environment. It is a mistake to believe that the adaptation of housing or an office building to current times only concerns the interior. The urban environment is increasingly understood as an extension of the private habitable space. However the concept of public space is changing at a faster than ever pace and it is very difficult to generalise. Perhaps the only thing that can be said about this problem is that the most relevant concerns regarding public space at the moment involve citizen safety and security. The security proposed for streets, plazas and parks involved control by the citizens themselves based on civility. With society tilting in recent years towards individuality, this civility has disappeared in part and with its self control. The result has been a shift from public relationship spaces to private ones that offer greater security (for those that can afford it, of course). Accordingly, the design and organisation of public space must have a different focus and this is not being taken into consideration. In practice we are seeing the disappearance of the spaces, and not by use, but by the colonization by certain social niches that use them, not as a relationship system but rather as a form of self-affirmation.

EffIcIENt RENovatIoN

The third section refers to the reconditioning of existing buildings. This would require adapting them in order to improve their, generally, poor conditions for habitability. This adaptation requires meeting a new requisite that did not exist back in the middle of the last century: efficiency. In other words, buildings must without doubt be renovated based on criteria of efficiency (must make a modern quality of life possible) but related works must also be performed efficiently, using as little energy as possible and creating as little pollution as possible. This is imperative if we want to achieve a competitive city given that, in one way or another, as we saw in the beginning of this section, the environmental costs will be paid. This was not so evident in the urban renewal back in the 1960s, but today it is crucial. We cannot renovate as we have always done, solely based on criteria of cost efficiency (sometimes of dubious nature anyway), but also using the criteria of sustainability, without which no true efficiency is possible. And sustainability does only refer only to the local environment, but also to the ecological footprint. In other words, we must apply criteria relating to the maintenance of our planet.

Moreover, this increase in efficiency is necessary to achieve greater advantage of the city and make it more competitive. In an increasingly globalised world in which

the large urban areas must position themselves, with increasingly higher energy costs and the application of pollution tolls, simple renovation is not enough. It probably would be if the goal were no more than to provide a transition period so that the construction companies, and all the jobs provided thereby, could be reconverted. But in the end what we would have is a city that is not adapted to the requirements of the 21st century, one that is not competitive and one in which the inhabitants will have serious problems for maintaining their quality of life.

thE NEED to INNovatE

Within this context it appears clear that the current situation poses new characteristics that set it apart (in both the basis and the consequences) from other apparently similar situations having occurred in the past. All of the administrations, from the central government to the local, appear to be aware of these needs and have recognised the opportunities that they present. On the national level, the Royal Decree on the State Plan 2009-2012 establishes three types of renovation: Integral Renovation Areas, redesigning the scope of the protection actions to include the renovation of buildings and houses; Historic Centres Renovation Areas (understood as urban and city centres of cultural interest) and Isolated Renovation. The Autonomous Community of Madrid, within the framework of this plan, has signed agreements to renovate no less than 23,500 homes of different types. In addition, the regional Housing Plan contains a section exclusively dedicated to renovation within four categories: Disbursed housing renovation, building renovation, and integrated relocation and IRA integrated renovation. Similarly, on the local level, the City of Madrid (and many other cities in Spain) are taking every step necessary to assure that the renovation is performed based on increasing the quality of life of their citizens as well as, in part, their development.

However, the hundreds of millions of euros budgeted for renovation activities do not correspond to those allocated to establishing the technical bases upon which the activity will be based. With the exception of some notable, but minority, cases, such has Madrid’s Public Housing Authority (EMVS), that understand the need for innovation and have established new bases and requirement adapted to the 21st century, a large part of the renovation operations carried out nationally do not meet the minimum requirements of sustainability necessary for achieving more efficient cities. Understanding the challenge is not only the first step to solving the problem, but also an opportunity for improvement, making it a vital objective.

The following pages are a modest contribution to this objective. But they form part of a more ambitious idea. We must investigate to innovate and subsequently transmit these innovations, first to the technicians, giving them the instruments needed for specific projects, as well as to society in general, so that they can demand them from their representatives. We hope that this publication helps you to achieve it.

167

RENOvATION AS A PRIORITY

Renovating a building entails energy savings of about 60% versus demolishing it and building it anew. Renovation also avoids numerous negative environmental impacts.

According to G. Moewes (1977), there are only three processes that can reasonably lead to decreasing energy needs or the burden on the natural environment caused by building and cities: n renovating existing buildings; n replacing old buildings that devour energy resources for

new low consumption buildingsn closing gaps between buildings.

The main component of energy consumption related to the building activity is the daily use of the building, and therefore it may be worthwhile to replace buildings that waste energy. In general, energy wasting in a building occurs when two conditions are present: intensive use of the facilities (requiring continuous operation of space heating and air conditioning systems, lighting, etc.) accompanied by the building’s extremely dissipative behavior (for instance, buildings without insulation and/or without thermal inertia). Energy wasting rarely occurs unless both conditions occur simultaneously: even an old gothic cathedral has thermal inertia, and does not have space heating systems to waste energy with.

Renovation must be understood as a sustainable process provided that: n its useful life is of the same order or greater than that of

the building,n it is ensured that subsequent maintenance and use does

not perpetuate the former energy squandering behavior; n this, regardless of whether the renovation improvements

include or not techniques or equipment considered as typically «ecological» or green (such as solar power systems, etc).

n Renovation works may be ecological if in addition to the previously listed, there is an emphasis in improving the energetic behavior of the building and the quality of life of the users, improving or ensuring its habitability (see Ramón, 1983).

The fraction of manufacture energy cost associated to the structure and other parts of the building that have no significant impact on energy efficiency (building load bearing elements) is above 50% (Mardaras and Cepeda, 2004), which means that substituting a building for another entails destroying at least half of the value built, without this energy waste serving to decrease the energy consumption rates during subsequent use.

The calculated percentage (50%) of the fraction makes sense in terms of estimated building maintenance costs for a 50 year useful life period (Jaques, 1996); and therefore, with an energy investment of at the most half of that required for a new building, an old building can be renovated and reach a similar energy efficiency rate during its useful life.

If we add the energy costs of demolition and debris disposal the equation favors renovation even more over the construction of a new building.

When assessing the environmental impact of a demolition the following factors must be considered: n Acoustic pollution caused by the mechanical destruction n Air pollution caused by the dust clouds created by

the demolishing the materials and loading them for transportation

n Consumption of energy and materials to ensure the safety of neighboring properties

n Pollution caused by the fuel consumption of the heavy demolition machinery, conveyor belts, etc.

n Pollution caused by fuel consumption for transportation purposes

n Pollution caused by holding up traffic (idling engine pollution)

n Land filling with demolition debris

For instance, demolishing a small 5 storey plus basement building measuring 100m2 per store would generate about 650m3 of debris, or in other words, between 80 and 100 medium sized truck roundtrips to a far dumpsite.

To evaluate the appropriateness of choosing to build anew, the following considerations should be added to the previous ones:n Environmental impact caused to obtain materials,

minerals, rocks etc. n Pollution and environmental impact caused by

manufacturing new constructive elements. n Pollution caused by the consumption of energy while

transporting materials to the work siten Pollution by energy consumed by the construction and

ancillary machinery, etc.n Pollution caused by holding up traffic.

That is, a new construction would cause additional and numerous local and genera environmental impacts.

As an example, the demolition of a small building of 100 m2, with 5 floors and basement, would generate around 650 m3 of rubble: that is, between 80 and 100 trips, with a medium-sized truck, to distant dumpsites.

In the new building, also a block building, the proportion of energy expenses per budgetary items can be estimated as follows (Mardaras and Cepeda, 2004): n Structure 42 % n Masonry works 24 % n External joinery 11 %

During renovation works it can be assumed that the structure and at least 50% of the masonry works is to be kept, while the rest will be changed, and therefore, a relatively intense renovation works entails savings of up to 42% (structure) compared with a new building and more than half of 24% of the masonry works, that is, about 54% of the total amount invested in new construction. Such a remodeling could improve the building’s energy efficiency behavior to current standards.

In the case of some neighborhoods such as Hortaleza, Benavente and Lavapiés Sector 1, the use of the existing buildings is up to 90%. Any intervention intended to improve the energetic behavior of the buildings will entail a reduction of atmospheric emissions and a considerable improvement of the user’s quality of life.

168

Although initially the students was done for the neighborhoods of Benavente, Lavapiés Sector 1 and Hortaleza, the general conclusions reached can be applied to other areas of Madrid where the existing buildings have similar constructive elements such as: Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán South, Palos de Moguer, Arganzuela North and the areas of the Salamanca and Goya district far from the Retiro Park.

The book is intended to contribute measured information and solutions to facilitate compliance with Basic Document HE 1 (specific to Madrid) of the Technical Building Code.

SUBSIDIES AND FINANCIAL IDAE

Financial aid and incentives for renovation vary in accordance with the annual budget allocations. Below we list the agencies and entities that generally grant this type of aid, as well as the information needed to obtain more information on the aid and subsidies available. We have also indicated the aid and incentives in place at the date of publication of this book in 2009.

statE subsIDIEs MINISTRY OF HOUSING

The grants are managed by the Autonomous Communities, providing different types of aid and incentives for renovation and improvements in the energy efficiency of buildings and housing.

Type of aid:Qualified loans and subsidies for work performed on

buildings and housing.Contact information:Ministry of Housing.Paseo de la Castellana, 112.28071 Madridhttp://www.mviv.es/

INstItutE foR ENERGY DIVERSIFICATION AND SAVINGS (IDAE)

The granting of aid for the promotion of renewable energy has been transferred to the Autonomous Communities.

More information is available on their website.Contact information:C/ Madera, 8.28004 Madridhttp://www.idae.es

local aND REgIoNal subsIDIEs

MUNICIPAL GOVERNMENT OF MADRID

HOUSING AND URBAN DEVELOPMENT DEPARTMENT

Annual grants managed through the Housing and Land Authority (Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid, S.A.), for the realization of housing and buildings

under the following programmes in force during 2009:1.- Integrated Renovation Areas (ARI).2.- Technical Inspection of Buildings (ITE).3.- Sustainability and energy efficiency.Aid:1.- Renovation Areas. Subsidies provided through the

three levels of government, Ministry of Housing on the national level, Community of Madrid on the regional level, and Municipal Government of Madrid on the local level. These subsidies are for actions designed to structurally and functionally adapt buildings and the retrofitting of housing.

The aid varies between 30% and 75% of the protected budget up to a maximum amount of between €12,500 and €21,000 per home.

2.- Technical Inspection of Buildings. Subsidised exclusively on the municipal level for works resulting from the Technical Inspection of Buildings in four areas: Structure and foundations; Interior and exterior façades and internal walls; Roofs and ceilings; and Plumbing.

The aid varies between 10% and 25% of the protected budget up to a maximum amount of between € 3,660 and € 7,214 per home.

3.- Sustainability and Energy Efficiency. Subsidised exclusively on the municipal level for improvements to the thermal insulation and energy savings of residential buildings from the application of:

- Passive measures, consisting of the complete insulation of the building.

- active measures, consisting of the renovation, adaptation or implementation of installations.

The aid varies between 30% and 60% of the protected budget up to a maximum amount of between €3,000 and €6,000 per home.

As a complement to this programme for buildings in specific areas, the city also subsidises words that improve the urban image and acoustic insulation of the building, increasing the maximum mount up to €9,000 per home.

Contact information:Empresa Municipal de la Vivienda y SueloÁrea de Gobierno de Urbanismo y ViviendaDirección de Gestión de Ayudas a la RehabilitaciónC/ Palos de la Frontera nº 13 planta 128012 Madridwww.emvs.es

DEPARTMENT OF THE ENVIRONMENT.

Coal boiler substitution plan.During 2009 and 2010 while the funds last, the city

subsidises the cost of transforming coal-fired boilers to use alternative fuels.

Aid: Between 70% and 22.5% depending on whether it is solar energy, gas, diesel and biomass, or electricity.

This aid is complemented by that provided by the Community of Madrid and the utility company Gas Natural under their RENOVE Plan.

According to the RITE, starting on 1 January 2012 the use of coal fired boilers for heating and hot water will be prohibited.

Contact information:Dirección General de Calidad, Control y Evaluación

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Ambiental. Servicio de Calidad del Aire.C/ Bustamante, 16 planta 5ª. Madrid.www.munimadrid.es (search the website for «carbón»)

commuNIty of maDRID

The Spanish Energy Savings Action Plan 2008-2012 (PAEE for its Spanish initials) for the renovation of existing buildings can be summarised as follows:

1.- Energy renovation of thermal insulation. To reduce heating and air-conditioning consumption (insulation of exterior walls, ceilings, windows, glass, solar protectors, trombe walls -solar chimneys-, semi detached greenhouses –galleries-, shading, promotional cross ventilation), Prior energy diagnosis / engineering in the report of this measure (1). (HE-1 del CTE).

(1) Up to 75% of the costs provided that the proposals are totally or

partially executed.

Aid: 22% of eligible costs, (maximum €10,000/single-fam. home., €300,000 €/apart. building and €300,000 €/other buildings). Or greater if affecting entire neighbourhoods. Buildings with an «A» level energy classification can receive up to 35% and «B» level up to 27%.

2.- Increase the energy efficiency of thermal installations. To reduce energy consumption in heating and air conditioning installations and hot water heaters by >20% annually. (Including centralised urban and district units and those servicing various existing buildings. (RITE).

Aid: up to 22 % of the eligible cost. Priority for those savings measures recommended in the report of the agent performing the inspection for RITE. Or greater if affecting entire neighbourhoods.

Buildings with an «A» level energy classification can receive up to 35% and «B» level up to 27%. For centralised urban and district units and those servicing various existing buildings, up to 22%. Geothermal interchange facilities also qualify for aid. For prior energy audits up to 75% of the cost is covered if the resulting works are partially or totally executed.

3.- Improvement in the energy efficiency of interior lighting. To reduce consumption while guaranteeing appropriate lighting and achieving a minimum annual reduction of 25%. (Comply with HE3 of the CTE).

- Lanterns, lamps and equipment: Substitution of the units to reduce strength by > 30%.

- Control of on switch / regulation of luminosity: Regulation according to the available natural light, with annual savings of > 20%.

- Change in lighting system: Relocating the positioning using the above techniques, annual savings of >30%.

Aid: Up to 22% of eligible costs, (maximum €10,000/apart. building and €50,000 €/other buildings).

Possible increase of up to 30% if high efficiency is promoted ( lighting renewal plans for office buildings, neighbourhood associations, etc.) Buildings with an «A» level energy classification can receive up to 27% and «B» level up to 35%. For prior energy audits up to 75% of the cost is covered if the resulting works are partially or totally executed.

Contact information:Dirección General de Industria, Energía y Minas

C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14. Edif. F-4. 28016 Madrid.www.madrid.org

RENEWal plaNs (RENovE)

WITH SUBSIDIES FROM THE COMMUNITY OF MADRID:

1.- BOILER RENEWAL PLAN.Substitution of individual domestic boilers for others that

cause less harm to the environment.Aid: The Community of Madrid provides €255 and the

utility company Gas Natural provides an additional €55.Contact information:C/ Antracita, 7 2ª planta.2.- Window glazing substitution and renewal Plan.Offered by the Community of Madrid and running until

August 2009 or until the funds run out, subsidising with €24/m2, for a minimum of 3 m²/unit, the change in the window panes (not frames) replacing them with

double pane reinforced thermal insulated windows (*).(*) Requirements: U between 1.6 and 2.2 (W/m2.K) with a voluntary

quality window frame.

This measure achieves a savings in energy loss of up to 72%.

Contact information:Dirección General de Industria, Energía y Minas.C/ Cardenal Marcelo Spínola, 14, 28016 MADRIDWeb: www.cambiatuscristales.com

3.- Lift installation renewal plan. The Ministry of the Environment approved, by ministerial

order, the regulatory framework for the subsidies on the installation of lifts in buildings more than 15 years old and at least three stories high (including the ground floor).

Aid: 70% of the cost of the installation paid into the accounts of the Owners Association upon completion of the works up to a maximum of €50,000.

This aid is not compatible with that set forth in the Housing Plan 2005-2008, et seq., of the Community of Madrid or with the State Housing Plan 2005-2008 et seq.

The installation of high efficiency electric lifts are recommended rather than hydraulic given their lower consumption (4 Kw – 16 Kw) which is amortisable over five years (unless the available space does not make it possible).

Contact information:Oficina Comarcal de Rehabilitación de Edificios, [email protected]

REGIONAL MINISTRY OF HOUSING

Normally there are annual awards of aid for the renovation of housing and other buildings.

Type of aid:The financial aid varies depending on the location of the

building or housing units, specifically whether or not it is within a designated integral renovation area. Two types of aid for renovation are available:

- Diverse renovation actions for housing and other buildings used to adapt the habitability thereof and destined for lease with controlled rent.

- Integral renovation in previously designated renovation

170

CLIMATIC CONDITIONS

Madrid’s climate requires specific conditions and strategies to reach a sufficient level of comfort while minimizing energy consumption and pollution. Any action must take into account the thermal island phenomenon that determines local conditions in the Madrid downtown area.

Madrid’s climate is a continental type climate. It is characterized by seasonal and daily thermal contrasts (very hot and dry summers versus cold and moderately humid winters). The most important climatic feature is the «thermal island». This phenomenon occurs when urban agglomeration is of sufficient magnitude to modify the regional climate. The direct effect of thermal islands is to raise minimal nocturnal temperatures in winter and summer.

The following table lists the climatic parameters of Madrid with monthly averages for the 1971-2000 period based on data provided by the Institute for Renewable Energies and the National Meteorology Institute.

The Olgyay`s and Givoni climatic diagrams specific for Madrid climatic conditions have bee used to determine the passive conditioning strategies for external and internal areas of buildings (according to data recorded at the Retiro Meteorological Station).

