Uso de la energía en los edificios

Uso de la energía en los edificios
Manual para estudiantes

Edición
ES 1.2 - Noviembre 2010
Versiones actualizadas en la página web del proyecto IUSES www.iuses.eu
Descargo de responsabilidad
Este proyecto ha sido financiado con el apoyo de la Comisión Europea.
Esta publicación refleja únicamente las opiniones del autor y la Comisión no se hace responsable del uso que
pueda hacerse de la información contenida en él.

Autories
Sergio García Beltrán (CIRCE), Lucie Kochova (Enviros s.r.o.), Giuseppe Pugliese (CIRCE),
Petr Sopoliga (Enviros s.r.o.)
Traducción y adaptación:
Giuseppe Pugliese (CIRCE), Sergio García Beltrán (CIRCE)
Layout
Fabio Tomasi (AREA Science Park)
A cerca de este manual y IUSES
Este manual se ha desarrollado en el marco de IUSES (Uso Inteligente de la Energía en los
Centros Escolares de Educación Secundaria) y ha sido financiado por la Comisión Europea-
Programa de Energía Inteligente para Europa.
Los socios del programa son : AREA Science Park (Italia), CERTH (Grecia), CIRCE (España),
Clean Technology Centre - Cork Institute of Technology (Irlanda), Enviros s.r.o. (República
Checa), IVAM UvA (Holanda), Jelgava Adult Education Centre (Letonia), Prioriterre
(Francia), Science Centre Immaginario Scientifico (Italia), Slovenski E-forum (Eslovenia),
Stenum GmbH(Austria), University “Politehnica” of Bucharest (Rumanía), University of
Leoben (Austria), University of Ruse (Bulgaria)
Derechos de autor
Este libro puede ser copiado y distribuido libremente, a condición de incluir siempre las notas
de derechos de autor. Los profesores, formadores y cualquier otro usuario debe siempre citar a
los autores, al proyecto IUSES y al Programa de Energía Inteligente para Europa. El libro
también puede ser libremente traducido a otros idiomas. Los traductores deben incluir los
derechos de autor presentes y enviar una copia del texto traducido al coordinador del proyecto
(iuses@area.trieste.it), que la publicará en la página web del proyecto IUSES para su libre
distribución.
I

Símbolos clave
Definición: explica lo que un término significa.
Nota: muestra que algo es importante, un consejo
o una pieza clave de información. ¡Cuidado con
ellos!
Objetivo de aprendizaje: aparece al principio de
cada capítulo y explica lo que se aprenderá en
dicho capítulo.
Experimento, ejercicio o actividad: indica algo
para hacer en base a lo que has aprendido.
Enlace web: muestra una dirección de internet
donde se puede obtener más información.
Referencia: indica de donde proviene la
información.
Estudio del caso: cuando se muestra un ejemplo o
una situación real.
Puntos clave: se trata de un resumen de todo lo
explicado, por lo general aparece al final de cada
capítulo.
Preguntas: son preguntas que se efectúan al
alumno al final de cada capítulo para comprobar
los conocimientos adquiridos.
Nivel 2: indica el nivel de aprendizaje.
II

IUSES — Uso de la energía en los edificios
Índice de contenidos
1. INTRODUCCIÓN ..........................................................................................................3
1.1. ¿QUÉ ES UN EDIFICIO?.......................................................................................3
1.2. TIPOS DE EDIFICIOS ............................................................................................3
2. ESTRUCTURA DEL EDIFICIO ....................................................................................7
2.1. CONCEPTO: “EL EDIFICIO COMO UNA CAJA QUE RESPIRA”.................................7
2.2. ENVOLVENTE DE UN EDIFICIO...........................................................................10
2.2.1. Materiales aislantes .......................................................................................10
2.2.1.1. Rehabilitación térmica. Algunos Ejemplos. ............................................................................ 12
2.2.1.2. Medida de la capacidad aislante de los materiales .................................................................. 13
2.2.2. Ventanas, puertas y superficies acristaladas................................................................15
2.2.2.1. Tipos de ventana ..................................................................................................................... 16
2.3. ARQUITECTURA BIOCLIMÁTICA ..........................................................................16
2.3.1. Elementos solares pasivos..................................................................................18
2.4. CONSEJOS Y SUGERENCIAS PARA UN MEJOR USO DEL EDIFICIO..........................20
2.5. EJERCICIOS Y PREGUNTAS .................................................................................21
3. CLIMATIZACIÓN .......................................................................................................25
3.1. CALEFACCIÓN...................................................................................................25
3.1.1. Microclima y confort.........................................................................................25
3.1.2. Sistemas de calefacción .....................................................................................26
3.1.3. Fuentes de energía ...........................................................................................27
3.1.4. Fuentes renovables...........................................................................................28
3.1.4.1. Biomasa................................................................................................................................... 28
3.1.4.2. Energía geotérmica.................................................................................................................. 29
3.1.4.3. Energía solar .......................................................................................................................... 30
3.1.5. Sistemas de distribución de calor.........................................................................31
3.2. REFRIGERACIÓN – AIRE ACONDICIONADO .........................................................33
3.2.1 Introducción....................................................................................................33
3.2.2 ¿Cómo funciona un sistema de aire acondicionado? ...................................35
3.2.3 Etiqueta energética........................................................................................36
3.2.4 Distintos equipos de aire acondicionado. .....................................................37
3.2.5 Consejos y sugerencias sobre el uso del aire acondicionado........................38
3.3 EJERCICIOS Y PREGUNTAS .................................................................................39
4. AGUA CALIENTE SANITARIA (ACS).....................................................................41
4.1 DISPOSITIVOS DE PRODUCCIÓN DE ACS............................................................41
4.1.1. Calentadores eléctricos con depósitos ...............................................................42
4.1.2. Calentadores eléctricos instantáneos................................................................42
4.1.3. Calentadores indirectos con acumulación..........................................................42
4.1.4. Caldera de gas instantánea ................................................................................42
4.1.5. Calentadores-Bombas de calor. ..........................................................................42
4.1.6. Calentadores solares (energía solar térmica) ......................................................43

