Tesis:
Análisis experimental y simulación del comportamiento térmico del Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior (SATE) en un edificio de viviendas rehabilitado: caso de estudio en Madrid
- Autor: VARELA LUJÁN, Sheila
- Título: Análisis experimental y simulación del comportamiento térmico del Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior (SATE) en un edificio de viviendas rehabilitado: caso de estudio en Madrid
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE ARQUITECTURA
- Departamentos: CONSTRUCCIONES ARQUITECTONICAS Y SU CONTROL
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/72742/
- Director/a 1º: RODRÍGUEZ SÁNCHEZ, Antonio
- Director/a 2º: VIÑAS ARREBOLA, Carmen Matilde
- Resumen: El elevado consumo energético del sector de la edificación en España y el envejecimiento y obsolescencia de los edificios en el conjunto de Europa, hacen que la rehabilitación del parque edificatorio sea considerada una necesidad prioritaria. Es imprescindible conseguir unas viviendas ambientalmente más sostenibles, que conlleven una reducción en el consumo de energía y así, a su vez, se limiten las emisiones de gases efecto invernadero. Estas premisas son la principal motivación para llevar a cabo esta investigación.
En este contexto, es el sector de la edificación uno de los grandes responsables de ese gasto energético, utilizando la mayor parte de esa energía en la climatización de las viviendas. Pero también es uno de los sectores con más potencial de mejora. Una de las medidas más efectivas es la mejora de la envolvente, ya que es el elemento predominante en los edificios, y donde se produce el intercambio entre el ambiente interior y exterior.
El objetivo principal de esta investigación es el estudio del comportamiento energético del sistema de aislamiento térmico por el exterior (SATE) que combina la solución a los problemas de puentes térmicos y las condensaciones, con la mejora estética de los edificios y además, aporta nuevo valor a los edificios. Otro de los objetivos que se persigue con esta investigación es la de comprobar la viabilidad del estudio de manera experimental y de manera simulada para comprobar el comportamiento teórico frente al comportamiento real.
Para llevar a cabo el estudio se escoge una vivienda representativa de los años 50, situada en el sur de Madrid, que es rehabilitada con sistema SATE y en la que se ha podido llevar a cabo un estudio antes y después de la rehabilitación durante un mismo periodo de tiempo.
La metodología seguida para el alcance de estos objetivos ha sido, en primer lugar, la búsqueda bibliográfica de antecedentes para el conocimiento del estado de otros estudios e investigaciones relacionadas.
Seguidamente, se ha llevado a cabo una monitorización de las dos orientaciones de la fachada de la vivienda, tanto en la vivienda en estado original como en la vivienda ya rehabilitada, y se han analizado los resultados obtenidos de temperaturas superficiales y flujos de calor.
A continuación, se ha realizado un estudio computacional a través de un software de simulación para los dos estados de la vivienda y que una vez que posteriormente se validan los resultados con la parte experimental, se comparan los resultados de balances térmicos procedentes de la simulación. También se analizan los ahorros en consumo energético y finalmente, se comparan ambas metodologías de estudio.
Los resultados experimentales muestran que el comportamiento de la fachada en estado original tiene una gran dependencia de la climatología exterior en cuanto a la absorción o cesión de calor. Una vez que se estudia la vivienda rehabilitada con SATE se llega a comprobar que el balance térmico disminuye entre un 43% y un 60% la absorción y la cesión de calor respectivamente.
El análisis a través de simulación muestra unos resultados acordes a los de monitorización, pero en este caso son más optimistas, ya que indican unos porcentajes de disminución de absorción o cesión de calor de la fachada más elevados, entre un 77% y un 75% respectivamente.
Las conclusiones de esta investigación son que tanto el estudio experimental como el estudio de simulación constatan que el sistema SATE contribuye a la reducción de las pérdidas de energía de la vivienda y por lo tanto de que este sistema permite un ahorro energético y un mayor confort en las viviendas.
También se pone de manifiesto la importancia de realizar análisis in situ, teniendo en cuenta la influencia de la combinación de la climatología real y el comportamiento y costumbres de uso de los usuarios, e intentar realizar las simulaciones lo más similares a estas variables posibles, ya que combinando ambas tipologías de análisis se consigue a tener una visión más exacta del comportamiento real de los sistemas elegidos.
ABSTRACT
The high energy consumption of the building sector in Spain and the ageing and obsolescence of buildings in Europe as a whole, make the refurbishment of the building stock is considered a priority need. It is essential to achieve more environmentally sustainable housing, leading to a reduction in energy consumption and thus, in turn, limiting greenhouse gas emissions. These premises are the main motivation for carrying out this research.
In this context, the building sector is one of the sectors most responsible for this energy expenditure, using most of this energy for air-conditioning in dwellings. But it is also one of the sectors with the greatest potential for improvement. One of the most effective measures is the improvement of the building envelope, as it is the predominant element in buildings, and where the exchange between the indoor and outdoor environment takes place.
The main objective of this research is the study of the energy performance of the external thermal insulation system (SATE) that combines the solution to the problems of thermal bridges and condensation with the aesthetic improvement of buildings and also provides new value to the buildings. Another of the objectives pursued with this research is to test the viability of the study experimentally and in a simulated manner to check the theoretical behaviour against real behaviour.
In order to carry out the study, a representative house from the 1950s was chosen, located in the south of Madrid, which was refurbished with the SATE system and in which it was possible to carry out a study before and after the refurbishment during the same period of time.
The methodology followed to achieve these objectives was, firstly, a bibliographic search for background information on the status of other related studies and research.
This was followed by a monitoring of the two orientations of the façade of the house, both in the original house and in the refurbished house, and the results obtained for surface temperatures and heat flows were analysed.
A computational study was then carried out using simulation software for the two states of the house and, once the results were validated with the experimental part, the results of the heat balances obtained from the simulation were compared. The savings in energy consumption were also analysed and finally, both study methodologies were compared.
The experimental results show that the behaviour of the façade in its original state is highly dependent on the external climate in terms of heat absorption or heat transfer. Once the refurbished house was studied with the SATE system, it was found that the thermal balance decreases the heat absorption and heat transfer by 43% and 60% respectively.
The analysis through simulation shows results in line with the monitoring results but, in this case, they are more optimistic as they indicate higher percentages of reduction in absorption or heat transfer of the façade, between 77% and 75% respectively.
The conclusions of this research are that both the experimental study and the simulation study confirm that the SATE system contributes to the reduction of energy losses in the dwelling and therefore that this system allows energy savings and greater comfort in dwellings.
It also highlights the importance of carrying out in situ analyses, taking into account the influence of the combination of the real climatology and the behaviour and usage habits of the users, and trying to carry out the simulations as similar to these variables as possible, since combining both types of analysis provides a more accurate view of the real behaviour of the chosen systems.