MADRID CLIMATE DATA Retiro station: Altitude (m): 667; Latitude: 40 24 40; Longitude: 3 40 41

Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual Average

Average MAX K Temp 9.7 12.0 15.7 17.5 21.4 26.9 31.2 30.7 26 19 13.4 10.1 19.4

Average MIN K Temp 2.6 3.7 5.6 7.2 10.7 15.1 18.4 18.2 15 10.2 6.0 3.8 9.7

Average MED K Temp 6.1 7.9 10.7 12.3 16.1 21.1 24.8 24.4 20.5 14.6 9.7 7.0 14.6

Thermal oscillation 7.1 8.3 10.1 10.3 10.3 11.8 12.8 12.5 11 8.8 7.4 6.3 9.8

Average precipitation mm 37 35 26 47 52 25 15 10 28 49 56 56 436

Maximum precipitation in 24 h mm 25-50 25-50 25-50 25-50 14-25 25-50 25-50 6-25 50-75 14-25 20-25 20-25

Max relative humidity % 83 78 70 69 63 58 49 52 60 72 81 85 68

Average relative humidity % 75 69 60 58 51 45 35 38 48 62 73 77 58

Min relative humidity % 67 60 50 47 39 33 21 24 36 52 65 69 47

Oscillation 16 18 21 21 23 25 28 27 24 20 17 15 21

Hours of sunlight 143 164 206 224 289 310 367 344 243 211 155 121 2777

Radiation W/m2 82.7 119.7 177.4 226.5 271.9 301.9 318.5 279.0 220.2 150.2 99.6 76.6 193.7

N° clear days 7.2 5.2 5.6 3.6 4.3 7.2 16.6 14.1 8.6 6.9 6.2 7.0 92.5

N° snow days 1.0 1.0 0.7 0.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.1 1.1 4.1

N° fog days 8.8 4.5 1.9 0.9 0.5 0.2 0.0 0.0 0.7 1.5 4.9 8.1 32.0

N° freeze day 11.9 7 3.8 0.7 0 0 0 0 0 0.1 3.9 10.9 38.3

Tropical nights 1.0 4-5 5-9 10-20

N° hot days At >25 K 0-3 4-7 16-19 28-31 28-31 16-19 4-7 100-200

N° hot days At >30 K 3-4 7-8 20-23 20-23 4-7 40-60

Wind speed m/s 2,60 3,60 3,20 3,20 3,30 3,00 2,80 3,10 2,20 2,30 2,50 1,80 3,0

Prevailing winds SO SO-NE SO-NE SO SO SO SO SO SO NE-SO NE-SO NE-SO SO

Frequency of calm conditions% 35 27 26 20 16 18 16 18 25 37 37 48 26,9

Wind characteristics Normally, the prevailing winds with a SW component may be accompanied by rain, while winds with a N component bring cold temperatures

areas of the Community of Madrid.In addition, the Community of Madrid will totally or

partially subsidise rent for an apartment if the works performed in the Integrated Renovation Area require the temporary abandonment of the primary home or building.

Contact information:Oficina de Vivienda de la Comunidad de Madridwww.madrid.org

GEN. DIRECTORATE OF INDUSTRY AND ENERGY

Annual grants for the promotion of renewable energies.Type of aid:Promotion of the use of renewable energy sources within

the region of Madrid, providing incentives for the selfsupply of energy and the protection of the environment

Contact information:Consejería de Economía y ConsumoDirección General de Industria, Energía y MinasC/ Cardenal Marcelo Spínola, 14. Edif. F-4.http://www.madrid.org

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OLGYAY`S CLIMATIC DIAGRAM FOR MADRID (CITY ENVIRONS). ExTERNAL COMFORT CONDITIONS

Olgyay’s Climogram or Bioclimatic Chart that graphs relative humidity on the X axis and temperature on the AND axis as the basic conditions that affect the sensitive temperature of the human body. It shows the «comfort area» that contains the value pairs at which the human body requires minimum energy expenditure to adjust to surrounding environmental conditions.

The following recommendations are based on this climogram after calculating the average minimum and maximum temperatures and minimum and maximum relative humidity values per month:

Cold months:n Solar radiation available October to April must be used to

advantagen Only absolute minimum values are below the freezing

point.

Warm months:n During the mid-afternoon hours shade must be provided

in May and all day during June, July, August and September; this entails taking into account fixed and mobile elements that obstruct sunlight exposure.

n High external temperatures must be moderated with humidity and/o ventilation in June, July, August and September.

GIVONI’S CLIMATIC DIAGRAM FOR MADRID (CITY ENVIRONS). BUILDING CONDITIONS

Givoni’s Bioclimatic Chart incorporates the characteristics of the building as factors that modify the external climatic conditions. Its recommendations are intended to attain comfort and wellness incide buildings.

For Madrid, the recommended strategies are as follows:

Legend1. comfort area2. permissible comfort area3. space heating obtained by internal gains4. passive solar space heating5. active solar space heating6. humidification7. conventional space heating8. solar protection9. cooling obtained by high thermal mass10. cooling by evaporation11. cooling by high thermal mass by nocturnal cooling12. cooling by natural and mechanical ventilation13. conventional de-humidification

Dry bulb temperature; wet bulb temperature; relative humidity; quantity of humidity per g/kg of dry air; vapor tension; Hg mm.

LegendHumedad relativa: relative humidityLinea de congelación: freezing pointRadiación: radiationZona de confort: comfort areaLinea de sombra: shadow lineViento: windTemperature de bulbo seco: dry bulb temperatureVerano: summerInvierno: winterGramos de humidity/kg aire: grams of humidity/ kg airLimite de viento + humedad: wind + humidity boundary lineLimite de trabajo de intensidad moderada: moderate intensity work lineProbable golpe de calor: probable heat strokeProbable insolación: probable sunstroke

172

Cold months:n Conventional heating systems are required at night in

December, January and February.n Comfort levels can be achieved by active solar systems

during the midday hours during those same months and the night hours in April and March.

n Passive solar systems provide the required comfort during the day in November, December, January, February and March and the October nights.

n Internal gains provide comfort conditions during the day in April and at night in September and June.

Warm months:n The building must have considerable thermal inertia to

maintain nocturnal temperatures during the day in June, July, August and September.

n In August and September the ventilation must be done at night.

THE THERMAL ISLAND PHENOMENON IN MADRID

In their study: «El clima urbano. Teledetección de las isla de calor de Madrid» López, López, Fernández and Moreno (1993) forwarded, amongst others, the following conclusions regarding the thermal island phenomenon that can be very useful in interventions planned in the study neighborhoods:

During the day, or at least during the first hours of the day, the built surface of the city appears to be thermally colder than the surrounding fields, because it emits less heat than the land. The truth is that we are witnessing a cycle of differential heating and heat storage: in the city the response to solar radiation is slower than in the countryside, and also, its configuration and composition lead to greater rates of absorption and storage of solar heat. At night the situation reverses: the areas in the periphery cool faster than the city, where heat release is slower (as associated to greater thermal inertia) [...]

The differential behavior of three urban elements in Madrid should be noted: asphalted surface, buildings and green spaces. Asphalted surfaces store a lot of heat during the day and release it slowly at night. This dynamic is attenuated in buildings, essentially because of the different materials used in roofs and facades. Slate or metal roofs overheat during the day and lose the heat thus accumulated very rapidly at night (they appear as cold points at night. Green areas appear as warm, cool or cold spaces according to the characteristics of the vegetation, finishing materials used in the landscaping, density, etc. As opposed to uncultivated or unforested lots that behave in the same manner as the built areas of the suburban areas of Madrid.[...]

Madrid has three distinct spaces characterized by the thermal island phenomenon:

a) Compact urban areas with high average temperatures and with abundant point source heats, more intense in streets, squares and surface parking areas. The type of materials and the density of buildings contribute to the heating up of these areas where the air temperature is also very high. These are the areas where the thermal island effect is more intense.

b) Less built areas, both in building volume as in surface occupied by roads have lower temperatures than the previous areas because the heat sources are less in quantity and intensity and the area as a whole cools down more rapidly because there is less reflecting surfaces. The most notable characteristic is heterogeneity: there are significant contrasts between built and empty spaces

c) Suburban areas are as a whole colder. Heat sources are very buffered by the rapid cooling dynamics, only some streets and parking areas appear as warm points, while the cold points are represented by fibrocement or metal roofs. The remaining spaces are warm.

López, López, Fernández and Moreno, 1993: 149

Consequently, the neighborhoods located in the Madrid downtown area (compact urban areas) «suffer» the thermal island phenomenon more intensely. Summer conditions are worse than those of suburban areas, while winter conditions are attenuated by the associated temperature increase.

The Olgyay and Givoni’s climograms have been modified to represent the specific conditions of the three meteorological stations selected because of their proximity to the study neighborhoods. As it can be seen in the Olgyay’s climogram, conditions in the Retiro area are more «extreme» than in the other neighborhoods. In other words, daily and nightly fluctuations are small, but between both situations the thermal and relative humidity oscillation is greater, while in the other two neighborhoods there is a greater proportion of days that are within the comfort level range in the intermediate months (spring and autumn) because temperatures are higher, while there are also a greater number of summer days where strategies such as ventilation are required to reach the comfort area. Thermal oscillation is attenuated between day and night times.

173

OLGYAY’S COMPARATIVE CLIMATIC DIAGRAM STUDY FOR RETIRO, SOL AND PALOS DE MOGUER AREAS

GIVONI’S COMPARATIVE CLIMATIC DIAGRAM FOR THE AREAS OF RETIRO, SOL AND PALOS DE MOGUER

GENERAL CRITERIA FOR SUSTAINABLE RENOvATION OF HOUSING BUILDINGS

The following are the general strategies to be adopted when undertaking a renovation project of existing buildings according to sustainability criteria that will be made more specific as the different technical, social and economic constraints that are part of the project arise.

This listing of recommendations is the extended version of the text published in the book «A Green Vitruvius. Principles and practice of sustainable architectural design» (EU, 1999), and includes some aspects that are specific to the neighborhoods included in the study. It is important to note the relevance of the measures that will affect the use and maintenance of the buildings, because those will be the measures that will enable greater environmental improvements in the short, medium and long term.

spacE hEatINg

Decreasing energy demandn Using, whenever possible, passive solar gains.n Improving the building envelope’s insulation (walls,

joineries, glass enclosures, roof).n Considering the position of the insulating materials and

systems as a function of the thickness and type of wall.n Making advantageous use of the thermal inertia

contributed by some constructive systems.n Reducing losses caused by infiltrations and thermal

bridges.

Improving energy efficiencyn Evaluating the energy efficiency rate of existing

installations.n Improving control measures (thermostats, …)

spacE coolINg

Decreasing energy demandn Avoiding practices that leave the building envelope

unprotected before sunlight exposuren Improving the efficiency of lighting and other systems

that contribute heat to the dwelling’s interior space n Using natural nocturnal ventilation.n Contributing humidity with vegetation whenever

possible.n Avoiding installing heat pumps on the facade to reduce

the rate of temperature increase of the air surrounding the building envelope.

Improving energy efficiencyn Ensuring the efficiency of heat pumps and cooling fans.n Improving the system that controls the air conditioning

system (when it is unavoidable to install it).

lIghtINg

Decreasing energy demandn Improving natural lighting (using passive lighting systems

such as courtyards, etc.)n Rationalizing how space is used.

174

Improving energy efficiencyn Redesigning the distribution of artificial lighting to use it

more rationallyn Installing low consumption light bulbs and fixturesn Improving control.

WatER

Reducing energy demandn Using water treated for human consumption only when

necessaryn Improving water storage and the installation design n Installing individual water meters to reduce demand

Improving efficiencyn Installing water savings systems (double discharge toilet

tanks, flow aerators in faucets,…)

matERIals

Reducing energy demandn Using locally made materials to reduce transportation

related consumption costsn Evaluating the value of the construction materials in

terms of the energy costs derived from manufacturing processes and transportation costs

n Using ecologically certified materials

buIlDINg maNagEmENt

Reducing the demand for building resourcesn Informing the building usersn Ensuring a good maintenance throughout its useful lifen Lengthening the building’s useful life

Improving the building’s efficiencyn Monitoring housing units to learn the individual energy

expensen Ensuring efficient use and maintenancen Evaluating whether to implant energy management

systems

PASSIvE CONDITIONING STRATEGIES

Actions with sustainability criteria do not need to be the result of the use of special and expensive technology, but rather should be the result of the use of a logical intervention aimed at the adequacy to and use of the environmental conditions, with the necessary components in buildings. This statement entails, first of all, that passive conditioning strategies have to be considered, as well as the possible actions that can be taken to this effect in building renovations.

aNalysIs of passIvE solaR poWER optIoNs

As indicated by the climograms done for some of the study neighborhoods, a significant strategy for passive space conditioning of buildings would be to capture the solar radiation that incides on building’s facades necessary to cover the space heating needs during most of the central hours during the winter months. Because this study focuses on a consolidating urban downtown area the possibilities to benefit from passive solar options depend on the configuration of the urban fabric.

The buildings themselves are barriers to the solar exposure of other buildings and will prevent certain buildings —which facades would otherwise be favorably oriented to catch sunlight— from benefiting from this energy saving strategy for space heating. Each particular case must be individually analyzed to calculate specific sunlight exposure and thus determined whether it is or not possible to use solar power catchment as a strategy for winter space heating and whether it is necessary to provide for solar protection during the summer months.

There are three element categories to consider when planning for passive solar space heating for a building: catchment, accumulation and distribution. There are numerous publications that explain in depth the techniques and strategies involved (see De Luxán, 1997 for a description of systems and techniques associated to applied climogram analysis).

The essential collection element (and the essential link between «inside» and «outside») is in this case the window opening. Windows in the traditional buildings of Downtown Madrid are a complex element that fulfill various functions, all requiring the active involvement of the user that opens or closes the window, draws the curtains or tilts the blinds or shutters when necessary. Any solution that entails recovering theses elements must start from these premises.

As Fernando Ramón pointed out a few years ago (Ramón, 1978):

The theoretical recovery of the window as essential device for autonomous indoor climate control as opposed to a merely standardizing or viewing device requires:1. An urban support that allows sun and air to reach it2. Window equipment that enables its function and

operation according to the sovereign convenience of the user.

Recovering and improving existing windows as environmental control elements is then essential, since

175

many windows are equipped with specialized elements that permit their correct operation and functioning during each season of the year: internal slatted shutters, shutters, rollable blinds, etc. (Ceresuela, 1985).

A South facing window in Madrid has an average hourly solar irradiation through vertical glazing of 350 W/m2. The most common dimensions (windows, balconies, bay windows, etc.) guaranty that south facing facade windows that are free of obstruction can catch sufficient solar radiation to heat up the rooms to which they belong, provided there are indoor accumulation devices for said solar energy. Although this will not be the most habitual case in this study, it is recommended to use this strategy whenever possible because space heating savings may be significant.

In those cases where the façade openings do not act as solar radiation collection devices, special attention must be devoted to the insulation capacity of joinery and glazing elements, choosing both based on the lower transmission coefficient, since they are critical points in terms of the energy that is lost from the inside to the outside during Winter and significant solar gain in the Summer, Spring and Autumn unless appropriately protected.

The accumulation elements are, in most cases, the external walls, particularly those of the main façade, and load bearing walls whenever present in the structure, since they have the largest thermal mass. Slabs and party walls made of lumber frameworks and rubble fill (typical features of the Madrid Downtown Area), cannot be considered as accumulation elements because they have little thermal inertia.

In this strategy that uses existing element to advantage, the concept of energy conservation is a central tenet, otherwise the solar energy captured is of no use, and for this reason a first priority is to know the dimensions, nature and arrangement of the elements that make up the existing walls and the possibilities to improve their insulation.

ANALYSIS OF SUNLIGHT ExPOSURE ACCORDING TO THE ORIENTATION AND CHARACTERISTICS OF STREETS AND BUILDINGS

These neighborhoods that are part of the consolidated urban fabric are characterized by their high construction density. To determine the factors that affect sunlight exposure in the facades of such closely set together buildings, the orientation of the street on which they are built and the relationship between the width of said street and the height of the building are an essential factors, as well as the grade of the terrain and the building typology. Usually, the buildings in the study area are set on narrow streets in relation to the heights of the buildings (generally between party walls).

Several streets have been chosen to exemplify these concepts. They have been selected according to the prevailing orientations of each neighborhood. Singular points have also been chosen, understanding as such those points that by their specific characteristics behave differently from the rest in terms of how they respond to solar exposure (plazas, points where streets meet, etc.). In the latter case the horizontal component of the shadows

FACADE ORIENTATION TOWARDS A CARDINAL DIRECTION ACCORDING TO THE TECHNICAL BUILDING CODE SPECIFICATIONS

they project is an important element to consider in the calculations.

The facades face the cardinal directions specified by the Technical Building Code.

To establish the relative advantages and disadvantages of the various sunlight exposures it is necessary to study the sun’s path throughout the year. The parameters that tell us the position of the sun at any given time are called solar coordinates (see Fariña, 2001 and Neila, 2004):

Azimuth (A): horizontal angle, measured from the South of the vertical plane that contains the sun, however, a universal criterion to interpret the signs relative to the Azimuth does not exist. In this study this parameter will be interpreted as South to positive West (from 0° to 180°) and negative East facing (from 0° to -180°)

Solar height (h): vertical angle formed by the solar beam with the horizon plane in a positive direction from 0° to 90° above the horizon and negative from 0° to -90° below the horizon line.

These coordinates vary according to the day of the year (declination), the time of the day (hour angle) and the geographical coordinates (latitude and longitude)

The geographical coordinates of Madrid are: latitude: 40° 27’ 57» N and longitude: 3° 41’ 14» W. In terms of our study we will use an approximation of the latitude coordinates of 40° N.

The chosen day has been the 21st of each month, since they are the days that appear in the cylindrical solar chart for Madrid.

Each morning, the sun appears at a point in the horizon called ortho point and continues to rise until its zenith (12 noon) after which it goes down until it disappears at a point, that is symmetrical to the North-South axis called sunset point. The location of these points varies according to the time of the year. Their position in Madrid is as follows:

176

POSITION OF THE SUN IN MADRID DURING WINTER AND SUMMER

ORTHO ZENITH SUNSET

SummerAzimuth -120° 0° 120°

Solar Height 0° 73° 0°

WinterAzimuth -58° 0° 58°

Solar Height 0° 27° 0°

Observing the data that appears in the previous table we can verify that the path of the sun in winter has a shorter longitudinal span and solar height is lower than during the summer. This means that the problem originated by buildings acting as barriers intercepting the path of the sun and preventing solar exposure will be more acute in the colder months, which is the time they are most needed.

The arrangement of the urban fabric has been analyzed in the three study neighborhoods in terms of the sunlight exposure of the buildings facades in three scenarios: Winter, Summer and Autumn-Spring. The facades will be classified in four categories for each scenario according to their orientation. This systems profiles most of the buildings, leaving out some singular points (plazas, building corners,...) that will require a detailed study of the sunlight conditions.