2
4.2 CONSEJOS Y SUGERENCIAS DE CÓMO AHORRAR AGUA Y ENERGÍA......................44
4.3 EJERCICIOS Y PREGUNTAS.................................................................................45
5. ILUMINACIÓN...........................................................................................................47
5.1. LUZ NATURAL ...................................................................................................48
5.2. LUZ ARTIFICIAL ................................................................................................48
5.2.1. Fuentes de luz ................................................................................................49
5.2.2. Luminarias .....................................................................................................50
5.2.3. Consumo energético......................................................................................51
5.3. EJERCICIOS Y PREGUNTAS.................................................................................51
6. APARATOS ELÉCTRICOS Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS........................53
6.1. DESCRIPCIÓN GENERAL, POTENCIA Y CONSUMO................................................53
6.1.1. Consejos generales sobre como ahorrar energía....................................................58
6.2. APARATOS ELÉCTRICOS.....................................................................................58
6.2.1. Frigoríficos y congeladores ...............................................................................58
6.2.2. Lavadoras ......................................................................................................59
6.2.3. Lavavajillas....................................................................................................60
6.2.4. Placas de cocción ............................................................................................61
6.2.5. Hornos...........................................................................................................62
6.2.6. Pequeños electrodomésticos:..............................................................................62
6.2.7. Equipos electrónicos, de ofimática y entretenimiento: ....................................63
7. ENERGÍA FOTOVOLTAICA...................................................................................70
7.1. PROCESO DE CONVERTIR LA LUZ SOLAR EN ELECTRICIDAD................................71
7.2. APLICACIONES FOTOVOLTAICAS ........................................................................73
7.3. ¿CUÁNTO PUEDE PRODUCIR UN SISTEMA FOTOVOLTAICO? ...............................77
8. EJERCICIO FINAL......................................................................................................80

3
1 Introducción
Objeto de aprendizaje. En este capítulo aprenderás:
 El concepto de edificio.
 Cuáles son los tipos de edificios que existen.
1.1 ¿Qué es un edificio?
Definición: Un edificio es una construcción hecha por el hombre para albergar a
personas, animales, cosas o actividades. Está completamente cerrado por una
envolvente exterior, formada por los muros, el techo y el suelo, que crea un
microclima en su interior
Los edificios tienen una gran cantidad de formas y funciones, y se han tenido que adaptar a un
gran número de factores a lo largo de la historia, desde los materiales de construcción
disponibles, a condiciones climáticas, condiciones del terreno, razones estética, etc.
Los edificios cubren algunas necesidades de la sociedad, sobre todo actúan como refugio a las
condiciones climáticas y como espacio para vivir, disfrutar de privacidad, guardar las
pertenencias y poder vivir y trabajar cómodamente.
Un edificio, entendido como un refugio, representa una separación física del hábitat humano de
el interior (un lugar de confort y seguridad) con el exterior (un lugar que a veces puede ser duro
y perjudicial). El primer refugio de la historia lo construyó un antepasado relativamente cercano
del ser humano, el homo erectus, y se cree que data del año 500.000 A.C.,
La construcción de un edificio y su uso conllevan el consumo de una gran cantidad de energía y
tienen un enorme impacto directo e indirecto sobre el medio ambiente. Los edificios no sólo
utilizan recursos como energía y materias primas, sino que también generan residuos
potencialmente peligrosos y además tienen asociadas una serie de emisiones atmosféricas.
Debido a que la economía y la población siguen aumentando, los arquitectos y constructores se
enfrentan a un desafío único para satisfacer la demanda de nuevas y renovadas instalaciones que
sean accesibles, seguras, saludables y productivas mientras se reduzca al mínimo su impacto
sobre el medio ambiente.
Recientes respuestas a este desafío exigen un enfoque integrado y sinérgico que considere todas
las fases de la instalación a lo largo del ciclo de vida. Este enfoque “sostenible” se apoya en un
mayor compromiso al cuidado y conservación del medio ambiente, los resultados en un
equilibrio óptimo de los costes ambientales, sociales, humanos y al mismo tiempo los beneficios
de la misión y la función de la instalación y la infraestructura.
Los objetivos principales del diseño sostenible son:
 -Evitar el agotamiento de los recursos energéticos naturales, del agua y las materias
primas.
 -Prevenir la degradación ambiental causada por las instalaciones y la infraestructura a lo
largo de su vida útil.
 -Crear construcciones que sean habitables, cómodas, seguras y productivas.
1.2 Tipos de edificios
Los edificios se clasifican principalmente según la función y uso para la cual se construyen. A
continuación se cita una posible clasificación.

4
1) Edificio residencial: dentro de este tipo de edificios se encuentran los edificios de
apartamentos, viviendas adosadas, casas de campo, castillos, iglús, etc.
Foto di Michael Gardner
2)Edificios educativos y culturales: como es el caso de las escuelas, colegios, universidades,
librerías, galerías de arte, museos, teatros, cines, sala de conciertos, etc.
3)Edificios comerciales: un ejemplo son los bancos, edificios de oficinas, hoteles, restaurantes,
supermercados, tiendas, almacenes, etc.
4) Edificios gubernamentales: ayuntamientos, consulados, tribunales, parlamentos, comisarías
de policía, servicio de bomberos, etc.

5
5) Edificios industriales: como es el caso de las fábricas, fundiciones, centrales eléctricas, etc.
6) Edificios sanitarios: un ejemplo son los hospitales, clínicas, ambulatorios, etc.
7) Edificios agrícolas: en este caso están incluidos los establos, gallineros, invernaderos,
graneros, molinos, etc.
8) Edificios militares: cuarteles, fortalezas, fortificaciones, etc.
9) Aparcamientos y almacenes: tales como garajes, almacenes, naves industriales, hangares,
etc.

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10) Edificios religiosos: iglesias, catedrales, capillas, monasterios, sinagogas, templos, etc.
11) Edificios para deporte: piscinas, centros deportivos, gimnasios, estadios, pabellones, etc.
Por lo tanto, existe una gran variedad tanto de edificios como de requerimientos para conseguir
el confort dentro de cada uno de ellos. Dentro de todos estos edificios se tiene que crear un
microclima interior adecuado para cumplir el propósito para el cual fueron construidos, por
ejemplo, en un almacén se necesita menor temperatura que en el interior de una vivienda, por lo
que cada uno de ellos debería estudiarse por separado.