The cylindrical solar charts for each scenario are described below:

THE CYLINDRICAL SOLAR CHARTS FOR MADRID. WINTER

THE CYLINDRICAL SOLAR CHARTS FOR MADRID. SPRING/AUTUMN

THE CYLINDRICAL SOLAR CHARTS FOR MADRID. SUMMER

HORIZONTAL SOLAR TRAJECTORY HORIZONTAL SOLAR TRAJECTORY

HORIZONTAL SOLAR TRAJECTORY

177

Once the position of the sun is known throughout the year the following parameters can be calculated in relation to two angles related to solar position and the solar coordinates described above. Said parameters are: shadows projected by one building over another, shadows produced by projecting or cantilevered architectonical elements over the facades, proportion of windows that receive solar exposure and those that are in the shade, etc. (Neila, 2004):

Horizontal Shadow Angle (HSA): difference between the sun’s Azimuth and the wall’s

azimuth (the angle formed by the perpendicular line of the wall and the South direction)

HSA = A –Ap

Vertical Shadow Angle le (VSA): a function of solar height and HSA

VSA = arc tg (tg h x sec HSA) = arc tg {tg h x (1/ cos HSA)}

Three streets with different predominant orientations that exhibit the same behavior as similar streets in the area have been chosen as case study for each neighborhood, however, to gain precise insights on the influence of solar radiation on a specific façade requires a specific study of the street section.

To simplify the calculations the azimuths of all the facades that fall within the degree interval the Technical Building Code considers as South facing have been assigned a wall azimuth value of 0°. The facades falling within the East/West facing have been assigned an approximate wall azimuth of -90°/90° and the Southeast/Southwest facing facades have been assigned a wall azimuth value of -45°/45°.

The time interval has been chosen as a function of solar radiation incidence. It must be taken into account that to extract the maximum benefit from solar radiation during the cold season months, the angle of solar incidence in relation to the vertical axis of the façade must be lower or equal to 30°, otherwise the amount of light reflected is greater than the light absorbed, that is, the light that penetrates the vertical wall.

coNDItIoNs aND stRatEgIEs accoRDINg to facaDE oRIENtatIoN

The following tables show the specific vertical and horizontal shadow angles required to calculate solar obstruction values. These angles have been calculated as a function of the time of the year ant the hour interval (chosen so solar radiation deviates minimally from the 30° relationship to the wall).

The hours listed in the chart are solar hours. In Spain:

Official Time = Solar Time +2 hours (from March to October)

1 hour (rest of the year)

The tables have been assembled after analyzing the sunlight exposure rates obtained at the main street orientations in each neighborhood, in order to explain the general façade behavior according to their orientation and the strategies that can be implemented to improve the passive thermal behavior of the buildings located in the Madrid Downtown Area.

A simpler method to gain an approximation of solar behavior of facades may be to read directly the cylindrical solar chart, from which values for azimuth and solar height for the 21st day of each calendar month can be obtained. This method is not as precise as calculating HSA and VSA, but offers a close approximation –given the desired accuracy- of the influence of solar radiation on facades.

LegendFachada: façadeSol: sun

178

CONDITIONS AND STRATEGIES ACCORDING TO FACADE ORIENTATION

1. SOUTH FACING

Street orientation: East-West

Facade orientation: North-South

Wall azimuth 0°

Latitude 40° N

SHADOW ANGLES

Day of the year N° hours of inciding solar radiation Hour interval VSA (°) HSA* (°)

December 21st 4:00 h10:00 h

23.2-30.0

14:00 h 30.0

December 21st 3:00 h10:30 h

24.9-22,5

13:30 h 22,5

January 21st - November 21st 3:55 h10:03 h

26.6-30.0

13:57 h 30.0

January 21st - November 21st 3:00 h10:30 h

27.8-23,4

13:30 h 23,4

February 21st - October 21st 3:25 h10:18 h

36.6-30.0

13:42 h 30.0

March 21st - September 21st 2:45 h10:38 h

49.4-30.0

13:22 h 30.0

April 21st - August 21st 2:00 h11:00 h

61.8-30.0

13:00 h 30.0

May 21st - July 21st 1:30 h11:15 h

70.6-30.0

12:45 h 30.0

June 21st 1:20 h11:20 h

73.8-30.0

12:40 h 30.0

June 21st max. Perpendicular value 12:00 h 73.4 0.0

* A negative sign (-) before the HSA value means the angle is measured from the wall’s perpendicular line in the opposite sense of the hour (counter

clockwise). A positive sign (+) before the HAS value indicate that the measurement from the wall’s perpendicular line has been done clockwise.

179

SOLAR EXPOSURE CONDITIONS OF FACADES

FACADE ORIENTATIONWINTERAzimuth ortho/sunset point: -58° / 58°Solar culmination angle: 27°

SUMMERAzimuth ortho/sunset point: -120° / 120°Solar culmination angle: 73°

NORTH

It will never receive direct solar radiation. Possible radiation reflected from facing facades should be considered.

This is the least suitable façade orientation for solar catchment.

Verify specific street section.

It may receive direct solar radiation in the upper storeys during the first hours of the day and the last of the afternoon, but at a very far angle from the wall’s per-pendicular axis, so most of the radiation received in this manner is reflected.


SOUTH

Receives direct solar radiation (for a solar azimuth ± 30°) in an hour interval from 10:00 h to 14:00 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

This is the best orientation for solar collection dur-ing winter months, but sunlight only incides on the upper storeys due to solar obstruction by neighbor-ing opposing buildings.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 421 W/m2 (December and February between 11:00 h - 13:00 h )- Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 380 W/m2 (January between 11:00 h - 13:00 h)

Receives direct solar radiation (for a solar azimuth ± 30°) in an hour interval from 10:30 h to 13:30 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Radiation incides on all storeys.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 384 W/m2 (September between 11:00 h - 13:00 h )- Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 248 W/m2 (June between 11:00 h - 13:00 h )

* Irradiance data from Neila, 1997

STRATEGIES FOR COLD MONTHS

FACADE ORIENTATION WALLS WINDOWS

NORTH

Increase wall insulation

In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside

(Quantified in wall and insulation parameters)

Improve joinery insulation in all storeys.

Improve glazing insulation in all storeys.


SOUTH


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside.


Improve joinery insulation.

Use glazing that allows solar catchment (in the upper storeys).

Improve insulation in lower storeys glazing.

(Quantified in glazing and external joinery)

180

STRATEGIES FOR WARM MONTHS

FACADE RIENTATION WALLS WINDOWS

NORTH




Improve joinery insulation in all storeys.

Improve glazing insulation in all storeys.


Favor nocturnal cross ventilation.

SOUTH

Increase wall insulation.In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside.


Provide shade by installing solar protection ele-ments, pergolas, deciduous plant species, etc.

Lower temperature outside enclosure by increasing its reflecting qualities using light colors, reflective coatings, etc.

Requires fixed or mobile solar protection elements such as sun shades, slats, vegetation, etc.

Pay special attention to the design of fixed protection elements so they do not obstruct the path of solar radia-tion during certain days in Spring and Autumn when is needed for comfort.


2. EAST FACING

Street orientation: North-South

Facade orientation: East

Wall azimuth - 90°

Latitude 40° N

SHADOW ANGLES


December 21st 1 minute 7:25 0.0 31.3

January 21st -November 21st 0:30 h7:23 1.8 28.9

7:53 7.8 33.9

February 21st -October 21st 1:30 h6:40 0.3 15.0

8:10 18.0 31.1

March 21st-September 21st 2:30 h6:15 2.5 2.9

8:45 33.5 29.9

21 de April-August 21st 4:00 h5:30 1.7 -13.5

9:30 50.5 30.3

21 de May-July 21st 4:00 h6:00 13.3 -15.8

10:00 61.0 28.6

June 21st 5:15 h5:00 4.8 -27.3

10:15 65.4 28.9

June 21st. Maximum vertical angle perpendicular to the facade - 8:05 38.2 0.0

June 21st. Maximum vertical angle - 10:15 65.4 28.9

* A negative sign (-) before the HSA value means the angle is measured from the wall’s perpendicular line in the opposite sense of the hour (counter clockwise). A positive sign (+) before the HAS value indicate that the measurement from the wall’s perpendicular line has been done clockwise.The most unfavorable angles in terms of solar obstruction are shown in blue (less VSA).

181




EAST

Receives solar radiation during the first hours of the day in a time interval from 6:40 h to 8:10 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Because the sun rays are practically horizontal, solar radiation cannot reach any storey, or only incides on the last storey and at values much lower than those received by the South facing facade previously mentioned.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 281 W/m2 (February de 8:00 h - 9:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 54 W/m2 (December de 7:00 h - 8:00 h)

Receives solar radiation during the first hours of the day during an interval that varies from 5:00 h to 10:15 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation incides on the two or three upper storeys. It could incide on all storeys if the building was located in a wide street or a square


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 488 W/m2 (July de 8:00 h - 9:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane glazing = 223 W/m2 (June from 5:00 h - 6:00 h)




EAST





Improve glazing insulation.




EAST

Increase wall insulation.





Requires fixed or mobile solar protection elements, or vegetation cover, etc. (in the upper storeys)


182

3. WEST FACING

Street orientation: North-South

Facade orientation: West

Wall azimuth 90°

Latitude: 40° N

SHADOW ANGLES


December 21st 1 minute 16:30 0.0 -31,3

January 21st -November 21st 0:30 h16:07 7,8 -33,9

16:37 1,8 -28,9

February 21st -October 21st 1:30 h15:50 18 -31,1

17:20 0.3 -15,0

March 21st-September 21st 2:30 h15:15 33,5 -29,9

17:45 2,5 -2,9


18:30 1,7 13,5

21 de May-July 21st 4:00 h14:00 61,0 -28,6

18:00 13,3 15,8

June 21st 5:15 h13:45 65,4 -28,9

19:00 4,8 27,3

June 21st. Maximum vertical angle perpendicular to the facade - 15:55 38,2 0.0

June 21st. Maximum vertical angle - 13:45 65,4 -28,9





WEST

Receives solar radiation during the late afternoon hours in an interval between 15:50 h-17:20 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Because solar rays incide in a practically horizontal angle, it will affect the upper storey and in some cases no storey will receive solar radiation. Irradiation values during these months are considerably lower than those received by the South facade South previously men-tioned.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 281 W/m2 (February de 15:00 h - 16:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 54 W/m2 (December de 16:00 h - 17:00 h)

Receives solar radiation during the late afternoon hours in an interval between 13:45 h-19:00 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation incides on the two or three upper storeys. It could incide on the entire façade provided the building was located on a wide street or a square.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 488 W/m2 (July de 15:00 h - 16:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 223 W/m2 (June de 18:00 h - 19:00 h)


183



WEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside.






WEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside.


Provide shade by installing solar protection elements, pergolas, deciduous plant species, etc.

Lower temperature outside enclosure by increasing its re-flecting qualities using light colors, reflective coatings, etc.



184

4. SOUTHEAST FACING

Street orientation: Northeast-Southwest

Facade orientation: Northwest-Southeast

Wall azimuth - 45°

Latitude 40° N

SHADOW ANGLES


December 21st 3:45 h7:15 0.0 -18.3

11:00 28.3 29.8

January 21st -November 21st 3:50 h7:15 0.0 -17.6

11:05 31.7 30.4

February 21st -October 21st 4:25 h6:40 0.0 -29.1

11:05 39.9 28.2

March 21st-September 21st 3:45 h7:30 19 -29.6

11:15 51.6 28


11:30 64 29.9

21 de May-July 21st 2:15 h9:15 53.2 -28.1

11:30 71 24.8

June 21st 2:15 h9:30 57.9 -28.7

11:45 75.3 30.7

June 21st. Maximum vertical angle perpendicular to the facade - 10:55 68.5 0

June 21st. Maximum vertical angle - 11:45 75.3 30.7


185




NORTHWEST

Receives solar radiation during the late afternoon hours, but at an angle far from the perpendicular wall axis, causing most of the radiation received to be reflected.

Solar radiation would be received by the upper storeys.

Solar radiation reflected from opposing facades should be considered.


Receives solar radiation during the late afternoon hours. The angle of incidence and the heat accumu-lated during the day require the installation of solar protection measures in these orientations.



SOUTHEAST

Receives direct solar radiation during the first hours of the day and part of the central hourly interval be-tween 6:40 h and 11:05 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation will incide on the upper storeys


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 273 W/m2 (December de 10:00 h - 11:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 43 W/m2 (December de 7:00 h - 8:00 h)

Receives solar radiation during the first hours of the day and part of the central hourly interval between 7:30 h and 11:40 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation will incide on most storeys according to the street section.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 333.5 W/m2 (August de 9:00 h - 10:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane glazing= 201,5 W/m2 (September de 7:00 h - 8:00 h)

* Irradiance data are interpolated from data taken from Neila, 1997



NORTHWEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside(Quantified in wall and insulation parameters)




SOUTHEAST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside(Quantified in wall and insulation parameters)


Improve glazing insulation.(Quantified in glazing and external joinery)

186



NORTHWEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside (Quantified in wall and insulation parameters)




Favor nocturnal cross ventilation

SOUTHEAST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside (Quantified in wall and insulation parameters)





187

5. SOUTHWEST FACING

Street orientation: Northwest-Southeast

Facade orientation: Northeast-Southwest

Wall azimuth 45°

Latitude 40° N

SHADOW ANGLES

Day of the year N° hours of inciding solar radiation Hour interval VSA (°)HSA*

(°)

December 21st 3:45 h13:00 28.3 -29.8

16:45 0.0 18.3

January 21st -November 21st 3:50 h12:55 31.7 -30.4

16:45 0.0 17.6

February 21st -October 21st 4:25 h12:55 39.9 -28.2

17:20 0.0 29.1

March 21st-September 21st 3:45 h12:45 51.6 -28.0

16:30 19.0 29.6


15:30 39.3 28.4

21 de May-July 21st 2:15 h12:30 71.0 -24.8

14:45 53.2 28.1

June 21st 2:15 h12:15 75.3 -30.7

14:30 57.9 28.7

June 21st. Maximum vertical angle perpendicular to the facade - 13:05 68.5 0.0

June 21st. Maximum vertical angle - 12:15 75.3 -30.7

* A negative sign (-) before the HSA value means the angle is measured from the wall’s perpendicular line in the opposite sense of the hour (counter clockwise). A positive sign (+) before the HSA value indicate that the measurement from the wall’s perpendicular line has been done clockwise.The most unfavorable angles in terms of solar obstruction are shown in blue (less VSA).

188




NORTHEAST

Receives solar radiation during the first hours of the day but at an angle far from the perpendicular wall axis, causing most of the radiation received to be reflected.


Solar radiation reflected from opposing facades should be considered.


Receives solar radiation during the first hours of the day. The angle of incidence and the heat accumulated during the day require the installation of solar protection measures in these orientations.

In a «standard» study neighborhood street solar radiation would be received by the upper storeys.


SOUTHWEST

Receives direct solar radiation during the last hours of the day and part of the central hours in an inter-val that goes from 12:55 h and 17:20 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation will incide on the upper storeys.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 273 W/m2 (December de 13:00 h - 14:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 43 W/m2 (December de 16:00 h - 17:00 h)

Receives solar radiation during the last hours of the day and part of the central hours in an interval that goes from 12:15 h and 16:30 h (actual values vary within the limits of this interval depending on the month of the year)

Solar radiation will incide on most storeys according to the street section.


For this hour interval*:- Maximum average solar irradiance through single pane vertical glazing = 333.5 W/m2 (August de 14:00 h - 15:00 h). - Minimum average solar irradiance through single pane glazing= 201,5 W/m2 (September de 16:00 h - 17:00 h)

* Irradiance data interpolated from Neila, 1997



NORTHEAST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside(Quantified in wall and insulation parameters)



SOUTHWEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation ma-terials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside(Quantified in wall and insulation parameters)



189



NORTHEAST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materials must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside (Quantified in wall and insulation parameters)



Requires fixed or mobile solar protection ele-ments, or vegetation cover, etc. (in the upper storeys)


SOUTHWEST


In walls with thicknesses ≤ 30 cm, insulation materi-als must be installed on the outside to maintain thermal inertia inside (Quantified in wall and insulation parameters)



Requires fixed or mobile solar protection ele-ments, or vegetation cover, etc. (in the upper storeys)


To summarize, after completing the solar irradiance studies in the study neighborhoods, it can be confidently said that solar catchment cannot be considered a viable general strategy during winter months. Only upper storeys of South facing facades and at singular locations should be equipped with glass structures intended for solar radiation catchment. In the remaining facades the main strategy should be installing insulation, trying to maintain thermal inertia in the inside walls to provide greater thermal stability in the buildings.

The strategy for summer months is to protect most of the façade openings from solar radiations (except North facing openings).

190

The following graphs show the facade solar exposure values throughout the year obtained in the study. Solar obstruction values caused by buildings on the opposite side of the street have been incorporated to the values. Vertical and horizontal shadow angles values and the number of hours of solar radiation received each month are shown (at an angle equal or lower than 30° in relation to the perpendicular line of the façade). More than 50 cases have been studied in the different neighborhoods in the full study done for the EMVS.

EXAMPLE 1: HORTALEzA STREET. BENAVENTE NEIGHBORHOOD

The following conclusions can be extracted from the specific sunlight exposure study done at Hortaleza street (Benavente neighborhood):

This is a street where the buildings façades face in a Southeast-Northwest direction. The Clavel, Costanilla de Capuchinos, San Bartolomé, Barbieri, Pelayo, San Gregorio and Libertad streets are all similar in this aspect.

Northwest facing facade: in winter months solar radiation would incide on the upper storeys during the first hours of the afternoon, but at angle far from the perpendicular wall’s axis, so most of the radiation thus received would be lost by reflection. During summer months the upper storeys would receive solar radiation during the last hours of the afternoon, requiring solar protection elements. The possible radiation received from light reflected from the facades of the buildings across the street should be considered.

Southeast facing facade: The last two storeys are capable of catching solar radiation during the first hours of the morning in the months of November, December and January. In February and October solar radiation may incide on the last three upper storeys, while in the months of March and September solar radiation incides on all storeys except on the ground floor storey. In April it is possible to catch solar radiation at all storeys. In May, June, July and August solar radiation affects all storeys and part of the street during the first hours of the day. Façade and street openings must be protected with plant species cover, shade shelters, sun shade awnings, blinds, etc.

EXAMPLE 2: PLAzA DE PONTEjOS. BENAVENTE NEIGHBORHOOD

The following conclusions can be extracted from the specific sunlight exposure study done at Plaza de Pontejos (Benavente neighborhood):

Square where the buildings face the North–South and East–West directions.

North facing facades: will never receive direct solar radiation in the winter. They could receive solar radiation in the summer in the upper storeys, during the first hours of the day and last hours of the afternoon, but at angle far from the perpendicular wall’s axis, so most of the radiation thus received would be lost by reflection. The possible radiation received from light reflected from the facades of the buildings across the street should be considered.

South facing facades: Receiving direct solar radiation is possible in all storeys during all months of the year (the hour interval of greater solar power varies between 10:00 h and 14:00 h, depending on the month of the year). All façade openings will require solar protection during the summer. In November, December and January most of the square is in the shade, while in February, March, April, September and October sunlight can be enjoyed in the outdoor spaces. During the summer months façade and street openings must be protected with, shade shelters, deciduous plant species cover, etc.