7
2 Estructura del edificio
 El importante papel que tiene la envolvente de un edificio y cómo se derrocha
la energía (incluyendo los fundamentos de transferencia de calor).
 Una visión general de los materiales más comunes en construcción y
aislamiento.
 Conceptos básicos de diseño de edificios bioclimáticos.
2.1 Concepto: “el edificio como una caja que respira”
Un edificio puede ser visto como una caja gigante cuya misión es proteger su contenido de las
condiciones climáticas, tales como la temperatura exterior, viento, lluvia, etc.
El confort dentro de un edificio, a parte de ser algo subjetivo, depende principalmente de dos
factores: la temperatura del interior y la humedad. Es obvio que la temperatura más alta (o más
baja) junto con la humedad más alta (o más baja) son las perores condiciones para conseguir
dicho confort.
La cubierta exterior de un edificio, llamada también envolvente, trabaja como un intercambiador
con las condiciones climáticas externas, tomando calor debido a la exposición de los rayos
solares y devolviendo calor al exterior debido a la ventilación o a un mal revestimiento.
La envolvente, además de tener la misión de envolver y proteger el edificio, debería permitir la
respiración con el fin de evitar la humedad interior y alcanzar un equilibrio adecuado entre las
ganancias y las pérdidas de calor.
Fig.1 Balance energético de un edificio
Esta fotografía, tomada por una cámara termográfica, muestra las condiciones térmicas del
edificio, siendo las áreas rojas y amarillas, las partes más calientes mientras las azules son las
áreas más frías. La fotografía nos muestra por donde se escapa el calor, y esta zona de escape se
corresponde con las zonas más claras.
En la foto, por ejemplo, el punto que se corresponde con el forjado (Sp2) está a 6,2ºC y el punto
situado en medio del muro (Sp1) tiene una temperatura de 1,1ºC.

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Fig.2 Imagen termográfica de un edificio
En la comparación siguiente, se pueden observar los puentes térmicos provocados por las cajas
de las persianas y por los forjados, que son los puntos donde se desperdicia más calor.
In questa fotografia, ad esempio, la superficie esterna del muro ha un gradiente termico (ovvero
una differenza di temperatura) di 6,1°C in prossimità della struttura del pavimento (Sp2=6,2°C)
ed è’ invece di 1,1°C in corrispondenza del muro (Sp1).
Fig. 3 Imagen termográfica de un edificio
En esta termografía de la figura 4 se presenta un edificio (derecha) de bajo consumo de energía
donde el calor apenas se escapa frente a un edificio tradicional (izquierda) que presenta muchas
pérdidas de calor.
Fig. 4 Imagen termográfica de un edificio
¿Por qué ocurre esto?
Definición: Se trata de un fenómeno físico conocido como “transferencia de calor”,
según el cual, el calor siempre fluye desde los espacios calientes a los espacios más
fríos.

9
Esto significa que en invierno, el calor fluye directamente
desde los espacios habitados hacia el exterior y hacia los
espacios sin calefacción como son áticos, garajes y sótanos
(donde hay una diferencia de temperatura). Por el contrario, en
verano el calor se mueve en sentido contrario, desde el exterior
hasta el interior de los edificios.
Para mantener el confort, la pérdida de calor en invierno debe
ser compensada por un sistema de calefacción, mientras que la
ganancia de calor en verano será disipada por un sistema de
aire acondicionado. Esto significa que una gran cantidad de
energía es desperdiciada en la mayoría de los edificios. En
España, el 45% de la energía1
media consumida en los hogares
se dirige a mantener las casas en una situación confortable.
Normalmente, el gas natural y la electricidad se emplean en
los sistemas de calefacción, mientras que en la mayoría de los
sistemas de aire acondicionado se utiliza la electricidad.
Considere el ejemplo de la construcción de una casa para un
clima frío. La demanda de calor de la calefacción de la casa en la estación fría es la principal
consumidora de energía. Si se consigue reducir la demanda de calor por medio de un buen
aislamiento externo, por la colocación de ventanas con pocas pérdidas, por ganancias de energía
solar pasiva, etc. el sistema de calefacción se puede simplificar y la energía necesaria para la
calefacción se reduce, así como la factura y las emisiones de CO2.
Fundamentos de la transferencia de calor
Fig.6 Transferencia de calor
 Conducción, se produce en un material sólido cuando sus moléculas se encuentran a
diferentes temperaturas. Las moléculas más calientes transmiten la energía (calor) a la
zona más fría del material. Por ejemplo, colocar una cuchara en una taza de café caliente
conduce el calor a través de la misma hasta la mano que sostiene la cuchara. La
conducción en los edificios se produce principalmente a través de paredes y ventanas
 Convección, es la transferencia de energía debida al movimiento de un fluido. El aire
caliente se eleva y se sustituye por el aire frío que entra desde el exterior. En multitud de
edificios con insuficientes particiones internas se pueden crear poderosas y derrochadoras
corrientes de aire.
Fig.5 Diferencia de temperatura y
transferencia de calor
Nota: El calor siempre es transferido desde un sitio caliente a otro más frío mediante
tres mecanismos de transferencia:
1 Según el IDAE, el 45% es la suma de calefacción y aire acondicionado.

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 Radiación, la energía es transportada por ondas electromagnéticas. A diferencia de los
otros mecanismos, la radiación no requiere la intervención de ningún soporte material para
propagar el calor. La radiación dentro de los edificios se produce principalmente a través
de puertas y ventanas de cristal pero si las paredes no están bien aisladas, la radiación del
exterior puede calentar el interior por conducción.
2.1 Envolvente de un edificio
La mayoría de las pérdidas de energía que se producen en edificios se debe a una envolvente
inadecuada, la cual está formada por las paredes, el suelo, el techo, las puertas y las ventanas. La
siguiente imagen muestra las situaciones típicas de transferencia de calor que se dan en edificios.
A modo de ejemplo, se aprecia como el calor se transmite a través de las paredes hacia el
exterior o hacia espacios adyacentes no climatizados.
El color de las fachadas exteriores también juega un papel importante en la transferencia de calor
debido a su propiedad de reflejar o absorber la luz del sol. El blanco y los colores claros actúan
como reflectores, mientras que el negro y las tonalidades oscuras absorben la luz solar.
Fig.7 Pérdidas de energía en un edificio convencional
2.2.1 Materiales aislantes
Definición: Material aislante es aquel material que presenta una alta resistencia al
flujo de calor.
Nota: Los componentes adecuados y los materiales aislantes permiten reducir la
necesidad de calefacción o refrigeración actuando como una resistencia muy eficaz a la
transmisión de calor, o dicho más sencillo, se consigue una mejor conservación de la
temperatura interior.