East facing facades: Because these facades are taller than the west facing facades, they upper storey will receive solar radiation during the first hours of the day in December and the last two storeys in November and January. In February and October all storeys except the ground floor will receive solar radiation during the first hours of the day. In March, April, August and September all storeys will receive solar radiation during the first hours of the day. In May, June and July direct solar radiation will incide during the first hours of the day on the entire façade and on a large part of the square. During the summer months façade and square will require protection that can be provided with plant species cover, shade shelters, sun shades, awnings, blinds, etc.

West facing facades: In the months of November, December and January is impossible for these facades to receive sunlight during the first hours of the afternoon. During the last hour of the afternoon, in February and October, solar radiation incides on the upper storey. In April and August the sun will incide on all storeys. In the afternoons in May, June and July the entire facade and the square will receive full solar radiation.

It is practically impossible to catch solar radiation during the months that is most needed, while the entire façade and the square will require solar protections during the hottest months.

ExAMPLES OF SOLAR IRRADIATION ExPOSURE OF FACADES IN TERMS OF STREET SECTION (See page 54-59)

191

aNalysIs of NatuRal vENtIlatIoN possIbIlItIEs

As can be seen in the climatograms describing the climatic conditions of Madrid during the summer months, one of the recommended passive space conditioning strategies is natural nocturnal ventilation. Nocturnal ventilation also serves the purpose of airing the homes for hygienic purposes, which is oftentimes insufficient.

The general wind regime is substantially modified when it descends over the urban grid. Except in cases where streets are oriented in the direction of the prevailing winds, or at the highest storeys, the rest of the buildings cannot use the general breezes for cooling purposes. What they can use are systems based on temperature differentials occurring between opposing facades or between the lower and upper storeys of the buildings. To take advantage of these temperature differentials the «through» houses, that is, the houses which facades have opposing openings have better space conditioning than those that have openings to only one cardinal direction.

The stairway well is an essential element in the natural ventilation system of a building, since it is a closed vertical flue that is usually connected to courtyards. For it to work correctly it must have two openings: a lower opening that coincides with the main entrance to the building and an upper opening, the uppermost window of the stair well or a skylight. Controlling both upper and lower openings is essential for the appropriate operation of the system.

In terms of the main entrance access, in many buildings the original doors were designed with elements that opened in the upper part to let the air in and ventilate the building through the courtyard and the stairwell. Many renovations and later remodelings have substituted or modified this opening element eliminating this natural ventilation system.

Recovering this traditional ventilation system requires taking into account the conditions and quality of the external air that is going to renovate the air inside the buildings. Many of the streets in these neighborhoods have intense car traffic which makes the content of toxic particles of the immediate air to be above allowable levels. These particles are usually deposited in the areas closer to the floor. In other cases such as in the narrower streets that have less person and vehicular traffic the quality of the air is better.

An urban scale intervention that would control the vehicular traffic in these neighborhoods would solve this problem and many other pollution related problems.

The window is an essential element to ventilate the interior of the house, although the same problem described above also applies. Windows in traditional buildings had a diversity of functions since they were the environmental control systems of houses and their traditional arrangement had specialized elements such as foldable shutters that allowed the passage of air during the summer while blocking the sunlight.

This ventilation system works by the draw created by the courtyard. Another ventilation element inside the building was the removable upper part of door jambs. In many instances these systems have not been kept, eliminating this natural ventilation option.

In terms of housing units that look on a courtyard, their own configurations prevent this type of situations and require interventions of greater magnitude.

matERIals

Energy savings and reducing polluting emissions are important both for efficient building performance and for the renovation process. When these considerations are applied to the renovation process the energy embodied in the construction materials, their useful life and the quantity needed per application must be considered. These three factors will determine the success of the environmental retrofit.

For the purpose of this study, by «embodied energy» we understand all the useful energy that must be consumed to manufacture and supply each of the different construction materials required to complete the building project to the work site.

EMBODIED ENERGY OF CONSTRUCTION MATERIALS

The following table summarizes the significant embodied energy values for the most common building materials. The last column contains the most advisable range for Spain at this time.

192

Material Basic sources Vázquez (2001) CBPR-UW Reference value kWh/kg MJ/kg

Steel 11 8,9-12,5 9-11 32-40

Recycled steel 4,7 2,5-3,5 2,5-4 9-14,4

Aluminum 44-60 53-63 53-64ce 191-230

Recycled aluminum 13-29 4-11 12-29e 43-104

Baked clay (ceramic) 1,25-4,4 0,7-5,4 0,7-5,4 2,5-19

Cement 2 2,2 2 7

Copper 20-40ae 70-140

Concrete 0,7 0,3-0,63 0,3-0,7 1,1-2,5

Sand-lime brick 0,5 ,5 1,8

Wood 0,08-0,86 0,08-0,86 0,3-3

Lumber (milled, raw) 1,58d 5,7

Wood (board) 1,3-6,7 1,3-6,7 4,7-24

Generic plastic 20-40 20-40 72-144

Polystyrene 32,5-52,5 28-52,5b 100-189

Polyurethane 33 20,6 21-33 74-119

Porcelain 7,5 7,5 27

PVC 20,7 19,4 19-22ª 70-80

Glass 5,3 4,4-7,3 4,4-7,3 15,8-26,3

Glass (fiber) 8,4 8,4 30

Gypsum 1,25 0,92-1,25b

ENERGY EMBODIED IN CONSTRUCTION MATERIALS (kWh/kg)

Notes: CBPR-UW, Center for Building Performance Research, University of Wellington.Values for recycled materials correspond to processes where all the technically possible material is recycled with available technology.

Other sources: a, Alcorn & Haslam (1996). b, Mardaras & Cepeda (2004). c, Phylipsen & Alsema (1995). d, Salomonsson & Ambrose (1996). e, Stodolsky et al. (1995).

At any rate, it must be remembered that embodied energy values are not an indicator of «ecological goodness» at this time of the process because this comparison between materials cannot be done until the quantity of material required for a particular function is established (Vázquez, 2001).

To illustrate this idea we can use a real case scenario such as the habitual practice of complementing necessary insulation in each wall and other enclosures to save energy in residential space cooling and heating. In this case, the concept of energy savings can be extended to that applicable to the manufacture process of materials that achieve similar degrees of insulation values.

The insulation values required for compliance with the Technical Building Code (DB HE 1) regulations in Madrid (Zone D3) in terms of energy savings translate in a maximum wall transmittance value of: Ulim= 0.66 W/m2K

The two walls we will use for this comparative examples comply with said requirement:- One wall (A), made of perforated brick, without

insulation, that to have a transmittance value lower than 0.66 W/m2 must be 1.00 m thick.

- Another wall (B), made of de perforated brick and ½ foot thickness and a layer of 0.06m type III EPS board insulation

Now, let’s see the energy consumed in manufacturing the materials used in both walls (Mardaras & Cepeda, 2004).

Energy consumption required to manufacture brick 4.5 MJ/KgEnergy consumption required to manufacture EPS(expanded polystyrene) 120 MJ/Kg

Wall A: 1.00 m of perforated brick1.00 x 1.00 x 1.00 x 1.200 Kg /m3 x 4.5 MJ/Kg = 5400 MJ

Wall B: 0.12 m of perforated brick and 0.06 m of type III EPS (0.12 x 1.00 x 1.00 x 1.200 x 4.5 MJ/Kg) + (0.06 x 1.00 x 1.00 x 18 Kg /m3 x 120 MJ/Kg) = 877.60 MJ

That is, for the same insulation value the energy required to manufacture the materials used to build Wall B would require 6 times less energy expenditure that those require to build Wall A.

193

For existing walls, even for 0.50 m thick walls having twice the transmittance value, the energy consumed in the manufacture process would be 3 times higher than that required for the ½ foot wall + insulation, and therefore, renovating these already built walls and giving them appropriate transmittance values is a much more cost-effective solution in terms of energy savings than demolishing them and building them again.

It follows that evaluating the energy consumed in the manufacture process of construction materials is a necessary step to choose the best solutions.

matERIals foR thERmal INsulatIoN

Strict compliance with maximum transmittance values specified in the Technical DB HE 1 Code would imply an E Energy Rating for residential buildings. To achieve higher rating values insulation values would have to be also increased.

Interesting related information:n To qualify for certain subsidies, the German Low Energy

Consumption Certificate is required. The maximum transmittance values allowed by said certificate are as follows:

0.25 W/m2 K for masonry walls, 0.20 W/m2 K for framework walls with a lumber

component, 0.15 W/m2 K for roofs and 1,3 W/m2 K for glass enclosures.

n To qualify for the Swiss Minergie Certificate (a requirement for subsidy applications) maximum transmittance values must be:

0.20 W/m2 K for walls and roofs, and 1.00W/m2 K for external joinery and glazing.

These requirements are not essential for the Madrid climatic conditions, but it would be advisable to improve the minimum insulation values specified by the Technical Building Code in at least 30%, which in walls and roofs would entail a very low expense in view of the high energy savings that would be obtained and the subsequent higher Energy Rating (up to a C).

Each group of insulating materials having the same conductivity has been ordered from top to bottom, or from less to more polluting.

194

INSULATION MATERIALS OF EQUIVALENT VALUES (IN CM)

Material Conductivity λ W/mK Insulation Thickness

Fiberboard 0,080 4 6 9 11 13 17

Expanded perlite(130 Kg/m3) 0,047 3 4 5 6 8 10

EPS I (10 kg/m3) 0,046 -- -- 5 6 7 10

Fiber glass I (10-18 Kg/m3) 0,044 3 4 5 6 7 9

EPS II (12 Kg/m3) 0,043 -- 4 5 6 7 9

Rock wool I (30-50 Kg/m3) 0,042 3 4 5 6 7 9

Agglomerated cork board UNE 5.690Cellulose flakesRock wool II (51-70 Kg/m2)PUR IV forms (80 Kg/m3)

0,040 2 3 4 6 7 9

EPS III (15 Kg/m3) 0,039 2 3 4 5 6 8

Rock wool III (71-90 Kg/m3)Rock wool IV (90-120 Kg/m2)Rock wool V (121-150 Kg/m3)Crosslinked polyethylene (30 Kg/m2)

0,038 2 4 5 6 8

Fiber glass II (19-30 Kg/m3) 0,037 2 3 4 5 6 8

Fiber glassVI (91 Kg/m3)EPS IV (20 Kg/m3)

0,036 2 3 4 5 6 8

EPS V (25 Kg/m3) 0,035 2 3 4 5 6 8

Fiber glass III (31-45 Kg/m3)EPS VI (30 Kg/m3)

0,034 3 4 5 6 7

Fiber glass IV (46-65 Kg/m3)Fiber glass V (66-90 Kg/m3)EPS VII (35 Kg/m3)XPS II (25 Kg/m3)

0,033 2 3 4 5 5 7

XPS V ( 33 Kg/m3)XPS III (33 Kg/m3)

0,030 2 3 3 4 5 6

XPS IV ( 33 Kg/m3) 0,028 2 3 3 4 5 6

PUR forms, foam III (32 Kg/m3)

PUR forms, foam III (35 Kg/m3)

PUR forms, foam III (40Kg/m3)

PUR formed on site, foam I (35 Kg/m3) --- min. 3 cm*

PUR formed on site, foam II (40 Kg/m3) --- min. 3 cm*

(the notation «--» appears when the thickness is not available or not convenient due to the material)* According to the recommendations of the Technical Applied Polyurethane Association (ATEPA), the minimum application thickness must be 2 cm for vertical enclosures and maximum layer thickness must be of 1.5 cm, and therefore to fulfil both requirements minimum thickness is of 3 cm.Source: compiled by the author for this paper.

195

Facade walls:

XVIII c

Beneito Bails1747

Ground floor

11 -14 m buildings Robust ashlar stone until the 3rd or 4th masonry course

17 - 20 m buildingsAshlar stone up to the 1/3 or ¼ of the this height or up to the first floor

All otherstoreys

0.65 m thick walls for a height of 5 to 6.4 m until reaching the height to build the floor slab

Frame walls or wooden reveals (tapering to 0.48 m)

Quarters made of masonry and brick

Plastering and rendering

Facades may be done in brick inside and in ashlar masonry outside with the foresight of laying the stone in 0.84 m high courses of ashlars that encompass the thickness of the wall to avoid cracks due to differences in settling.

Villanueva1790

Brick masonry and/or stone masonry piers

Good worked stone masonry in laid in full courses or full pillars

Arcs and architraves of the same material

Does not enlarge on distinctions between storeys

Construction started with the façade walls and corners and spring courses, the elements where the best stone was used; an-gles, wings and ends were fortified, but the interior plastering and the projecting ornamentation hid the robustness of these strengthened elements.

As for the «corralas» […], (courtyards containing the main access to individual dwellings by an inner set of stairs and galleries that served also as balconies), the earlier ones were built as a lumber framework with the studs placed at 2 to 3 m intervals and web and brick masonry. Storeys should not exceed 2 or 3 […] with banisters made of bricks laid on their edges (in the transition from the XVIII to the XIX c. they are substituted by iron rails)

coNstRuctIvE systEms

TRADITIONAL CONSTRUCTIVE SYSTEMS

The two sources of data used to characterize the predominant constructive systems of the Madrid downtown area are first, the historical records from buildings dating to the XVIII and XIX century and then the technical descriptions found in treatises, regulations and related documents.

The following charts summarize the results of this investigation. The measuring system used in the original texts (inches and feet) has been replaced by the international measuring system units (meters) understanding that an inch is equivalent to 0.02 m and a foot is equivalent to 0.27 m.

To characterize the constructive elements this data has been contrasted with visual inspections of the standing buildings in the Madrid downtown area.

196

XIX c

1833

Skirting board 0.84 m, built in stone masonry

Rest of the building

Brick masonry with lime and sand mortar

Up to the impost layer of the first storey (0.84 m)

After the first storey the walls are tapered from the inside by 0.07 m (0.77 in the second storey).

1892 Ordinance

«Two part blinds (they fold outwards in two panels on the façade) are summarily banned and only blinds that fold throughout the width of the leaf, or the greater part of it and fit in the space between external window borders»

«Imposts and cornices may project out 0.15 and 0.30 m over other projecting bodies»

Maximum projection

5 m from the street: 0.40 m 6 m from the street: 0.50 m



11 m from the street: 0.90 m

Interior load bearing walls:

XVIII cBeneito Bails 1747

Gypsum plaster and rubble partition walls (keeping the plumbline of the wall openings)

Villanueva 1790 Sees the convenience of building them entirely of masonry

XIX c 1862 Iron or lumber frame walls

Ground floor «marco de tercia»

Main storeys «tajones de sesma»

All other storeys, subsequently

Walls: single skin half-brick walls and partition walls

XVIII c

Reveals or wooden frameworks at 1.60 m supported by woven rope, stone masonry, adobe bricks, bricks, rubble and con-struction debris

Villanueva 1790

Adobe bricks, baked bricks, rubble and construction debris, reeds and canes mixed with mud, lime and sand (lath and plaster like) with and without lumber frameworks «another excellent and cheap method is to make them thin, light, all the same and using the plumbline, without lath or frameworks and make special adobe brick as thick and wide as desired with the rubble that often results from demoli-tions and mixed them with plaster [...] and use them on the side as if they were bricks»

Half brick one skin walls 0.21 to 0.28 m (for resistance)Standard 20 cm framework with a half stud and cladding panel with bricks laid on their edge

Partition wall 0.07 to 0.14 mbricks laid on their edge and plas-tered

1892 Ordinance«The owner can build as many storeys as he wishes, provided the ground floor is no shorter than 3.60 m and the remaining storeys no shorter than 3 m»

Facade walls:

197

Party walls:

XVIII c

Reveals or wooden frameworks at 1.60 m supported by woven rope, stone masonry, adobe bricks, bricks, rubble and construc-tion debris «proposed dimensions of 0.49 to 0.56 m [...] inclined to build them up by their sloping plane with a difference of 0.07 m and four courses less on the raised wall in relation to the base [...] It was not allowed to build niches, closet space, chimney flues or any other type of hole»

CH. Rieger-M. Benavente

Types of walls and party walls

masonry, with worked ashlars entirely or only in the front

brick

raw ashlar stones «because they are sound to lay and the interstices between them can be filled with bricks»

Stone or brick «consolidated by stone masonry or concrete»

Walls that occur in uneven grade terrains or waterlogged lands where the floor is closed with various blocks that are then with lime, stone and sand.

Villanueva 1790Masonry wall (0.70 m) flush with the ground floor that is increased by 0.035 m on both sides in lower storeys and tapering for upper storeys.

XIX cEnlargement regulations

Party walls will be built, every other 3 houses, in brick masonry that will rise above the frame in at least 1 m, all other party walls must be thick and load bearing in iron or lumber

End of XIX c. Lumber frame walls are still in use

Floors

XVIII c Villanueva 1790

Lumber joists

Beam fill

«slab made of rubble and gypsum plaster filling all the space between trusses so they form a floor on top and a ceiling below»

»block and joist construction that forms a floor on top while the bot-tom part is left uncovered with the rafters exposed»

«block and joist construction to make the floor on top and a joist framework below to make the false ceiling»

XIX cSteel makes an appear-ance

I-shaped Metal joists spaced each 0.50 m and held by joist hangers and framing irons

Slabs made with baked clay blocks and black plaster

Roofs:

XVIII c

StructurePredominant typologies

«Molinera» or Old Inn type: courtyards for access and services.

Truss and ridge beam frame : double bay dwellings

2nd half of XIX c: iron frames are mentioned but not usually employed

Roof covering clay tiles

Gambrel roofs

1716: allowed provided they are built aligned with the windows

1790: Villanueva forbids them. Proposes that eaves must not touch the framework

1892: Attics are forbidden on main facades but allowed in the courtyard bays when the ceiling is no shorter than 2.52 m «free space under the roof is not to be used as living spaces under any circumstance, only as storage attics»

198

PARAMETERS USED TO EVALUATE THE THERMAL BEHAVIOR OF CONSTRUCTIVE SYSTEMS

The constructive systems have been classified in three major categories to better describe their evolution in time: walls, floor slabs and roofs. The parameters used in this analysis are listed below:

Thermal transmittance coefficient (U): is the flow of heat, in a stationary regime, that goes through a constructive element measured in surface units and by the temperature differential unit between the different spaces that separates. It also indicates the insulation value of the element, indicating the amount of heat gains and losses that occur through it. It is measured in W/m2K according to the specifications of the Technical Building Code.