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Los materiales de uso común para el aislamiento de edificios se pueden clasificar de la siguiente
manera:
 Vegetal: corcho, fibra de madera, lino, paja, etc.
 Mineral: fibra de vidrio, lana mineral, arcillas expandidas, carburos
metálicos, vidrio espumoso, etc.
 Materiales sintéticos: poliestireno expandido, espumas fenólicas
y poliuretano, PVC, etc.
Además, los materiales aislantes están disponibles en variedad de formas, aparte de aislamientos
rígidos, también encontramos: mantas en forma de rollos y paneles semirrígidos, fibras sueltas
sopladas, espumas y sprays aislantes. Todos estos aislantes se pueden colocar conjuntamente,
aumentando así la propiedad aislante, pero se necesita una combinación adecuada de los
materiales y una instalación realizada por profesionales.
Un buen aislamiento puede reducir la transferencia de calor a través de paredes, techos, ventanas,
etc., consiguiendo los siguientes beneficios:
 Ahorro de energía, ya que reduce las pérdidas de energía en
los días fríos y mantiene la temperatura más baja en los días
de verano reduciendo las cargas de refrigeración.
 Aumenta la comodidad mediante la eliminación del efecto
"pared fría", efecto producido en ventanas y en los muros
exteriores (la diferencia de temperatura entre la superficie de
la pared y la habitación no debería ser superior a 4ºC).
 Reduce el riesgo de condensación que puede causar daño al
aislamiento del edificio o a los materiales estructurales, y
también disminuye la posibilidad de decoloración y de condiciones de vida insalubres del
edificio. El riesgo de condensación aumenta a baja temperatura ambiente.
 Evita los cambios bruscos de temperatura proporcionando al edificio protección contra
grietas y expansiones térmicas.
 Mejora la acústica del edificio.
El material aislante por lo general es evaluado en términos de resistencia térmica (indicado con
el valor R) que indica la resistencia del material a la transmisión de calor (véase apartado
2.2.1.2). Cuanto mayor sea su resistencia, mayor es la eficacia del aislamiento. Por supuesto, el
aislamiento térmico depende del tipo de material, de su espesor y su densidad.
Gráfico 1 - Comparación de materiales aislantes

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Como ejemplo, véase la imagen donde se compara entre 10 cm de aislamiento térmico y otros
materiales de construcción.
Duplicando el espesor del aislamiento de una pared en blanco de 45 mm a 90 mm se puede
ahorrar alrededor del 30% en energía2
.
Para cualquier edificio con más de 20 años o insuficientemente aislado es aconsejable realizar
una reforma térmica para mejorar su aislamiento, por la que fácilmente se logrará un ahorro de
energía del 50% en calefacción y refrigeración.
Se debe añadir que una cuidadosa selección de los materiales de construcción es la clave para
alcanzar altos niveles de confort a un bajo coste, aunque es más conveniente para nuevas
edificaciones o cuando se requieren importantes reformas. Por ejemplo, un ladrillo cerámico
hueco tiene muy buenas propiedades aislantes (o alta resistencia térmica) pero existen otros
materiales como la arcilla térmica que aun presenta un mejor rendimiento.
Estos ladrillos tienen una estructura interna de cámaras de aire, ayudando a conseguir un buen
aislamiento térmico y acústico.
Resumiendo, además de los materiales de construcción, es importante el uso de materiales
aislantes con el fin de lograr mejores resultados en el ahorro de energía y en la búsqueda del
confort.
2.2.1.1 Rehabilitación térmica. Algunos Ejemplos.
1. Aislamiento de fachadas (muros y ventanas):
Mediante la colocación de material aislante térmico externo,
interno o inyectándolo dentro del muro. Los cristales y
ventanas se sustituyen por otros más eficientes y de mayor
calidad.
2. Aislamiento de tejado, suelo y techo:
Mediante la instalación de material aislante
térmico entre tabiquillos, vigas de madera,
rastreles y también añadiendo material aislante en
tejas y baldosas. También se debe aislar
térmicamente los techos en contacto con espacios
habitables, suelos en contacto con espacios no
Nota: En invierno cada metro cuadrado de pared sin aislamiento pierde el equivalente
de energía a 3-6 litros de gasóleo (lo que se equivale al gasóleo teóricamente
consumido para calentar el espacio sin aislamiento).
Con un buen aislamiento, estas pérdidas se reducen a una sexta parte.
Fig.8 - Ejemplo de ladrillo hueco
con excelentes propiedades aislantes
Fig.9 - Ejemplo de ladrillos de arcilla
con excelentes propiedades aislantes
2 El nivel de energía de un edificio se mide por la energía consumida en calefacción y refrigeración (kWh) por cada
metro cuadrado de superficie del edificio (m2
) durante un año. Así que cuando se habla de pérdidas o ahorros de
energía debido al aislamiento, se refiere a la energía que sería consumida o ahorrada en calefacción o en
refrigeración.

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habitables, apoyados sobre el terreno o en contacto con el aire exterior.
3. Aislamiento del sistema hidráulico:
Mediante la colocación de material aislante térmico alrededor de las tuberías con el fin de
reducir las pérdidas de calor en el transporte de agua caliente y evitar la posible
condensación en las tuberías de agua fría.
2.2.1.2 Medida de la capacidad aislante de los materiales
Hay tres formas comúnmente utilizadas para evaluar las propiedades aislantes de los materiales:
 La capacidad aislante de un material se caracteriza por la resistencia térmica R, la cual
indica la resistencia que un material ofrece al paso del flujo de calor. La resistencia térmica
se mide en m²°K/W. Un mayor valor de R significa un mejor material aislante. Para
calcular el valor de R de una instalación de varias capas, se suman los valores de R de las
distintas capas.
 El inverso de R se denomina coeficiente de transmisión de calor U y también se usa para
medir la capacidad aislante de los materiales. La transmisión de calor se mide en W/m²°K
y obviamente, un buen material aislante debe tener valores bajos de U. El mayor valor
permitido de este coeficiente para edificios está regulado por cada país siguiendo las
directrices europeas sobre construcción. Los valores varían en función del clima de cada
país. Por ejemplo, en países cálidos como España, el rango de U oscila entre 0,93 y 1,62
W/m²°K, mientras que en los países del norte, los valores son bastante inferiores.
 Una medida similar de la capacidad de transferencia de calor de un material determinado
es la conductividad térmica K. Las unidades de K son W/m°K y una vez más, cuanto
menor sea el valor de K, mayor será la capacidad aislante del material. Esto significa que
habrá menos pérdidas de energía (expresada en W) por metro de material utilizado (y por
cada grado Kelvin).
Así que, resumiendo, un buen material aislante lo primero que debe poseer es una baja
conductividad térmica, por ejemplo, 0,03 y 0,05 W/m°K. Otras propiedades importantes y que
también debe tener, son: baja capacidad de absorción de agua y que sean inflamables y
resistentes a agentes químicos y roedores.
De esta manera, los materiales de construcción mencionados anteriormente son buenos aislantes
térmicos. Por ejemplo, el ladrillo cerámico hueco tiene una conductividad térmica entre 0,49 y
0,76 W/ m°K, mientras que las arcillas térmicas tienen valores de K inferiores a 0,14 W/ m°K
La siguiente tabla muestra los valores de los coeficientes de transmisión de calor para diferentes
materiales de construcción. La primera columna muestra los valores de U sin aislamiento y el
resto de columnas muestran una comparación de los valores de U para distintos espesores de
material aislante.
Tabla 1- Comparación de distintas soluciones constructivas. Leyenda: >0.40 Insuficiente / 0.31 - 0.40 Bueno /
0.25-0.30 Muy bueno / <0.25 Excelente (estándar de bajo consumo de energía)
Espesor de la pared exterior Valor de U con aislamiento térmico adicional
(W/m2
.°K)
Aislamiento adicional Sin aislamiento 6cm 8cm 10cm 12cm 14cm
38cm ladrillo macizo 1.45 0.45 0.37 0.31 0.27 0.24
38cm ladrillo hueco (antiguo) 1.08 0.41 0.34 0.29 0.25 0.23
38cm ladrillo hueco (nuevo) 0.36 0.23 0.21 0.19 0.17 0.16
30cm ladrillo de silicato
cálcico
0.46 0.27 0.24 0.21 0.19 0.18
30cm hormigón armado 3.20 0.55 0.43 0.36 0.30 0.26
30cm madera maciza 0.60 0.32 0.27 0.24 0.21 0.19

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En el Reino Unido, por ejemplo, las soluciones más comunes son bloques de hormigón que
contienen un núcleo de poliestireno expandido o una doble pared con espuma aislante en medio.
En edificios con doble pared y para evitar la humedad, es una buena opción rellenar la cavidad
con espuma.
En la siguiente imagen, entre los bloques de hormigón y los ladrillos, se ha colocado fibra de
vidrio. Fíjate en la diferencia de conductividad térmica (valor de K), recordando que cuanto más
bajo sea el valor de K, mayor será la capacidad de aislamiento del material.
Pared externa + 2 cm Pared externa + 6 cm Pared externa + 13 cm
de fibra de vidrio de fibra de vidrio de fibra de vidrio
K = 1.08 W/m²K K = 0.55 W/m²K K = 0.29 W/m²K
Fig.10 - Ejemplo de tipos de aislamientos
Es evidente que los requerimientos de nivel de aislamiento dependen básicamente de las
condiciones climáticas, por lo que cada país tiene los suyos. Como ejemplo, el cuadro siguiente
ofrece una visión general de los requisitos o recomendaciones existentes de los valores de U en
algunas ciudades europeas.
Tabla 2 - Coeficientes de transmisión de calor para ciudades europeas (Fuente: Eurima)
Ciudad País Bajo Alto Bajo Alto Bajo Alto
Tirana Albania 0,53 0,53 0,38 0,38 0,59 0,59
Wien Austria 0,35 0,5 0,2 0,25 0,35 0,4
Bruselas Bélgica 0,6 0,6 0,4 0,4 0,9 1,2
Sofía Bulgaria 0,5 0,5 0,3 0,3 0,5 0,5
Zagreb Croacia 0,9 0,9 0,65 0,65 0,75 0,75
Praga República Checa 0,3 0,38 0,24 0,3 0,3 0,45
Berlín Alemania 0,3 0,3 0,2 0,2 0,4 0,4
Copenague Dinamarca 0,2 0,4 0,15 0,25 0,12 0,3
Madrid España 0,66 0,66 0,38 0,38 0,66 0,66
Helsinki Finlandia 0,25 0,25 0,16 0,16 0,25 0,25
París Francia 0,36 0,36 0,2 0,2 0,27 0,27
Atenas Grecia 0,7 0,7 0,5 0,5 1,9 1,9
Budapés Hungría 0,45 0,45 0,25 0,25 0,5 0,5
Roma Italia 0,5 0,5 0,46 0,46 0,46 0,46
Riga Letonia 0,25 0,4 0,2 0,2 0,25 0,25
Amsterdam Holanda 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37 0,37
Oslo Noruega 0,18 0,22 0,13 0,18 0,15 0,18
Estocolmo Suecia 0,18 0,18 0,13 0,13 0,15 0,15
Requisitos existentes U [W/m²K]
Pared Tejado Suelo

15
2.2.2 Ventanas, puertas y superficies acristaladas
Las ventanas y las
superficies acristaladas, cubren una parte importante de la superficie de un edificio, y además de
actuar como el resto de la envolvente del edificio evitando las pérdidas de calor, juegan otro
papel importante: proporcionar luz natural permitiendo ganancias de calor en el interior
(sobretodo en estaciones frías o países fríos).
O, si las puertas son muy viejas, deberían cambiarse por otras fabricadas por algún buen material
aislante térmico (madera, doble capa de aluminio rellenado con espuma o mantas aislantes, etc.).
Dos pasos importantes a seguir:
 La configuración adecuada y el correcto posicionamiento de las ventanas y las superficies
acristaladas;
 Comprobar la eficiencia energética de las ventanas (que presentan
gran resistencia al paso del calor).
1. Las ventanas grandes deberían colocarse en la cara sur del edificio
con el propósito de que en invierno el sol caliente el interior. Por
el contrario, durante el verano, el objetivo es evitar la entrada de
calor del sol, para ello sería necesaria la colocación de algún
dispositivo que proporcione sombra. Actualmente se colocan
aleros o verandas en las ventanas. Por el contrario, las ventanas
situadas en la cara norte, se deberían construir más pequeñas con
el fin de evitar la entrada de frío.
2. El material del marco y las características del cristal son dos
factores muy importantes en la eficiencia energética de las
ventanas. Por ejemplo, una ventana con marco de aluminio o
hierro permite el paso de una gran cantidad de calor (de baja
resistencia térmica), mientras que la colocación de un marco de
madera es mejor ya que es un material aislante. Igualmente, los
sistemas con doble cristal o doble ventana evitan la pérdida de
calor de casi un 50% en comparación con los cristales simples, así
como reducen las fugas de aire, la condensación de humedad y la
formación de heladas.
Nota: Estas son las partes más débiles de la envolvente de un
edificio, responsables de un tercio de las pérdidas de calor en
invierno y de las pérdidas de refrigeración en verano. Estas
pérdidas se deben a fugas de aire, filtraciones y puentes térmicos a
lo largo de la estructura de los componentes y a la transferencia de
calor a través de los materiales. Normalmente, se usan ventanas
corrientes que cuentan con una baja resistencia al paso del calor, lo
cual es completamente ineficiente.
Nota: Del mismo modo, las puertas exteriores son responsables, en promedio, del 10%
de las pérdidas de calor producidas en una casa. Por lo general deben estar aisladas y
selladas, principalmente en la parte inferior con burletes o con cuerda aislante para
prevenir las fugas de aire. .