The following formula is used for multilayer walls: U = 1 / (Rsi + Σe/λ + Rse), where Rsi and Rse are the internal and external surface thermal resistances respectively, e is the thickness of each layer and λ the apparent thermal conductivity (W/m K).

To calculate the values for heterogeneous longitudinal walls, each of the materials that compose it are weighted, defining a «new material» and then the appropriate calculation method is applied. The values required by the Technical Building Code (DB-HE-1 for Madrid (D3 Zone)) for the various constructive systems are as follows:

Constructive system Transmittance limit (W/m2K)

Walls and enclosures that interface with the outside (in contact with surrounding terrain or exposed)

0,66

Floors 0,49

Roofs 0,38

Buffering (fa): is the difference between the amplitude of the thermal wave on the external and the internal surfaces of the building. The percentage given refers to the external surface, and therefore a buffering value of 100% indicates that the incident wave is transformed into a flat wave in the inside, that is, it has no amplitude.

To calculate this parameter the following formula is used: fa = 1 – e (-0,1905.b.d.1/λ), where b is thermal effusivity, or the capacity of a given material to accumulate heat, a capacity that will be greater the higher the value. The insulating materials have very low effusivity values. To calculate it we use the following expression: b = √ (ρ. Ce. λ), where ρ is the density (kg/m3); Ce, is the specific heat (kJ/kg.K) and λ is the apparent thermal transmittance (W/mK).

Thermal diffusivity

HighHeating

Fast

Low Slow

Thermal effusivity

HighAccumulation

Large

Low Small

Source: Neila González, F.J. La acumulation de las fuentes de energía renovables (I): La inercia y la estabilidad térmica in las construcciones. Cuadernos del Instituto Juan de

Herrera de la Escuela de Arquitectura de Madrid. Madrid. 2000, pag. 21.

Thermal phase difference (df): Indicates the period of time it takes for the wave inciding on the external face to manifest on the incide face. This is an interesting parameter because in summer conditions –depending on the composition, materials and thickness of the wall- it may be possible to control the time of the day at which extreme external conditions are manifested in the indoors space. This value is measured in hours.

The thermal phase difference for each of the layers that make up the constructive element to be analyzed is calculated with the following expression: df = (0,7269.d) / √a, calculating diffusivity (or the speed at which a body increases its temperature) with the specific heat in kJ/kgK,

In general, greater thermal phase difference values go together with greater buffering values. The tables included in this chapter show that adding the recommended insulation improves buffering values and increases the thermal phase difference of the original constructive elements.

All this information has been used to complete a more detailed study about wall, slabs and roof systems of the Madrid downtown area.

STUDY OF EXISTING WALLS

Contrary to the general belief that walls of traditional thicknesses have an excellent thermal behavior, this is not quite true. As can be observed in the attached tables, said walls have thermal transmission coefficients that exceed the thermal transmittance thresholds required by the Technical Building Code for the Madrid downtown area. Also, these walls have an interesting advantage, which is their high thermal inertia and buffering values that can reach on occasion the 100% mark.

In summer, if the walls cause sufficient thermal phase difference for the accumulated heat to be released at the times when ventilation is most convenient, because the outside temperatures have lowered, it is possible to avoid overheating inside the buildings. This passive system makes possible to avoid using active space cooling and heating systems, therefore reducing energy consumption.

Given the wide range of constructive materials and solutions, the calculations included in this report are limited to the most frequent thicknesses and combinations. For frame walls, and due to the variety of existing instances, not only in the filling material used for panels or quarters, but in the distance between studs and joist-sole plates, and even by the presence or absence of footing, struts and strut braces amongst other elements, the simplification relates to the percentage of materials that compose the wall: lumber, plaster rubble, lime, sand, brick, stone and brick rubble.

The following chart has been included to help in the manufacture of new constructive elements. It includes the complete calculations and some of the tables summarize said calculations such as thermal transmittance values, thermal phase differences and wall buffering values without insulation and with the insulation required by the CTE DB-HE-1.

200

FRAME WALL 0.20m (12% lumber; 80% plaster; lime; sand and brick; and 8% stone)

Layer Associated Density (Kg/m³)

Associated Conductivity

W / m K

Conductivity W / m K

Thickness m

Thermal Resistancem2 K / W

(U) Thermal Transmitt. Coefficient

W / m2 K

1/he external upper resistance 0,04

Pine lumber 72 0,02

0,93 0,20 0,22Lime and brick 1.280 0,64

Stone 200 0,27

1/hi internal upper resistance 0,13

Total 0,20 0,39 2,59

BRICK WALL 0,45 m

Layer Density (Kg/m³)

ConductivityW / m K

Thickness m


(U) Coefficient Thermal Transmitt.

W / m² K


Brick 2.000 1,05 0,96 0,92


Total 0,96 1,09 0,92

GRANITE WALL 0.90 m


ConductivityW / m K

Thickness m



W / m² K


Granite 2.500 3,37 0,90 0,27


Total 0,90 0,46 2,16

ARTY WALLS: lime + 0.20m frame walls (12% lumber; 80% plaster, lime, sand and brick, and 8% stone) + plaster



W / m K


Thickness m



W / m2 K


Lime 1.600 0,80 0,03 0,04

Pine lumber 72 0,02

0,93 0,20 0,22Lime and brick 1.280 0,64

Stone 200 0,27

Plaster 800 0,30 0,02 0,07


Total 0,25 0,49 2,04

Examples of full calculation charts

201

FRAME WALL 0.20m (12% lumber; 80% plaster; lime; sand and brick; and 8% stone)



W / m K


Thickness m



W / m2 K


Pine lumber 72 0,02

0,93 0,20 0,22Lime and brick 1.280 0,64

Stone 200 0,27


Total 0,20 0,39 2,59

BRICK WALL 0,45 m


ConductivityW / m K

Thickness m



W / m² K


Brick 2.000 1,05 0,96 0,92


Total 0,96 1,09 0,92

GRANITE WALL 0.90 m


ConductivityW / m K

Thickness m



W / m² K


Granite 2.500 3,37 0,90 0,27


Total 0,90 0,46 2,16

ARTY WALLS: lime + 0.20m frame walls (12% lumber; 80% plaster, lime, sand and brick, and 8% stone) + plaster



W / m K


Thickness m



W / m2 K


Lime 1.600 0,80 0,03 0,04

Pine lumber 72 0,02

0,93 0,20 0,22Lime and brick 1.280 0,64

Stone 200 0,27

Plaster 800 0,30 0,02 0,07


Total 0,25 0,49 2,04

Associated Specific Heat

kJ / Kg K

Specific Heat

kJ / Kg K

Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6

Effusivitys1 / 2 w/m2 K

Phase difference

(hours)

Accumulated Phase difference

(hours)

Buffering per layer

Energy buffered by layer

Energy that goes through

0,10

1,04 0,57 1.226,62 6,10 0 0,80 80% 20,0%0,88

0,06

Total phase difference 6,10 Total buffering 80,0%

Specific Heat kJ / Kg K

Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6

Effusivity s1 / 2 w/m2 K

Phase hours

Phase difference

(hours)

Buffering per layer Energy buffered by layer


0,84 0,62 1.326 28,07 0 1,00 100,0% 0,0%



Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6

Effusivity s1 / 2 w/m2 K

Phase hours

Phase difference

(hours)

Buffering per layer Energy buffered by layer


0,80 1,69 2.597 16,00 0 0,98 98,0% 2,0%


Associated Specific Heat

kJ / Kg K

Specific Heat

kJ / Kg K

Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6

Effusivitys1 / 2 w/m2 K

Phase difference

(hours?

Accumulated Phase difference

(hours9

Buffering per layer



1,10 1,10 0,45 1.187 1,03 0 0,23 23,0% 77,0%

0,10

1,04 0,57 1.227 6,10 7,13 0,80 61,2% 15,8%0,88

0,06

1,00 1,00 0,38 490 0,75 7,88 0,18 2,8% 13,0%


202

Examples of summary tables

NITE WALLS

Comparative chart of the thermal transmittance coefficient values of granite walls having various thicknesses in relation to the maximum limit required by the Technical Building Code to be applied in the Madrid area (Ulim= 0,66 W/m2K). They all exceed said value and show buffering values close to 100%.

Granite wall (0.90 m thick)

Insulation thickness Cm Thermal transmittance (U) W/m2 K Phase difference (h) Total buffering

Without insulation 2.29 16 98 %

Insulated in compliance with the TBC

5 0.58 16.88 98.4 %



Without insulation 2.55 13.33 97 %


5 0.60 14.19 97.6 %





5 0.61 11.53 95.2 %



Without insulation 3.30 8 87 %


5 0.63 8.86 89.6 %

203

BRICK WALLS

Comparative chart of the thermal transmittance coefficient of brick walls having various thicknesses in relation to the maximum limit required by the Technical Building Code to be applied in the Madrid area (Ulim= 0,66 W/m2K). They all exceed said value and show buffering values close to 100%.

Brick wall (0.60 m thick)




4 0.57 18.23 99.2 %





4 0.61 14.72 97.5 %





4 0.65 11.21 95%



Without insulation 2.51 7.02 84%


5 0.60 7.88 87.2 %

204

FRAME WALLS

Comparative chart of the thermal transmittance coefficient of the various materials composition found in frame walls in relation to the maximum limit required by the Technical Building Code to be applied in the Madrid area (Ulim= 0,66 W/m2K). They all exceed said value.

Frame wall (0.20 m thick) (8% lumber, 80% gypsum, lime, sand and brick, and 12% stone)




5 0.61 6.71 82.4%

Frame wall (0.20 m thick) ( 12% lumber, 80% gypsum, lime, sand and brick, and 8 % stone)




5 0.60 6.96 84 %

Frame wall (0.20 m thick) (17% lumber, 80% gypsum, lime, sand and brick, and 3% stone)




5 0.58 7.37 85.6 %

Frame wall (0.20 m thick) (20% lumber and 80% stone rubble)




4 0.57 8.92 90 %

PHOTO CAPTION:During winter months, frame walls suffer significant energy losses. This

phenomenon can be clearly seen in the thermograph images that show the areas experiencing greater energy losses. The different thermal behavior of the different elements that configure it can also been seen: losses are more visible in the fill areas than in the wooden studs and joist plates. This is why the tables contain the percentages per each of the elements contained in frame walls (See page 96).

IMPROVEMENT OF INSULATION IN EXISTENT WALLS

Choosing the ideal solution to retrofit each constructive system to the Technical Building Code specifications will depend on its specific characteristics, although the recommendation is to use an insulation thickness that allows for a thermal transmission coefficient a little below the specified threshold, since the repercussion in terms of investment expense is minimal compared to the improvement achieved in thermal behavior and, hence in consumption rates.

The data from walls has been obtained by insulating walls with type III expanded polystyrene (EPS) (density =

15 Kg/m3 and thermal conductivity = 0,039 W/ m °C). This material has been used because it is a material that offers interior and external insulation solutions and has, in both instances, Technical Suitability Documents. To use any other insulating material, please see the «Insulation materials with equivalent thickness values» table. This table details the thickness of the desired insulating material that is equivalent to that used in the calculation, and will help choosing and assessing them based on their energy and environmental performance.

205

FACADES (Uclim: 0.66 W/m2k) Insulation thickness in meters

Without insulation

Insulation thickness 0.02 m






Insulation thickness

0.10 m

0.90 m Granite wall 2.29 1.05 0.83 0.68 0.58 0.51 0.40 0.33

0.84 m Granite wall 2.39 1.07 0.84 0.69 0.59 0.51 0.41 0.34

0.75 m Granite wall 2.55 1.11 0.86 0.71 0.60 0.52 0.41 0.34

0.70 m Granite wall 2.65 1.12 0.87 0.71 0.60 0.52 0.41 0.34

0.60 m Granite wall 2.88 1.16 0.90 0.73 0.61 0.53 0.42 0.34

0.49 m Granite wall 3.18 1.21 0.92 0.75 0.63 0.54 0.42 0.35

0.45 m Granite wall 3.30 1.23 0.93 0.75 0.63 0.54 0.43 0.35

0.42 m Granite wall 3.40 1.24 0.94 0.76 0.64 0.55 0.43 0.35

Withoutinsulation








0.10 m

Brick wall 0,96 m. 0,92 0.92 0.63 0.54 0.47 0.42 0.38 0.32 0.27

Brick wall 0,90 m. 0,97 0.97 0.65 0.56 0.49 0.43 0.39 0.33 0.28

Brick wall 0,84 m. 1,03 1.03 0.67 0.57 0.50 0.44 0.40 0.33 0.28

Brick wall 0,77 m. 1,10 1.10 0.71 0.60 0.52 0.46 0.41 0.34 0.29

Brick wall 0,75 m. 1,13 1.13 0.715 0.60 0.523 0.46 0.412 0.34 0.29

Brick wall 0,72 m. 1,17 1.17 0.73 0.62 0.53 0.47 0.42 0.34 0.29

Brick wall 0,70 m. 1,19 1.19 0.74 0.62 0.54 0.47 0.42 0.35 0.29

Brick wall 0,65 m. 1,27 1.27 0.77 0.64 0.55 0.48 0.43 0.35 0.30

Brick wall 0,63 m. 1,30 1.30 0.78 0.65 0.56 0.49 0.43 0.35 0.30

Brick wall 0,60 m. 1,35 1.35 0.80 0.66 0.57 0.49 0.44 0.36 0.30

Brick wall 0,56 m. 1,42 1.42 0.82 0.68 0.58 0.50 0.45 0.36 0.31

Brick wall 0,48 m. 1,59 1.59 0.88 0.72 0.61 0.52 0.46 0.37 0.31

Brick wall 0,45 m. 1,67 1.67 0.90 0.73 0.62 0.53 0.47 0.38 0.32

Brick wall 0,42 m. 1,75 1.75 0.92 0.75 0.63 0.54 0.47 0.38 0.32

Brick wall 0,36 m. 1,95 1.95 0.98 0.78 0.65 0.56 0.49 0.39 0.33

Brick wall 0,35 m. 1,99 1.99 0.98 0.79 0.65 0.56 0.49 0.39 0.33

Brick wall 0,30 m. 2,19 2.19 1.03 0.82 0.68 0.58 0.501 0.399 0.33

Brick wall 0,28 m. 2,29 2.29 1,05 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33

Brick wall 0,24 m. 2,51 2.51 1,10 0,86 0,70 0,60 0,52 0,41 0,34

Brick wall 0,21 m. 2,70 2.70 1,13 0,88 0,72 0,61 0,52 0,41 0,34

Brick wall 0,14 m. 3,31 3.31 1,23 0,93 0,75 0,63 0,54 0,42 0,35

Brick wall 0,12 m. 3,52 3.52 1,26 0,95 0,76 0,64 0,55 0,43 0,35

The next table contains a summary of the thermal transmittance coefficients according to wall type and thickness of the insulation material. The calculations and the summary charts list not only the insulation materials required by the Technical Building Code to be applied in the

Madrid area but also those that do not reach or exceed the required threshold values.

Values in bold indicate the insulation necessary to comply with the specifications of the Technical Building Code. Values in blue show recommended insulation above that required.

206

Frame walls with the following composition ( 8% lumber, 80% gypsum, lime, sand, brick and 12% stone)

Without insulation








0.10 m

Frame wall 0.30 m.(8%L.80% G, 12% S.)

2.20 1.03 0.82 0.68 0.58 0.50 0.40 0.33

Frame wall 0.28 m. (8%L.80% G, 12% S.)

2.30 1.06 0.83 0.68 0.58 0.51 0.40 0.33

Frame wall 0.20 m. (8%L. 80% G, 12% S.)

2.78 1.15 0.89 0.72 0.61 0.53 0.41 0.34

Frame wall 0.14 m. (8%L. 80% G, 12% S.)

3.31 1.23 0.93 0.75 0.63 0.54 0.42 0.35

Frame wall 0.10 m. (8%L. 80% G, 12% S.)

3.78 1.29 0.97 0.78 0.65 0.55 0.43 0.3

Frame wall 0.07 m. (8%L. 80% G, 12% S.)

4.23 1.34 0.99 0.79 0.65 0.55 0.43 0.3

Frame walls with the following composition ( 12 % lumber, 80% gypsum, lime, sand, brick and 8 % stone)

Without insulation








0.10 m

Frame wall 0.30 m.(12% L,80% G,8% S.)

2.03 0.99 0.79 0.66 0.56 0.49 0.39 0.33

Frame wall 0.28 m. (12% L,80% G,8%S.)

2.12 1.02 0.81 0.67 0.57 0.50 0.40 0.33

Frame wall 0.20 m. (12% L, 80% G, 8%S.)

2.59 1.11 0.87 0.71 0.60 0.52 0.41 0.34

Frame wall 0.14 m. (12% L, 80% G, 8%S.)

3.12 1.20 0.92 0.74 0.62 0.54 0.42 0.35

Frame wall 0.10 m. (12% L, 80% G, 8%S.)

3.60 1.26 0.96 0.77 0.64 0.55 0.43 0.35

Frame wall 0.07 m. (8% L, 80% G, 12% S.)

4.07 1.32 0.99 0.79 0.65 0.56 0.44 0.36

Frame walls with the following composition (17% lumber, 80% gypsum, lime, sand, brick and 3% stone)

Without insulation








0.10 m

Frame wall 0.30 m.(17% L,80% G,3%S.)

1.78 0.93 0.75 0.63 0.54 0.48 0.38 0.32

Frame wall 0.28 m. (17% L,80% G,3%S.)

1.87 0.95 0.77 0.64 0.55 0.48 0.39 0.32

Frame wall 0.20 m. (17% L, 80% G, 3%S.)

2.32 1.06 0.83 0.69 0.58 0.51 0.40 0.33

Frame wall 0.14 m. (17% L, 80% G, 3%S.)

2.84 1.23 0.93 0.75 0.61 0.53 0.42 0.34

Frame wall 0.10 m. (17% L, 80% G, 3%S.)

3.33 1.23 0.93 0.75 0.63 0.54 0.43 0.35

Frame wall 0.07 m. (17% L, 80% G, 3%S.)

3.83 1.29 0.97 0.78 0.65 0.56 0.43 0.35

207

Frame walls with the following composition (20% lumber, 80% brick rubble)

Without insulation








0.10 m

Frame wall 0.30 m.(20% L. 80% BR)

0.99 0.66 0.56 0.49 0.44 0.39 0.33 0.28

Frame wall 0.28 m. (20% L. 80% BR)

1.05 0.68 0.58 0.51 0.45 0.40 0.33 0.28

Frame wall 0.20 m. (20% L. 80% BR)

1.37 0.81 0.67 0.57 0.50 0.44 0.36 0.30

Frame wall 0.14 m. (20% L. 80% BR)

1.78 0.93 0.75 0.63 0.54 0.48 0.38 0.32

Frame wall 0.10 m. (20% L. 80% BR)

2.23 1.04 0.82 0.68 0.58 0.50 0.40 0.33

Frame wall 0.07 m. (8%L. 80% G. 12% S.)