16
2.2.2.1 Tipos de ventana
Las ventanas se clasifican según el valor del coeficiente de transmisión de calor U. Recuerda que
U es el inverso de R (resistencia térmica) y cuanto más bajo sea U, mayor eficiencia energética
tendrá la ventana.
La siguiente figura muestra valores típicos para diferentes tipos de ventanas.
Fig.11 - Valores de U típicos para diferentes tipos de ventanas
2.3 Arquitectura bioclimática
Un modelo de eficiencia energética para edificios cuenta con todas las
soluciones técnicas comentadas con anterioridad y con los principios de
diseño capaces de aumentar el ahorro de energía y el confort en el
interior, ayudando a reducir las emisiones de gases de efecto
invernadero procedentes del uso de energía de combustibles fósiles, así
como reducir los gastos de energía en el hogar.
Además, el concepto de eficiencia energética también incluye los
elementos de la “Arquitectura Bioclimática” que proporcionan un hogar
confortable durante todo el año.
Definición: La arquitectura bioclimática es aquella que adapta el edificio a las
condiciones climáticas particulares del lugar, con el fin de obtener el máximo
confort con el mínimo apoyo posible de las fuentes de energía auxiliar. El sol es el
principal proveedor de energía en el diseño bioclimático.
Nota: Las ventanas con doble acristalamiento poseen valores de U
hasta un 75% más bajos que ventanas que sólo disponen de un
cristal simple. Las ventanas doblemente acristaladas más eficientes
permiten la entrada de un 80% de la luz solar y tienen valores de U
de aproximadamente 2. Las ventanas con valores de U de 1 o
inferiores se denominan "superventanas". Muchas de las ventanas de
alto rendimiento disponibles comercialmente pueden incluir
múltiples capas de cristal, revestimientos de baja emisividad, relleno
de gas inerte entre las capas de cristal y espaciadores aislantes.

17
Esta modalidad no es algo nuevo, sino que gran parte de la
arquitectura tradicional funcionaba según los principios
bioclimáticos en el tiempo en que las posibilidades de
climatización artificial eran escasas y caras.
Los elementos bioclimáticos se clasifican como pasivos y activos.
Fig.12 - Elementos bioclimáticos activos y pasivos
Sistemas
activos
Colectores solares
Paneles fotovoltaicos
Elementos
bioclimáticos
.....
Ganancia solar directa
Muro térmico con
precalientamiento de aire
Sistemas
pasivos
Ganancia solar indirecta Muros trombe
Sistemas aislados:
invernadero y atrio
Muros másicos
Colectores solares y lechos de grava
Nota:
 Los sistemas solares activos hacen referencia al aprovechamiento de la energía
solar mediante sistemas mecánicos y/o eléctricos: colectores solares (para
calentar agua o para calefacción) y paneles fotovoltaicos (para producir energía
eléctrica), tal como se abordan en el último capítulo.
 El diseño solar pasivo maximiza las ventajas del sol con las características
estándares de la construcción, usando el movimiento natural del calor y del aire
para conseguir temperaturas cómodas y operando con poca o ninguna asistencia
mecánica..
Fig.13 - Elementos bioclimaticos en un edificio

18
2.3.1 Elementos solares pasivos
Como muestra el gráfico anterior, los sistemas solares pasivos se dividen generalmente en tres
elementos principales, de acuerdo a la forma de obtener los beneficios solares, estos son:
 Ganancia solar directa
 Ganancia solar indirecta
 Sistemas aislados
Los sistemas de ganancia solar directa se componen básicamente de acristalamientos que dejan
pasar el calor y de una masa térmica grande en paredes, pisos y suelos. En estos sistemas, la luz
del sol pasa a través de las ventanas, y su calor es atrapado por la masa térmica en el interior
donde se almacena. Se pueden alcanzar temperaturas de hasta 27ºC.
El acristalamiento suele ser el factor más importante en el ahorro de energía.
El ahorro obtenido por ganancia solar cuando se dispone de una
fachada orientada al sur con un acristalamiento del 60% está entre
el 15% y el 40%, dependiendo del material aislante utilizado.
El inconveniente es que esta misma superficie acristalada requiere
una refrigeración en verano de un 55% superior. Por esto se deben
colocar aleros en las ventanas y árboles alrededor del edificio que
faciliten sombra en verano y ganancia solar en invierno.
El favorecer la ventilación cruzada es otro factor importante de
refrigeración en verano.
Estos sistemas de ganancia solar directa responden rápidamente al
efecto del sol, por lo que se recomiendan en edificios utilizados
prevalentemente por la mañana, como son las escuelas. Además el
coste adicional en la obra es generalmente muy bajo.
Los sistemas de ganancia solar indirecta utilizan los mismos
materiales y principios de diseño que los sistemas de ganancia directa, pero coloca la masa
térmica (la pared interna) entre el sol y el espacio que se calienta.
Con estos elementos pasivos de ganancia solar indirecta se pueden alcanzar temperaturas de
hasta 70ºC (recuerda que con los elementos de ganancia solar directa se alcanzaban temperaturas
de hasta 27ºC). Al alcanzar temperaturas tan altas, estos sistemas se convierten en grandes
almacenadores de energía. Las altas temperaturas se alcanzan poco a poco y normalmente el
retardo térmico está entre 6 y 8 horas. Durante el período de verano se deben utilizar unos aleros
para evitar el sobrecalentamiento. Estos sistemas afectan al diseño general del edificio, por lo
que no se recomiendan para estructuras prediseñadas.
Entre los varios tipos de sistemas de ganancia solar indirecta, el elemento más común son los
muros Trombe.
Fig.15 - Principio operacional de los muros Trombe.
La radiación solar se recoge y es atrapada, calentando el aire entre la gran ventana y la masa
térmica (el muro). Se practican unos orificios en la parte superior e inferior del muro; el de arriba
permite que el aire caliente fluya hacia el interior de la habitación mientras que el aire frío se
desplaza entonces a ocupar su lugar a través de los orificios en la parte inferior del muro
Fig.14 - Principio operacional
de un sistema solar pasivo.