2.74 1.14 0.88 0.72 0.61 0.53 0.41 0.34

PARTY WALLS (Uclim: 0.66 Wm2/K)

Without insulation








0.10 m

Lime + Frame wall 0.30 m(8% L, 80% G, 12% S) + Gypsum

1.79 0.93 0.75 0.63 0.54 0.48 0.38 0.32


1.85 0.95 0.76 0.64 0.55 0.48 0.39 0.32


2.16 1.02 0.81 0.67 0.57 0.50 0.40 0.33


2.46 1.09 0.85 0.70 0.59 0.51 0.41 0.34


2.71 1.13 0.88 0.72 0.61 0.52 0.41 0.34


2.94 1.17 0.90 0.73 0.62 0.53 0.42 0.34

208

Without insulation








0.10 m

Lime + Frame wall 0.30 m(12% L 80% G, 8%S) + Gypsum

1.67 0.90 0.73 0.62 0.53 0.47 0.38 0.32


1.74 0.92 0.74 0.62 0.54 0.47 0.38 0.32


2.04 1.00 0.79 0.66 0.56 0.49 0.39 0.33

Lime + Frame wall 0.14 m(12% L 80% G, 8%S) Gypsum2

2.35 1.07 0.84 0.69 0.59 0.51 0.40 0.33

Lime + Frame wall0.10 m(12% L 80% G, 8%S) + Gypsum

2.62 1.12 0.87 0.71 0.60 0.52 0.41 0.34


2.86 1.16 0.89 0.73 0.61 0.53 0.42 0.34

Without insulation








0.10 m

Lime + Frame wall 0.30 m(17% L, 80% G, 3%S) + Gypsum

1.50 0.85 0.70 0.59 0.51 0.45 0.37 0.31


1.56 0.87 0.71 0.60 0.52 0.46 0.37 0.31


1.87 0.95 0.77 0.64 0.55 0.48 0.39 0.32


2.19 1.03 0.82 0.67 0.58 0.50 0.40 0.33


2.47 1.09 0.85 0.70 0.59 0.51 0.41 0.34


2.74 1.14 0.88 0.72 0.61 0.53 0.41 0.34

209

Without insulation








0.10 m

Lime + Frame wall 0.30 m(20% L, 80% BR) + Gypsum

0.90 0.62 0.53 0.47 0.42 0.38 0.32 0.27

Lime +Frame wall 0.28 m(20% L, 80% BR) + Gypsum

0.95 0.64 0.55 0.48 0.43 0.39 0.32 0.28


1.20 0.74 0.62 0.54 0.47 0.42 0.35 0.29


1.50 0.85 0.70 0.59 0.51 0.45 0.37 0.31


1.81 0.94 0.76 0.63 0.54 0.48 0.38 0.32


2.131.02 0.81 0.67 0.57 0.50 0.40 0.33

210

CONSIDERATIONS ON THE POSITION OF INSULATION MATERIALS IN WALLS

After studying how the position of the insulating material affects thermal behavior of walls in the buildings of the study neighborhoods, the following conclusions are reached:

n Walls with high thermal inertia values do not show significant differences in their thermal behavior when the insulation is installed externally or inside. A very different result from that found in walls with lower inertia values, where differences are appreciable.

n External insulation achieves greater delay and greater buffering of the external thermal wave. Insulation installed in the internal face of the wall behaves slightly better in winter conditions and slightly worse in summer conditions, while insulation installed on the external face of the wall performs slightly better in the summer conditions and slightly worse in winter conditions.

n In the Madrid downtown area the situation is very balanced due to the following factors: External conditions are influenced by approximately five months that can be considered cold months and four hot months; The current trend is that temperatures are on the rise; Temperatures are also on the rise inside the buildings because of the way residential buildings are used.

n If the current rising temperature trend was to continue, the recommendation would be to cose for the greater effectivity of insulation installed on the external wall faces.

Consequently, walls where insulation performance would not have much relevant in terms of thermal behavior would be:n Granite walls 0.90 to 0.60 m thickn Brick walls 0.96 to 0.48 m thickn Frame walls 0.30 to 0.28 m thick

And the walls where external insulation would be recommendable would be the following:n Granite walls thinner than 0.60 m n Brick walls thinner than 0.48 m n Frame walls thinner than 0.28 m

On the other hand, many facades are of historical buildings that are ornamented or otherwise protected. Insulation in this particular façade walls would have to be installed on their internal face by means of panels with thermal insulation having the thickness required by the CTE DB-HE-1.

A note to this effect, normally buildings in which the load bearing walls are the external walls, the walls of the last upper storey or storeys are thinner and therefore they are also the less protected against heat conduction.

If insulation is placed on the external face, to maintain the verticality of the plane it would suffice to install the necessary insulation materials required to complement the existing envelope of the upper storey and maintain this thickness throughout the façade, which would comply with the specifications required for the lower storeys.

For frame walls and party walls, the difference of insulation thickness to complete the wider and narrower fronts (of the same type) is usually no greater than 1 cm, and therefore this recommendation does not entail a disproportionate excess.

PHOTO CAPTION:The building on the left of the image shows exposed party walls treated

with insulation that, even when minimal, have significantly improved their energetic performance (See page 117).

211

STUDY OF EXISTING ROOFS

The reference roofs for this set of recommendations are the traditional type roofs and sloping roofs. Later remodelings or alterations have not been taken into account because of the great variety and range and because they not only affect the performance of the constructive element but the materials and solutions applied during the remodeling.

The methodology used is that proposed by the Technical Building Code, in which the difference between absolute temperatures varies depending on whether the element is adjacent to the outside or to a «non-inhabitable» space.

If the constructive element is adjacent to a non-inhabitable space the regulations provide a temperature reduction coefficient (b) derived from the relationship Aiu/Aue and the presence of insulation materials on each surface (table E.6 from the CTE DB-HE-1). In our case, the lack of insulation has been considered, and after verifying the values in a standard building we have considered an Aiu/Aue relationship between 1’00 - 1’25, both for sloping roofs and flat roofs. If existing values are not within this range calculations would have to be modified to adapt them to the case in question.

Several calculation charts and summary tables have been attached listing the required insulation thickness to achieve compliance with the CTE DB-HE-1 as well as the thermal phase difference and buffering values of each of the listed insulation types.

212

SLIGHTLY VENTILATED TILTED ROOF, SLOPE 30o, TILTED FALSE ROOF AND INHABITABLE ATTIC

Layer Density Kg / m3

Conductivity w / m K

Thickness m

(R) Thermal transmittance

coefficient m² K / W

(Uc) Thermal transmitt. coefficient W / m² K

(b) Temperature reduction coefficient

(U) Resulting thermal

transmittance W / m² K

1/he vertical external upper resistance

0,04

Tile 1.900 0,90 0,01 0,01

Lime and sand mortar 1.600 0,87 0,02 0,02

Pine lath 500 0,14 0,01 0,07

Air chamber 1 1,88 0,30 0,16

Light lumber lath 200 0,06 0,01 0,16

Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,36 0,60 1,68 1,680


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6

Effusivity s1 / 2 w / m2 K

Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 1856,44 44 0,16 1,70 0,04 2,7% 64,2%

1,61 0,20 144 0,52 2,22 0,13 8,1% 56,1%

1,00 0,38 490 0,38 2,60 0,09 5,2% 50,9%





Thickness m








0,1

Tile 1.900 0,90 0,01

Lime and sand mortar 1.600 0,87 0,02

Pine lath 500 0,14 0,01

Air chamber 1 12,50 2


Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03

1/he inhabitable space upper resistance

0,1

Total 2,06 0,39 2,57 0,65 1,67


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6


Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 12376,24 112 0,41 1,96 0,10 6,8% 60,1%

1,61 0,20 144 0,52 2,48 0,13 7,6% 52,5%

1,00 0,38 490 0,38 2,85 0,09 4,9% 47,6%


VERY VENTILATED TILTED ROOF, SLOPE 30o, HORZONTAL FALSE ROOF SERVING AS «INTERNAL PARTITION INTERFACING WITH AN INHABITABLE SPACE»



Thick-ness m







1/hi inhabitable space upper resistance

0,10

Light lumber = lath 200 0,06 0,01 0,16

Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,02 0,39 2,57 0,79 2,03


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6


Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



1,61 0,20 144 0,52 0 0,13 13,0% 87,0%

1,00 0,38 490 0,38 0,89 0,09 8,1% 78,9%



213




Thickness m








0,04

Tile 1.900 0,90 0,01 0,01


Pine lath 500 0,14 0,01 0,07

Air chamber 1 1,88 0,30 0,16


Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,36 0,60 1,68 1,680


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6


Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 1856,44 44 0,16 1,70 0,04 2,7% 64,2%

1,61 0,20 144 0,52 2,22 0,13 8,1% 56,1%

1,00 0,38 490 0,38 2,60 0,09 5,2% 50,9%





Thickness m








0,1

Tile 1.900 0,90 0,01

Lime and sand mortar 1.600 0,87 0,02

Pine lath 500 0,14 0,01

Air chamber 1 12,50 2


Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03

1/he inhabitable space upper resistance

0,1

Total 2,06 0,39 2,57 0,65 1,67


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6


Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



0,90 0,53 1.241 0,32 0 0,08 8,0% 92,0%

1,10 0,49 1.237 0,66 0,97 0,16 14,4% 77,6%

1,70 0,16 345 0,57 1,54 0,14 10,7% 66,9%

1,01 12376,24 112 0,41 1,96 0,10 6,8% 60,1%

1,61 0,20 144 0,52 2,48 0,13 7,6% 52,5%

1,00 0,38 490 0,38 2,85 0,09 4,9% 47,6%


VERY VENTILATED TILTED ROOF, SLOPE 30o, HORZONTAL FALSE ROOF SERVING AS «INTERNAL PARTITION INTERFACING WITH AN INHABITABLE SPACE»



Thick-ness m








0,10

Light lumber = lath 200 0,06 0,01 0,16

Dense plaster 800 0,30 0,01 0,03


0,10

Total 0,02 0,39 2,57 0,79 2,03


Thermal Diffusivity

m2 / s x10-6


Phase difference

(hours)

Accumulated Phase

difference (hours)

Buffering per layer



1,61 0,20 144 0,52 0 0,13 13,0% 87,0%

1,00 0,38 490 0,38 0,89 0,09 8,1% 78,9%


214

Examples of summary tables

SLOPING ROOFS

Comparative chart of the thermal transmittance coefficient for various sloping roof configurations in relation to the maximum limit required by the Technical Building Code to be applied in the Madrid area (Ulim= 0,38 W/m2K). All of them exceed said value.

Non-ventilated sloping roof, at a 30% slope, sloping false ceiling and inhabitable attic

Insulation thickness cm Thermal transmittance W/m2 K Phase difference (h) Total buffer effect


Insulated as per TBC requirements 8 0.38 3.98 64.5%

Slightly ventilated sloping roof, at a 30% slope, horizontal false ceiling serving as internal partition and interface with a non-inhabitable space (temperature reduction coefficient: 0.65)


Without insulation 1.67 2.85 52.4%


Very ventilated sloping roof, at a 30% slope, horizontal false ceiling serving as internal partition and interface with a non-inhabitable space (temperature reduction coefficient: 0.79)




215

FLAT ROOFS

Comparative chart of the thermal transmittance coefficient of various flat roof solutions in relation to the maximum limit required by the Technical Building Code to be applied in the Madrid area (Ulim= 0,38 W/m2K). All of them exceed said value.

Non-ventilated flat roof, 3° slope and air chamber

Insulation thickness cm Thermal transmittance W/m2 K Phase difference (h)Total buffer effect


Insulated as per TBC requirements

8 0.36 7.73 86.6%

Slightly ventilated flat roof, 3° slope and air chamber serving as internal partition and interface with a non-inhabitable space (temperature reduction coefficient: 0.65)




5 0.35 7.21 84.7%

Very ventilated flat roof, 3° slope and air chamber serving as internal partition and interface with a non-inhabitable space (temperature reduction coefficient: 0.79)




6 0.37 5.72 77.5%

216

IMPROVEMENT OF INSULATION IN EXISTING ROOFS

Traditional sloping roofs with a false internal ceiling have better performance values, since the internal false ceiling element serves as buffer layer to dampen or soften the external temperature variations. In flat roofs all layers act as a whole, and they also have a formwork that endows them with some thermal inertia.

From the data obtained we can see that roofs with slight ventilation have a better thermal behavior than not ventilated or very ventilated roofs. The advantage provided by an air chamber between the covering material and the layers that separate it from the interior space is that in hot months said ventilation reduced

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: CERAMIC TILE HELD WITH CEMENT MORTAR/LIME AND RIPIA TABLE (en W/m2 K)

Without insulation

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Ditto 3,77 1,16 0,86 0,69 0,57 0,49 0,38 0,31 0,26

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating + wattle screen false ceiling

1,60 0,88 0,72 0,61 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated + wattle screen false ceiling

1,83 0,95 0,76 0,64 0,55 0,48 0,39 0,32 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating + plaster

2,14 1,02 0,81 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated + plaster

2,58 1,11 0,87 0,71 0,60 0,52 0,41 0,34 0,29

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: ASPHALT SHEET NAILED ON RIPIA TABLE (en W/m2 K)

Without insulation

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating 2,11 1,01 0,80 0,67 0,57 0,50 0,40 0,33 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated 2,53 1,10 0,86 0,70 0,60 0,52 0,41 0,34 0,29

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: CERAMIC TILE HELD WITH CEMENT MORTAR/LIME ON ASPHALT SHEET NAILED ON RIPIA TABLE (en W/m2 K)

Without insulation

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating 2,00 0,99 0,79 0,66 0,56 0,49 0,39 0,33 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated 2,38 1,07 0,84 0,69 0,59 0,51 0,40 0,34 0,29

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE WITHOUT VENTILATING CONSISTING OF: COVERAGE (disregarding its thermal resistance) NAILED ON RIPIA TABLE (en W/m2 K)

Without insulation

0,02 m 0,03 m 0,04 m 0,05 m o 0,06 m 0,08 m 0,10 m 0,12 m

Ditto 4,17 1,33 0,99 0,79 0,66 0,56 0,44 0,36 0,30

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating + wattle screen false ceiling

1,68 0,90 0,73 0,62 0,53 0,47 0,38 0,32 0,27

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated + wattle screen false ceiling

1,92 0,97 0,78 0,65 0,56 0,49 0,39 0,32 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm without ventilating + plaster

2,26 1,05 0,83 0,68 0,58 0,51 0,40 0,33 0,28

Ditto + air chamber ³ 5 cm slightly ventilated + plaster

2,77 1,14 0,88 0,72 0,61 0,53 0,41 0,34 0,29

Sloping roofs

In hot weather, the ventilation current between the covering material and the layers that separate it from the interior space serves to reduce and dampen the transmission of heat absorbed by the roofing material towards the interior of the building. In winter the same space acts as a buffering layer that also dampens the thermal transmission between outside and inside.

The following table summarizes the thermal transmittance coefficient, expressed in W/m2K per type of roof and thickness of the insulation layer. The calculations have been done assuming that the insulation material used is type II expanded polystyrene. Values in bold type indicate insulation values required for compliance to the Technical Building Code. Blue type indicates recommended insulation values that exceed the Code’s requirements.

217

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE SLIGHTLY VENTILATED, CONSIDERING «INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE» BY MEANS OF WATTLE SCREEN FALSE CEILING, WITH DIFFERENT AIU/AUE (en W/m2 K)

Aiu / Aue Without insulation

0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25

Coefficient b = 0,99 (Case 1. Not insulated ue-Insulated iu) 2,54 1,10 0,85 0,70 0,59 0,51 0,41 0,34 0,29

Coefficient b = 0,94 (Case 1. Not insulated ue-Not insulated iu) 2,41 1,04 0,81 0,66 0,56 0,49 0,39 0,32 0,27

Coefficient b = 0,91 (Case 1. Insulated ue-Not insulated iu) 2,34 1,01 0,79 0,64 0,54 0,47 0,37 0,31 0,26

0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE VERY VENTILATED, CONSIDERING «INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE» BY MEANS OF WATTLE SCREEN FALSE CEILING, WITH DIFFERENT AIU/AUE (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25

Coefficient b = 0,96 (Case 2. Not insulated ue- Insulated iu) 2,46 1,06 0,83 0,68 0,57 0,50 0,39 0,33 0,28



1,25 ≤ 2,00




> 3,00




218

ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE SLIGHTLY VENTILATED, CONSIDERING «INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE» BY MEANS OF PLASTER FALSE CEILING, WITH DIFFERENT AIU/AUE (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25




1,25 ≤ 2,00




> 3,00




ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE VERY VENTILATED, CONSIDERING «INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE» BY MEANS OF PLASTER FALSE CEILING, WITH DIFFERENT AIU/AUE (en W/m2 K)


0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

< 0,25




0,75 ≤ 1,00




1,00 ≤ 1,25

Coefficient b = 0,96 (Case 2. Not insulated ue- Insulated iu) 3,98 1,27 0,95 0,76 0,63 0,54 0,42 0,34 0,29



1,25 ≤ 2,00




> 3,00




219

Flat roofs

FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: CERAMIC TILE HELD WITH CEMENT MORTAR /LIME, FILLING EQUIVALENT TO SLOPE CONCRETE, WOODEN SLAB (DATA AS PER LEADER PROGRAMME OF THE CTE) AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)

Without insulation 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

Floor slab (40%Y, 60%M) + ditto 1,54 0,86 0,70 0,60 0,52 0,46 0,37 0,31 0,27





FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: COVERAGE (negligible in the calculation) ON RIPIA TABLE, AIR CHAMBER ≥ 5 WITHOUT VENTILATING, WOODEN SLAB AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)







FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: COVERAGE (negligible in the calculation) ON CERAMIC BRICK, AIR CHAMBER ≥ 5 WITHOUT VENTILATING, WOODEN SLAB AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)







FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: CERAMIC TILE HELD WITH CEMENT MORTAR /LIME ON RIPIA TABLE, AIR CHAMBER ≥ 2 WITHOUT VENTILATING, WOODEN SLAB (DATA AS PER LEADER PROGRAMME OF THE CTE) AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)







FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: CERAMIC TILE HELD WITH CEMENT MORTAR /LIME ON RIPIA TABLE, AIR CHAMBER ≥ 2 SLIGHTLY VENTILATED, WOODEN SLAB (DATA AS PER LEADER PROGRAMME OF THE CTE) AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)






220


FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE CONSISTING OF: COVERAGE AND SUPPORT (thermal resistance negligible), AIR CHAMBER ≥ 2 VERY VENTILATED, WOODEN SLAB (DATA AS PER LEADER PROGRAMME OF THE CTE) AND LAYER OF DENSE PLASTER (W/m2 K)







FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE SLIGHTLY VENTILATED, CONSIDERING INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE BY MEANS OF WATTLE SCREEN FALSE CEILING (W/m2 K)

Aiu / Aue Without insulation 0,02 m. 0,03 m. 0,04 m. 0,05 m. 0,06 m. 0,08 m. 0,10 m. 0,12 m.