19
(recuerda que el aire caliente tiende a ascender debido a que es más ligero que el aire frío).
La masa térmica (el muro) sigue absorbiendo calor y lo almacena para irradiarlo de nuevo a la
habitación después de que el sol se ha ido. Se pueden colocar unos amortiguadores en los
orificios de ventilación para prevenir que el aire caliente se escape a través de ellos en la noche.
Los sistemas aislados, tales como invernaderos para viviendas y atrios para edificios de mayor
tamaño, representan un espacio adicional con atractivas cualidades arquitectónicas. En algunos
climas, también pueden ofrecer protección contra el clima adverso a un coste aceptable.
Estos sistemas resultan de una combinación de los sistemas de ganancia de calor directa e
indirecta. Se componen de una superficie acristalada grande que encierra una masa térmica
(mayor que las de los muros Trombe) situada entre la pared exterior del edificio y la superficie
acristalada.
Fig.16 - Principio operacional de invernaderos y atrios
¿Cuáles son los beneficios?
El nivel de energía de un edificio se mide por la energía consumida en calefacción y
refrigeración (kWh) por metro cuadrado de superficie3
(m²) y por lo general en un año.
La siguiente tabla muestra la comparativa entre el consumo de un edificio tradicional y otro
bioclimático. Vemos como el ahorro puede llegar hasta el 67%.
Tabla 3 - Comparación de demanda energética
Nota: Un nuevo edificio planificado y construido siguiendo criterios bioclimáticos,
puede llegar a ser autosuficiente desde un punto de vista energético. Sin embargo, estos
son casos excepcionales ya que no se pueden aplicar a la mayoría de los proyectos. Aun
así, cualquier edificio puede obtener ahorros de energía de hasta un 60% mediante la
aplicación de técnicas bioclimáticas, sin gasto adicional y guardando la estética final
del proyecto. . .
Demandas Diseño tradicional
(kWh/m2
)
Diseño bioclimático
(kWh/m2
)
ACS 20 20
Ganancia solar -24 -57
Ganancias internas -28 -28
Emisión gases 13 10
Techumbre 32 10
Muros 51 20
Ventanas 30 37
Ventilación 47 31
Suelos 28 13
Total 169 56

20
Cada edificio, en función de los materiales de construcción, debería tener su propio valor de
demanda energética. Para hacer una estimación de la demanda energética de un edificio conocida
su demanda por metro cuadrado, lo que se necesita es multiplicar ese valor por la superficie
habitable del edificio.
2.4 Consejos y sugerencias para un mejor uso del edificio
El diseño del edificio, los materiales de la envolvente, puertas y ventanas utilizadas, etc., son
decisivos para tener una estancia confortable en el edificio. Como la gran parte del consumo de
energía de un edificio se debe a la calefacción y refrigeración (alrededor del 45%) y teniendo en
cuenta la larga vida del edificio, sería realmente rentable prestar atención a todas las cuestiones
estructurales.
Siga estas sugerencias para incrementar la eficiencia energética y ahorrar dinero.
Envolvente y aislamiento.
 Un buen asilamiento térmico siempre debería ser planificado durante el proceso de diseño
de edificios nuevos o restaurados. Mira los requisitos actuales (o las normas sugeridas) de
valores de U para la envolvente en tu país.
 Para los edificios ya diseñados, la modificación de la estructura para mejorar el aislamiento
suele ser difícil y no siempre rentable. Sin embargo para edificios antiguos, si se van a
realizar obras de rehabilitación, no hay que olvidar que un aislamiento térmico correcto
puede significar ahorros importantes de energía y dinero. Reducir las pérdidas de calor por
el uso de paneles dobles y aislamiento de los muros podría ocasionar una reducción del
consumo de energía a la mitad (50%).
 Recuerda que las superficies oscuras absorben más radiación solar.
 Asegure el sellado de la envolvente, rellenando las cavidades y ranuras donde se
encuentran las fugas de aire.
Puertas y ventanas.
Si no puedes cambiar las puertas y ventanas antiguas, hay varias cosas que puedes hacer para que
sean más eficientes:
 Abrir las cortinas y los toldos de las ventanas orientadas al sur para permitir el paso de los
rayos del sol hacia el interior.
 No utilizar cortinas o persianas para cubrir las ventanas y las superficies acristaladas en
invierno porque proporcionan luz natural al interior y permite la entrada del calor del sol
(ganancia solar).
 Comprobar que la junta de la puerta y el burlete colocado en la parte inferior de la puerta
evitan las fugas de aire. Calafatear alrededor de las puertas y ventanas puede reducir
significativamente las fugas de aire.
 Mantener las ventanas y puertas cerradas cuando el sistema de calefacción o refrigeración
está funcionando para evitar las pérdidas.
Por ejemplo, con una superficie de 240 m2
y una demanda energética de 169
kWh/m2
(como se muestra en el cuadro) se obtiene: 240 m2
x 169 kWh/m2
=
40.560 kWh (aproximadamente la demanda de energía de todo el edificio).
4
Se considera la superficie habitable. Si se dispone de tres plantas 80 m² cada una, la superficie habitable será
240 m² (80 x 3).