0,75 ≤ 1,00 Coefficient b = 0,94 (Case 1. Not insulated ue - Insulated iu)

2,41 1,04 0,81 0,66 0,56 0,49 0,39 0,32 0,27

Coefficient b = 0,70 (Case 1. Not insulated ue - Not insulated iu)

1,80 0,78 0,60 0,50 0,42 0,36 0,29 0,24 0,20

Coefficient b = 0,59 (Case 1. Insulated ue - Not insulated iu)

1,51 0,65 0,51 0,42 0,35 0,31 0,24 0,20 0,17

FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE VERY VENTILATED, CONSIDERING INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE BY MEANS OF WATTLE SCREEN FALSE CEILING (W/m2 K)



2,49 1,08 0,84 0,69 0,58 0,50 0,40 0,33 0,28


2,13 0,92 0,72 0,59 0,50 0,43 0,34 0,28 0,24


2,03 0,88 0,68 0,56 0,47 0,41 0,32 0,27 0,23

FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE SLIGHTLY VENTILATED, CONSIDERING INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE BY MEANS OF PLASTER FALSE CEILING (W/m2 K)



3,90 1,25 0,93 0,74 0,62 0,53 0,41 0,34 0,28


2,91 0,93 0,67 0,53 0,44 0,38 0,29 0,25 0,21


2,45 0,78 0,58 0,47 0,39 0,33 0,26 0,21 0,18

FLAT ROOFS WITH WOODEN STRUCTURE VERY VENTILATED, CONSIDERING INTERIOR PARTITION IN CONTACT WITH NON-HABITABLE SPACE BY MEANS OF PLASTER FALSE CEILING (W/m2 K)



4,03 1,29 0,96 0,77 0,64 0,55 0,42 0,35 0,29


3,44 1,10 0,79 0,63 0,52 0,45 0,35 0,30 0,25


3,28 1,05 0,78 0,62 0,52 0,44 0,35 0,28 0,24

221

PHOTO CAPTION: The thermographs show the thermal bridge created by the floor slab

between storeys in buildings with concrete structure and floor slabs and the absence of it in buildings in which the load bearing walls and lumber trusses, where this phenomenon does not occur (See page 117).

CONSIDERATIONS ON THE POSITION OF INSULATION MATERIALS IN ROOFS:

For not very well ventilated roofs or where the attic space has been converted to usable or storage space, if the roof needs repairs or retiling in a large part of its surface, the best manner to insulate it is by substituting the roof lathing by a compact system with insulation incorporated installed over the roof structure. If no intervention is required the recommendation is to attach an insulating plate or layer inside the roof frame taking into account the following factors:n If this is done between trusses and they are made of

lumber, the thermal bridge generated by the edge of the joists would not be relevant.

n If the truss beams are made of metal, insulation should be a continuous layer installed below them to avoid thermal bridges.

For very ventilated roofs with a low, non-inhabitable attic and a false horizontal roof over the living quarters, regardless of the state of the roof, it is possible to insulate it by installing insulating blankets or plates over the false roof or slab taking care that they do not overlap or that the joining points are secured so they do not create points of lower thermal resistance.

STUDY OF EXISTING FLOORS

As with the frame walls, there are traditional constructive styles that have been classified based on their lumber-gypsum content as well as on the type of material used to cover it or tile it: wood boards or clay tiles. Later alterations have not been considered in the study because of the wide range and variations.

An important observation is that while in most modern buildings floor slabs are a thermal bridge in themselves, in the old buildings this problem does not exist because they were made of wooden boards, as can be seen in the attached thermograph.

In many buildings in the Madrid downtown area, storeys are high and as can be seen in the thermograph, the air inside them tends to stratify, the hotter air accumulating in the upper part of the rooms. A good motivation to have the splayed arcs that house the rollable blinds sufficiently insulated.

The methodology used is the same used in the calculations of the Technical Building Code, taking into account the downwards flow and interface with the outside (a type) or interface with a non-heated space (b type). Also several charts with the complete calculations have been included to help in the manufacture of potential new constructive elements. Also included are some summary tables that list the insulation thickness necessary to comply with the CTE DB-HE-1 requirements, as well as the thermal phase difference and buffer value of each type of insulation materials.

222

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION BETWEEN INSIDE AND OUTSIDE. WOODEN FLOOR + SLEPPERS 40% - MORTAR (60%) 0.04m + 60% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 40% LUMBER + FALSE CEILING

Layer Associated Density Kg / m3

Conductivity W/ m K

Thickness m

Thermal Resistancem2 K /W

(U) Thermal Transmitt. Coefficient W / m² K

1/hi external upper resistance 0,04

Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03

Lath = light lumber 200 0,06 0,01 0,16

Plaster rubble, lime and brick (60%) 9600,54 0,15 0,28

Joist lumber (40%) 240

Lime and sand mortar (60%) 9600,57 0,03 0,05

Pinewood sleepers (40%) 200

Wooden floor = heavy lumber 700 0,17 0,01 0,06


Total 0,21 0,79 1,27

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION BETWEEN INSIDE AND OUTSIDE. WOODEN FLOOR + SLEPPERS 40% - MORTAR (60%) + 70% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 30% LUMBER + FALSE CEILING


Conductivity W/ m K

Thickness m




Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03


Plaster rubble, lime and brick (70%) 1.1200,61 0,15 0,25






Total 0,21 0,76 1,32

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION FROM A NON-HEATED SPACE. CLAY TILES + MORTAR + 60% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 40% LUMBER + FALSE CEILING


Conductivity W/ m K

Thickness m



1/hi non-heated upper resistance 0,17

Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03





Backed clay tiles 1.900 0,90 0,02 0,02


Total 0,21 0,86 1,17


223

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION BETWEEN INSIDE AND OUTSIDE. WOODEN FLOOR + SLEPPERS 40% - MORTAR (60%) 0.04m + 60% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 40% LUMBER + FALSE CEILING


Conductivity W/ m K

Thickness m




Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03








Total 0,21 0,79 1,27

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION BETWEEN INSIDE AND OUTSIDE. WOODEN FLOOR + SLEPPERS 40% - MORTAR (60%) + 70% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 30% LUMBER + FALSE CEILING


Conductivity W/ m K

Thickness m




Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03


Plaster rubble, lime and brick (70%) 1.1200,61 0,15 0,25






Total 0,21 0,76 1,32

DOWNWARDS FLOW AND SEPARATION FROM A NON-HEATED SPACE. CLAY TILES + MORTAR + 60% PLASTER RUBBLE, LIME AND BRICK AND 40% LUMBER + FALSE CEILING


Conductivity W/ m K

Thickness m



1/hi non-heated upper resistance 0,17

Dense gypsum 800 0,30 0,01 0,03





Backed clay tiles 1.900 0,90 0,02 0,02


Total 0,21 0,86 1,17

Specific HeatkJ / Kg K

Thermal Diffusivity m2 / s x10-6

Effusivity s1/2 w/m2 K

Phase difference (hours)

Accumulated Phase difference (hours)

Buffering per layer



1,00 0,38 489,90 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 143,55 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,30 0,35 919,57 5,89 6,79 0,78 62,3% 17,2%

1,30 0,38 931,80 1,12 7,91 0,25 4,4% 12,8%

1,61 0,15 442,83 0,59 8,50 0,14 1,8% 11,0%







Buffering per layer



1,00 0,38 489,90 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 143,55 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,25 0,37 992,96 5,68 6,57 0,77 61,4% 18,2%

1,30 0,38 931,80 1,12 7,70 0,25 4,6% 13,6%

1,61 0,15 442,83 0,59 8,28 0,14 1,9% 11,6%







Buffering per layer



1,00 0,38 490 0,38 0 0,09 9,0% 91,0%

1,61 0,20 144 0,52 0,89 0,13 11,5% 79,5%

1,30 0,35 919,57 5,89 6,79 0,78 62,3% 17,2%

1,10 0,49 1.237 0,79 7,57 0,19 3,2% 14,0%

0,90 0,53 1.241 0,64 8,21 0,15 2,1% 11,9%


224

EXAMPLES OF SUMMAERY TABLES

WOODEN FLOORS INTERFACING WITH OUTDOOR CONDITIONS

All floors exposed to the external environment exceed the upper thermal transmittance levels specified by the Technical Building Code for the Madrid area (Ulim= 0,49 W/m2K).

Downwards flow and separation between inside and outside. Wooden floor + sleeper 40% - mortar (60%) 0.04m + 60% plaster rubble, lime and brick and 40% lumber + false ceiling




5 0.48 9.36 91.2%

Downwards flow and separation between inside and outside. Wooden floor + sleepers 40% - mortar (60%) + 70% plaster rubble, lime and brick and 30% lumber + false ceiling




5 0.49 9.15 90.7%

Downwards flow and separation between inside and outside. Wooden floor sleepers 40% - mortar (60%) – 80%plaster rubble, lime and brick and 20% lumber + false ceiling




6 0.44 9.13 90.6%

225

WOODEN FLOORS INTERFACING WITH NON-HEATED SPACES

All floors exposed to non-heated spaces exceed the upper thermal transmittance levels specified by the Technical Building Code for the Madrid area (Ulim= 0,49 W/m2K).

Downwards flow and separation between non-heated spaces. Wooden floor sleepers 40% - mortar (60%) – 60% plaster rubble, lime and brick and 40% lumber + false ceiling




5 0.45 9.36 91.2%





5 0.46 9.15 90.7%





5 0.47 8.95 90.2%

Improvement of insulation in existent floors

The best practice for floors that separate heated spaces and have an orientation and conditions that make direct solar collection possible (see solar exposure section) is to tile them with materials that have thermal accumulation capacity (ceramic, hydraulic tile, gres stone tiles,...) or finish them with insulated wooden floors.

The table below is a summary of the thermal transmittance coefficient, in W/m2K, of different floor types and insulation thickness. Calculations are based on type III expanded polystyrene.

The insulation value required to comply with the Technical Building Code appears in bold type. Blue type indicates recommended insulation values that exceed the Code’s requirement

226

FLOORS SEPARATED FROM THE EXTERIOR

FLOORS CONSISTING OF: FLOOR PANELS ON FILLETS (40% WOOD, 60% MORTAR), WOODEN FLOOR SLAB (% VARIOUS) AND SOFFIT (en W/m2 K)







FLOORS CONSISTING OF: CERAMIC ON LIME AND SAND MORTAR, WOODEN FLOOR SLAB (% VARIOUS) AND SOFFIT (en W/m2 K)







FLOORS IN CONTACT WITH UNHEATED PREMISES

FLOORS CONSISTING OF: FLOOR PANELS ON FILLETS (40% WOOD, 60% MORTAR), WOODEN FLOOR SLAB (% VARIOUS) AND SOFFIT (en W/m2 K)







FLOORS CONSISTING OF: CERAMIC ON LIME AND SAND MORTAR, WOODEN FLOOR SLAB (% VARIOUS) AND SOFFIT (en W/m2 K)







CONSIDERATIONS ON THE POSITION OF INSULATION MATERIALS IN FLOORS:

Due to the difficulties of influencing the upper part of the slabs and the tall ceilings characteristic of this type of buildings coupled with the meager thermal inertia of this constructive element, the recommendation is to install the thermal insulation on the lower part. It is also recommended to eliminate false plaster ceilings that may act as hot air bags, worsening the conditions inside the building during hot months.

227

STUDY OF ExISTING FACADE OPENINGS

The CTE DB-HE-1 specifications for facade openings for this area of Madrid vary according to the orientation and the relation of openings surface to facade surface.

The most usual proportion of facade openings in the downtown area goes from 20% to 40%. The thermal transmittance thresholds of the façade openings oscillate between 3.5 W/m2 K and 2.1 W/m2 K.

The street width is also a factor to consider, since the opportunity for the lower storeys to receive sunlight depends on this parameter, regardless of the orientation of the building, such as was noted in the solar exposure section in terms of treating openings blocked by other buildings as north facing.

The recommendation to improve the thermal behavior of windows and other facade openings is to implement different solutions for the different elements:

Protective elementsIt is essential to recover the traditional window

protection and ventilation systems (rollable blinds, interior/exterior slatted shutters and blind shutters), repairing or restoring those that are still in somewhat good working conditions.

For windows with wooden joineries it will be necessary in many cases to adjust the joinery elements and fix the paint coat. The recommendation for metal slatted shutters is to paint them in clear hues to prevent the metal plate from heating up excessively. Only those elements that are deteriorated beyond repair should be replaced.

Wooden joinery Existing wooden joineries have interesting thermal

behavior due to their low thermal transmittance coefficient.Whenever possible, the recommendation is to restore

them, adjust them and make them tight with as many joint cover strips as necessary to avoid air infiltration and adapt the bowtells so they can bear double glazing.

In those cases where restoration is not possible the recommendation is to replace the joineries with modern ones that must be chosen according to the type of building, orientation, formal composition, etc. The following charts list the features of the most commonly used types of joineries.

The relevance of the relationship of the surface between the external joinery and the opening that frames should be noted. In the smallest windows, the external joinery element may be up to 60% of the total surface if made of PVC. In such cases the loss of light should be taken into account.

The thermographic analysis show how the heat stratifies in layers incide the rooms, and how important it is to insulate appropriately the splay arches that house the rollable blinds, since not only are these elements very permeable to heat and cold but their location in the upper part of the room makes them vehicles for heat losses that are very significant when the space is heated by space heaters or hot air or convection systems.

TECHNICAL CODE SPECIFICATIONS FOR CLIMATIC AREA D3 (MADRID DOWNTOWN AREA) FOR FACADE OPENINGS

Threshold value for facade openings (1) Uhlim W/m2K

Threshold value for facade openings modified for solar factor Fhlim

Low internal load High internal load

% Facade openings

N E / W S SE / SW E / W S SE / SW E / W S SE / SW

<10 3.5 3.5 3.5 3.5 - - - - - -

10<%<20 3.0 (3.5) 3.5 3.5 3.5 - - - - - -

20<%<30 2.5 (2.9) 2.9 (3.3) 3.5 3.5 - - - 0.58 - 0.61

30<%<40 2.2 (2.5) 2.6 (2.9) 3.4 (3.5) 3.4 (3.5) - - - 0.42 0.58 0.45

40<%<5o 2.1 (2.2) 2.5 (2.6) 3.2 (3.4) 3.2 (3.4) 0.50 - 0.53 0.35 0.49 0.37

50<%<60 1.9 (2.1) 2.3 (2.4) 3.0 (3.1) 3.0 (3.1) 0.42 0.61 0.46 0.30 0.43 0.32

(1) Values shown in brackets are indicated for wall transmittance values lower than 0.47.

PHOTO CAPTION:The elements that appear to not be very effective, such as external light

weight slatted blinds allow thermal losses through their edge, since they are not sealed tight, but they are still an interesting element because the prevent the free movement of cold air on the glazing in winter and in the summer they create a ventilated shaded air chamber between window and outer air when they are hung over the balcony rail (See page 124).

228

COMPARATIVE GLAzING VALUES TABLE

TYPE OF GLASS THICKNESS (mm) FACTORS ACOUSTIC DAMPENING

e TI % Te % Fs % U W/m2K ) R. Tráfico (dBA)

Simple normal 6 89 82 85 5.57 29

10 88 76 80 5.45 31.5

Simple Absorbent 6 14 – 32 26 – 46 35 – 52 6.59 29

Simple Reflectant 6 44 – 74 44 – 72 57 – 78 5.57 29

Double normal 6+6+6 80 66 72 3.36 30

6+8+6 80 66 72 3.25 30

6+12+6 80 66 72 3.02 30

Double Absorbent 6+12+6 38 – 67 38 – 58 47 – 67 3.02 30

Double Reflectant 6+12+6 4 – 37 3 – 38 11 – 45 3.02 30

Double, low emissivity glazing 6+6+6 4 – 78 3 – 62 65 2.55 30

6+8+6 4 -- 78 3 -- 62 65 2.20 30

6+12+6 4 – 78 3 – 62 65 1.74 30

This data has been obtained from the technical specifications provided by various manufacturers. Data is duplicated for specific information and

manufacturer.Source: compiled by the authorLegend:e: Glass thickness in mm. For calculation purposes the air chamber width is between 6, 8 y 12 mm. Tl: Luminosity Transmission Factor (%): Rate of transmitted luminosity flow to incident light flow.Te: Energy Transmission Factor (%): Rate of transmitted energy flow to incident energy flow.Fs: Solar factor (%): Rate between total energy entering a space through glazing and the solar energy that incides on the glass.U: Thermal transmittance (W/m2K)

COMPARATIVE CHART FOR jOINERY ELEMENTS

FACTOR MATERIAL

Wood Steel Aluminum Aluminium with thermal bridge

rupture

PVC

Thermal conductivity (W/m2K) 0.14 58 204 204 0.16

U ( W/m2K) 1.76 5.78 6.00 3.02 1.74

Profile’s width (cm) 7 / 12 4 / 6 4 / 8 6 / 9 9 / 15

Approximate surface in relation to the opening’s surface

Balcony 1.50 x 2.60 = 3.90 m2 39.75 % 20.77 % 21.79 % 27.40 % 29.74 %

Narrow ledge balcony 1.20 x 2.30 = 2.76 m2 47.83 % 25.00 % 26.81 % 33.33 % 48.55 %

Window 1.40 x 1.60 = 2.24 m2 43.13 % 24.55 % 26.34 % 32.14 % 45.09 %

Small window 1.00 x 1.20 = 1.20 m2 54.57 % 32.87 % 35.83 % 43.33 % 59.17 %

Maintenance cost High Medium Low Low High

Environmental cost of manufacture and recycling

Low, specially if reclaimed wood has been used

Medium, may be easily recycled

Medium-low. May be recycled

Medium-low. May be recycled

HighPossible recycled

PVC

Source: compiled by the author

Glass enclosuresExisting traditional glazing enclosures are usually made

of single pane glass between 4 and 6 mm thick. We recommend replacing single glass panes by double glazed element separated by an air chamber and the necessary

support elements that must be added to the external lumber or metal joinery to bear the added weight of the new glass enclosure.

The specifications of the different types of glazing are listed in the following chart.

229

These values are compared as follows:

Flat glass 6mm + Low emissivity treatment+ Air chamber 8mm + Flat glass 4 mm

Flat glass 6mm + Low emissivity treatment + Air chamber 8mm + Flat glass 3 mm + PVB silence 0.38mm + Flat glass 3mm

Thickness 18 mm Nominal thickness 20 mm

Weight 25,0 Kg / m2 Weight 30,4 Kg / m2

Transmittance 2,1 W / m2 K Transmittance 2,1 W / m2 K

Attenuation 33 dB Attenuation 36 dB

Also recommended is that in those locations and orientations where solar catchment is not possible the replacement glazing has a low emissivity treatment because it has higher insulation values. The same is true for locations and orientations more exposed to solar radiation during the summer months but without winter radiation low emissivity glazing has a lower solar factor.

One of the more pressing concerns of the residents interviewed is urban noise levels and consequently it is important to consider the acoustic properties of the different types of window glazing.

Thermal insulation performance of glass depends on the size of the air chamber and the presence of the low emissivity layer or treatment, and it is practically non-dependent on the thickness of the glass (there are no appreciable differences in this sense found in 6, 5 and 4 mm thick panes).

Noise insulation is mass-dependent and improves when the panes included in a multi-glazing system are of different thicknesses. The optimum combination is using one 6 mm. and one 5 mm panes. Using different thickness and different composition panes improves aerial noise insulation values from 10% to 20%.

Recommending as equivalent solution:Flat glass 6mm + Low emissivity treatment + Air chamber 8mm + Flat glass 5 mm.

In facade openings that look onto less noisy courtyards the option to reduce the weight

Glazed balconiesWe propose recovering these traditional elements by

restoring in whatever measure necessary while maintaining their current configuration, since their function as solar catchment greenhouse-like devices requires single glass enclosures. In the new buildings their original function and operation has been corrupted by transforming them in habitable surfaces for the housing units because the internal wall and joineries —the elements that are essential for their good thermal performance- have been eliminated. It is necessary to revise current ordinances to stop these inappropriate practices and recover the traditional function of these elements. The General Urban Space Planning Strategy for Madrid demands that devices to protect the glazed balconies from sunlight be placed inside, which causes excessive heating, since the sun incides directly upon the glass panes, while installing the blinds inside does not cancel out the greenhouse-like functioning of the glazed balcony.

LightingAn option to improve lighting conditions with natural

passive systems is to install «solar reflection funnels» and «fiber optic lighting bands» that collect sunlight in places that are not obstructed, generally placed on the roofs and can direct it to locations 15 meter apart to illuminate surfaces areas between15 and 35 m2.

These elements, intended for both indoor and outdoor spaces would help that small ventilation stacks or courtyards, usually very dark and more so on the lower storeys would be reconverted in areas illuminated by natural light for the entirety of the diurnal hours.

of the enclosure, the materials and expense could be:Flat glass 6mm + Low emissivity treatment + Air chamber 8mm + Flat glass 4 mm.

PHOTO CAPTION:Although the glazing used in older enclosed balconies does not have high

insulation values their efficacy is made patent by these thermographs of traditional glazed balconies that are always attached to a facade wall (See page 129).

230

ACTIvE CONDITIONING STRATEGIES

Implementing active conditioning strategies in existing buildings is usually a complicated process, due to the diversity of situations that can take place in the dwellings. The heating and cooling systems are more efficient when they are centralised, and in most cases it is difficult to consider this option in building renovations.

For this reason, this guide contains some practical recommendations and criteria that, although may not be the best options from the logic of sustainability, represent viable options that in any case, provide an improvement with regard to the previous situation

spacE coolINg aND hEatINg systEms

Analyzing the state of interior utilities in the residential buildings of the study neighborhoods (sanitary hot water, space heating and space cooling systems) and the possibilities for improvement that exist in terms of environmental efficiency, has lead us to issue a series of recommendations that take the following premises into account.

Traditionally, the energetic costs of manufacturing building materials and the extraction of raw materials used in the construction industry (environmental cost of transportation, of manufacturing infrastructures, etc.) have been excluded from the calculations of energetic performance. From this perspective, the useful life of installations may be an important factor in terms of sustainability, since the longest the durability the more the energy incorporated in the manufacturing process is amortized.

Therefore a stable and useful energy certification of utility installations that would enable comparative studies of different installations would require having the following information at the time of the project design: n Household appliance performance, this information

should be supplied by the manufacturer and certified by the competent administration (Industry). This information is currently partially available: certifications and standardization processes usually consider the maximum performance of the appliance under optimum use conditions.

n Embodied energy in the appliance manufacture process, should be supplied by the manufacturer and certified by the competent authority (Ministry of Industry). This information is completely lacking, except in the estimations of academic research.

n Useful life of the appliance, calculated in time of operation or in the amount of energy consumed during operational time, to be supplied by the manufacturer and certified by the competent authority (Ministry of Industry). As in the previous case this information is completely lacking, except in the estimations of academic research.

n Global performance of the supply network, to be supplied by the competent authority (Environment, Economy and/or Industry Ministries). Again, there is no clear information in this respect.

Without this information the decisions that affect the project must of necessity be uncertain, however well meant, and in the worst scenarios would be not appropriate in the sense of fulfilling the main objective of the project, which is to lower energy consumption.

Therefore renovation projects must be assessed using the following criteria:

Positive assessment n Solar power installations in general, self container or

mixed.

Negative assessment n Heat pumps of any type with heat exchangers on external

or internal facades, courtyards, streets or basement.n Gasoil installations of any typen Electrical accumulator installationsn Electric radiant floors and ceilings. n Low performance gas boilers (performance below 95%)

The assessment for the remaining installations is neutral, understanding by that, that although they do not contribute an element of «sustainability» to the project, they may be used if solar power alternatives are not viable.

The following chart contains the possible options that can be implemented to improve existing installations based on the available data that has been compiled and analyzed. Class I is the most efficient and less polluting option.

231

optIoNs foR buIlDINg INstallatIoNs

In each descending class installations are less efficient and more polluting than the previous class. The arrows indicate how to go from one installation to a more efficient and less polluting one.

232

INstallatIoN matERIals

The following list includes useful recommendations to select the installation materials according to the Guide for Sustainable Building Practices (Instituto Cerdá, 1999):

Each group of installation materials is ordered from top to bottom, or for less to more polluting.

SANITATION FACILITIESExternal sanitationPipesn Ceramicn Spun concreten Polyethylenen Polypropylene

Channelsn Ceramicsn Polyethylenen Polypropylene

Discharge pipesn Ceramicn Polyethylenen Polypropylene

Internal sanitationn Polyethylenen Polypropylenen Recycled PVC

PUMBLING SYSTEMSIndoor distribution pipe networks n Polyethylenen Polypropylene

SPACE HEATINGIndoor distribution pipe networks n Crosslinked polyethylenen Black steel

GAS FACILITIESIndoor distribution pipe networks n Polyethylenen Black steel

solaR poWER systEms

Solar power has an insurmountable limiting factor: energy available per unit of time. Solar radiation falling on the planet is, in absolute terms, several times above our current fossil fuel consumption, however, the amount that can be collected from said energy per time unit, the collectable power, is limited by innumerable geometric and technical factors. In the context of this project the essential limitation is the small proportion of potential catchment surface area (typically the roofs of the buildings) in relation to the built surface, since the necessary useful energy is vaguely proportional to the built surface.

In general, thermal solar power offers greater collection potential than photovoltaic solar power, although the last one has better quality and can be used in more applications.

Quantifying the specific potential of three of the study neighborhoods considered, and considering that 20% of their roof surface could be used to install photovoltaic panels in good conditions of use, the yearly collection potential would be of 4.000 MW/h. The order of magnitude of the useful energy or power in one of the neighborhoods is considerable, and that leads to the idea that the entire roof surface of the neighborhoods could be used as a «solar power plant» or at least to call for a more detailed study of this course of action.

Other type of use that must be considered for each building is thermal energy collected by flat collectors, which main application would be to generate sanitary hot water (SHW). The usual strategy is to install a mixed facility containing solar collector panels and a boiler or individual heaters so both system support each other mutually, since, in principle, solar power alone can cover 100% of the energy demand alone, this requires large accumulation units between stations, something that in the case of the study neighborhoods would not be very practical (except, again, if this was to be undertaken as a global action for each container neighborhood and a «district-type» thermal plant would be installed).

The result of an estimation of the specific conditions of the study neighborhoods is that for each 100m2 of roof surface area a daily demand in the order of 84.000 kJ for HSW can be established, or in other words, an annual demand of 8.500 kWh could be supplied by a roof collector system. Assuming that only a fourth of the roof surface area has the appropriate orientation and inclination to serve as low temperature solar catchment area, there would be 25m2 of available roof surface area with an annual collection capacity between 6.000 and 19.000 kWh, a figure that depending on the specific details of each location may be expected to contribute between 70% and over 200% of the energetic demand for SHW.

The previous analysis indicates that some buildings in the study neighborhoods may produce surplus thermal solar power that could be used for space heating or space cooling (using additional electrical absorption and supply devices).

The opportunity to apply surplus solar energy collected to other uses depends on the actual configuration of the existing installations and the intensity of the renovation work that wants to be put into the building, and therefore it is impossible to issue generic recommendations other than to point out these options are real and achievable.

Using roofs as solar power collection sites may pose a conflict with existing urban planning regulations in terms of building conservation directives, however, we believe that aesthetics are not a static value based on a past ideal of beauty, but a dynamic set of values that can evolve and change and may also be subject to judgment errors that are not always fixable.

The aesthetic values of solar power installations differ from the past ideal of beauty, yet they are slowly catching the urban citizens eye as a new element of the urban landscape rather than a disruption of it: it is a good thing

233

to have outer signs of a City’s will to go sustainable. A very different thing is how to go about configuring this new city landscape, yet, the pollution, inside and outside the city, produced by the very running of the city is also a pervasive element of its landscape. Eliminating pollution (or at least reduce it to bearable levels) cannot be done without new devices that would have a presence inside or outside the city. The anti-aesthetic look of these new devices cannot be used as argument to prevent the implementation of sustainable practices because a past ideal of beauty should not prevent the emergence of sustainability aesthetics.

In the case of existing space heating installations for hot water space heating elements that can be improved with complementary solar power systems, the necessary water temperature (90°C / 80°C) may be reached using vacuum heat pipe collectors.

These vacuum heat pipe collectors can also be used in buildings with small roof areas without sufficient space for the necessary solar catchment collectors to generate sanitary hot water. Because they can reach higher temperatures less units are required than in the case of traditional solar collectors.

In Madrid, due to occasional freezes it must be ensured that thermal solar collectors are equipped with antifreeze fluids in closed systems.

hEat pumps

In the hot summer climate of Spain, when several heat pumps are simultaneously operated in courtyards or narrow streets they have the effect to raise the temperature outside the buildings in areas (streets, squares, patios) that are ruled by microclimatic constraints outside historical values (even when not counting global warming). The negative consequences are very diverse: from thermal pollution of the outside space to serious cases of acoustic pollution that have resulted in law suits and rulings favorable for the plaintiffs in the last few years.

But, in terms of our present concern, an important consequence of the proliferation of individual units in patios and streets is that it prevents applying the nocturnal ventilation technique for passive cooling of residential buildings that does not require a heat pump. The use of individual heat pumps in residential blocks leaves only one alternative to the remaining neighbors, which is to install their own individual heat pump in their flat, embracing the «enemy’s cause». This is a typical example of a positive feedback loop that has nefarious consequences, a «self-defence» loop that has lead summer electricity consumption in Spain to be in some instances greater than winter consumption.

Another negative effect of installing heat pumps in an urban situation that has little to do with the energy supplied by the device is that their negative effects would not be altered even if they were to be run with photovoltaic electricity. The proliferation of heat pumps in the Madrid Downtown Area would entail a significant increase of primary energy because of the effects they have on the external part of the buildings. This negative effect of heat pumps in urban environments must be considered, even qualitatively, when evaluating the levels of sustainability

of renovation projects. A good part of that negative effect could be counteracted by requiring that heat pumps must be operated from the roofs of the buildings, forbidding them in external or internal frontages that look out to streets, patios, courtyards or public squares.

WATER MANAGEMENT

In Madrid, as in good part of the Spanish Mediterranean area and the Canary Islands, there is a historical culture of water savings due to the usual scarcity of rain and hydraulic resources, a consideration that should be taken into account when studying the possibilities of reducing the net standards and water demands, that must not be as intensive as those calculated for northern European countries.

Madrid has been the chosen city for large groups of young nuclear and extended families that have a large number of children and adults accustomed to modern water consumption habits (personal hygiene and laundry) that have driven the water consumption levels of Madrid well above the hydraulic average consumption of consolidated cities. These values are estimated as 135 liters/inhab/ day (50 liters/inhab/ day for SHW) which is an approximation of the habits of European standards.

possIbIlItIEs foR WatER savINgs RElatED to housEholD applIaNcE usE

Domestic water use could be reduced by measures as simple as retrofitting the faucets systems. The following is a list of easy to implement recommendations to that effect:n High performance shower heads: the shower heads

commercialized in Spain consume between 11 and 15 l/min at a pressure of 4 atmospheres, or an average of 12 l/min. Installing shower heads disbursing a 9 l/min volume (commercialized as «ecological shower heads») would entail energy savings of up to 25%, that could be calculated as 20% for the sake of conservative estimation.

n High performance faucets: Kitchen sinks: Standard faucets consume around 12 l/min. Flow aerators or atomizing devices can achieve energy savings of 25% (again, in a conservative estimate). Bathroom sinks: Standard faucets consume around 6 l/, installing aerator devices can achieve energy savings of 20%.

n Toilet flushing tanks: Water discharge capacity was up to very recently of 9 l. Partial or total discharge devices (3 and 6 liters respectively) can be used, although «active discharge interruption devices» are considered as the most appropriate because they always discharge partially on the first flushing and the button has to be pushed again to have a full tank discharge. Implementation of these devices would give us a prudent estimate of 20% energy savings.

n Household appliances: the market offers now laundry machines with water saving cycles but a generalized quantification does not yet exist. Available dishwasher machines can use less water than a sink if used properly, but since the use of dishwasher machines is

234

not generalized water saving figures have not been quantified either.Possible domestic water and energy savings can be summarized as follows:

1. Estimated contemplated consumption: 250 l/inhab/ day. 2. Estimated current consumption: 150 l/inhab/ day. 3. Foreseeable consumption after installing water saving

devices in household appliances: 127 l/inhab/ day. 4. Expected consumption once water savings devices have

been installed in appliances and grey water is used domestically for toilet tanks: 104.50 l/inhab/ day.

coNsIDERatIoNs oN RaINWatER catchmENt aND utIlIzatIoN

The following are the conclusions reached after analyzing the specific conditions of the study neighborhoods in

POTENTIAL FOR WATER SAVINGS IN HOUSEHOLD APPLIANCES

Appliance Current

consumption (%)

Savings (%)Future

consumption (%)

Shower heads 30 20 24

Bath tub 6 0 6

Kitchen sink 10 25 7.5

Toilet sink 12 20 9.6

Bidet 4 0 4

Toilet bowl 24 25 18

Laundry machine 12 0 12

Dishwashing machine 2 0 2

Total 100 22,1 83,1

relation to their potential for rain water catchment to be used as household grey water:

1. Rain water collected at the building where it is going to be used has always the positive consequence of diminishing the pressure or hydric stress of the ecosystems affected by centralized water networks (the Canal de Isabel II water network in Madrid).

2. For the particular case of the Old Town district in Madrid: a. For those buildings that qualify for renovation

measures endowing them with rain water collectors would not be energetically efficient.

b. However, if a situation of water scarcity would occur in the current supply system installing rain water catchment tanks would then be a positive course of action.

c. In new buildings, or in existing buildings that already posses structural elements (roof slab, contention walls, strip footings, courtyard enclosures, etc.) installing rain water catchment systems could be a cost-effective solution.

It should be noted that if rain water was to be used for uses other than flushing the toilets (watering, for instance) the results of the evaluation would be different, since both the installation costs and design of the regulating tank would be different.

CONCLUSIONS

The purpose of this book is to attain, simultaneously, better habitability conditions in the residential buildings located in the Madrid Downtown Area and significant energy savings by improving building features, which in turn will also have the effect to decrease polluting emissions and the consumption of energy allocated to space cooling and heating systems, lighting, materials manufacturing processes, water, etc.

From the environmental perspective, renovating a building is a positive course of action when compared to the demolition of the old building and construction of a new one.

Renovating a residential building, even when all joineries in the building envelope and all utility installations are replaced and new insulation installed, entails savings in terms of energy and polluting emissions in the order of 60% when compared with the energy investment required for new construction. A course of action that is not only financially sound but environmentally sound.

The findings show, after real and theoretical analysis of what would entail renovating in a sustainable manner numerous real residential buildings located in the Madrid Downtown Area so they can comply with the requirements of the Technical Building Code (HE-1 section) -and on occasion exceed them- that it is possible to achieve significant savings (in the 50% order) by compensating for the losses suffered through inefficient building envelopes with the appropriate measures. These measures would also require less energy consumption and therefore less polluting emissions would be generated throughout the useful life of the building.

The book explores other possible improvements for remaining systems such as, lighting, water, etc. In all cases the possibility to achieve significant savings in relation to the necessary investment has been found to exist.

Renovation, because it revalues existing buildings by bringing them up to date in terms of energy consumption and efficiency without having to develop urban or suburban land, also improves the energy efficiency of the City itself because it prevents, or at least contains, transportation and traffic related energy expenditure that is essential for its operation. This effect of building renovation on air quality and non-renewable fuel consumption used in transportation, although indirect, must be highlighted since transportation is the sector in which polluting emissions have grown in the last decade much faster than the average.

The renovation of a specific building depends to a large degree in specific circumstances. In some cases, and for different reasons, it will not be possible to apply the course of action recommended and demolition and replacement will be unavoidable, but in most cases, adding these recommendations to routine upgrading practices (repair works, installing elevators, etc.) will enable a much faster amortization of the energetic and financial investment.

An implicit expectation of the book is that sustainability considerations help broaden the perspective on individual buildings potential, creating more opportunities to engage in a successful project.

Sto Ibérica, S.L.

sto.com

Asociación nacionalde Poliestireno

Expandido

anape.es

Energías RenovablesElia-Solar, S.L.

elia-solar.net

La presente pub l i cac ión«ACTUACIONES CON CR ITER IOS DE SOSTENIB IL IDAD

EN LA REHABIL ITACIÓN DE V IV IENDAS EN EL CENTR O DE MADRID»

S e acabó de impr imi r en MADRID

e l mes de jun io de 2009

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