21
Arquitectura bioclimática.
El diseño y la estructura de los elementos del edificio mayoritariamente pertenecen a las
decisiones de las fases de construcción o de reforma a gran escala; sin embargo, esto no es
preocupación de los adolescentes.
Tenemos tres puntos que deberíamos aprender:
 Adquirir conciencia y conocimiento del propio diseño, de los materiales y de la utilización
de las tecnologías que pueden ser útiles a la hora de elegir una casa para vivir o
simplemente para dar sugerencias a tus padres o al director de tu colegio.
 Hay acciones a pequeña escala que se pueden hacer y que conllevan un bajo coste, tales
como el sellado de grietas, añadir sombras interiores (persianas, venecianas, etc.), instalar
ventiladores de techo, el uso de plantas para obtener sombra, etc.
 Hay medidas no técnicas, incluso las más simples, que pueden tener beneficios energéticos
para nuestro edificio sin costes adicionales; tales como asegurar el funcionamiento racional
del edificio y sus sistemas, un correcto uso de las ventanas (permitir el paso del sol durante
el invierno, sombreado y ventilación por la noche en verano), y el uso racional de los
aparatos a fin de no poner cargas de calor en el edificio (por ejemplo, no cocinar durante el
periodo más caliente del día).
2.5 Eyercicios y preguntas:
1. ¿Cuál es la dirección de la transferencia de calor?
a) De un lugar caliente a otro más frío. 
b) De un lugar frío a otro más caliente. 
2. ¿Qué color crees que es el mejor absorbiendo la luz del sol y cuál
reflejándola? ..............................................................................................................................
..........................................................................
3. Cita tres de los materiales aislantes más comunes: .............. .............................
................................ ..................................
4. ¿Cuál de estas dos soluciones de construcción sería la mejor aislante?
a) 10 cm de aislante térmico 
b) 20 cm de ladrillo hueco 
5. ¿Puedes pensar en algunos materiales que no serían buenos aislantes? ¿Por qué no lo son?
....................................................................................................................................................
....................................................
6. ¿Cuál sería un excelente rango para el valor de U de un material de construcción?
>0.40  0.31 - 0.40  0.25-0.30  <0.25 
7. ¿Dónde se localizan la mayoría de las fugas de aire?
....................................................................................................................................................
....................................................
8. ¿Qué se puede hacer para detener estas fugas?
....................................................................................................................................................
.................................................
9. ¿Dónde deberían estar situadas las ventanas más grandes del edificio?
a) Cara sur 
b) Cara norte 

22
10. ¿Qué dispositivo o sistema podría utilizarse para salvaguardar a las ventanas de los rayos del
sol durante el verano?
....................................................................................................................................................
.................................................
11. ¿Qué tipo de ventana presenta el mejor rendimiento? ¿Cuál debería ser el rango de U para
este tipo de ventana?
....................................................................................................................................................
.................................................
12. Indica si las siguientes técnicas son solares activas (A) o pasivas (P).
Paneles fotovoltaicos [ ] [ ]
Atrios [ ] [ ]
Sistemas de ganancia solar indirecta [ ] [ ]
13. Define la arquitectura bioclimática y di qué se podría considerar como su principal fuente de
energía.
....................................................................................................................................................
.................................................
14. ¿Cuál es el inconveniente de los elementos solares pasivos durante el verano? ¿Cómo se
puede solucionar?
....................................................................................................................................................
.................................................
15. Marca las funciones de la masa térmica (la pared interna) de un sistema solar pasivo:
Absorber y almacenar calor. 
Protección contra las adversidades del clima. 
Radiar calor después que el sol se ha ido. 
Permitir la ventilación del aire. 
16. Según la medida de la demanda de energía de un edificio (kWh/m²) y suponiendo que tu
colegio tiene una demanda de aproximadamente 150 kWh/m² por año:
Estimar la superficie habitable del colegio (m²) = ...............
Calcular la demanda total de energía (kWh) = ................
Glosario
Cámara termográfica: también llamada cámara de infrarrojos, es un dispositivo que forma una
imagen a través de la radiación infrarroja, de forma similar a una cámara normal que forma una
imagen a través de la luz visible. Es capaz de revelar las variaciones de temperatura en la
superficie de un cuerpo.
Ganancia de calor: aumento de la cantidad de calor contenida en un espacio como consecuencia
de la radiación solar directa, del flujo de calor a través de las paredes, ventanas y otras
superficies del edificio y del calor desprendido por las personas, luces, aparatos y otras fuentes
de calor.
Pérdida de calor: disminución de la cantidad de calor contenida en un espacio como
consecuencia del flujo de calor a través de ventanas, paredes, techos y otras superficies del
edificio y de las fugas de aire caliente.

23
Ganancia solar térmica: calor añadido a un espacio debido a la transmisión y absorción de
energía solar.
Ondas electromagnéticas: se refiere a la danza periódica de campos eléctricos y magnéticos
que se propagan por el espacio transportando la energía de un lugar a otro.
Efecto de pared fría: sensación de frío que siente una persona sobre la parte del cuerpo vuelto
hacia la pared (pared sin aislamiento).
Condensación: es el proceso físico que consiste en el paso de una sustancia en forma gaseosa a
forma líquida. Por ejemplo, el vapor de agua se condensa en líquido después de la toma de
contacto con la superficie fría de una botella.
Rastrel: Cada uno de los listones clavados directamente en el suelo o pared, que forman un
entramado encargado de recibir un material de revestimiento.
Grado Kelvin: es una unidad de medida de la temperatura que conserva la misma dimensión
que la escala de grados Celsius, coincidiendo el aumento de un grado Celsius con el de un
Kelvin. Las dos temperaturas de la escala Celsius que se corresponden con el punto de
congelación del agua (0ºC) y el punto de ebullición (100ºC), corresponden a 273,15K y 373,15K
respectivamente.
Espuma de poliestireno expandido: es un material plástico que tiene propiedades especiales
debido a su estructura. Se compone de células individuales de poliestireno de baja densidad y es
extremadamente ligero pudiendo soportar su propio peso en agua muchas veces.
Fibra de vidrio: es un material fibroso obtenido al hacer fluir vidrio fundido a través de una
pieza de agujeros muy finos y al solidificarse tiene suficiente flexibilidad para ser usado como
fibra. Sus principales propiedades son que es un buen aislante térmico y que soporta altas
temperaturas.
Puente térmico: es una zona donde se transmite más fácilmente el calor. Un ejemplo es el de las
ventanas de doble cristal con marco de aluminio, el doble cristal es buen aislante pero el
aluminio es un excelente conductor térmico, y por eso deja escapar el calor. El puente térmico se
debe eliminar reduciendo la sección transversal, utilizando materiales con mejores propiedades
aislantes o con un componente adicional de aislamiento.
Calafatear: consiste en rellenar o cerrar una grieta con el fin de reducir el flujo de aire dentro y
fuera del edificio.
Burlete: Tira de tela rellena de material dúctil y esponjoso que se coloca en los intersticios de
puertas, balcones o ventanas para cerrarlas herméticamente y evitar el paso del aire.

24
Web links
http://www.energysavingcommunity.co.uk/
http://www.proudcities.gr/
http://www.eurima.org/
http://www.energytraining4europe.org/
http://www.need.org/
http://apps1.eere.energy.gov/consumer/your_home/designing_remodeling/index.cfm/
mytopic=10250
http://www.cres.gr/kape/energeia_politis/energeia_politis_bioclimatic_eng.htm
Referencias
AA. VV: Guía práctica de la energía para la rehabilitación de edificios. El aislamiento, la me-
jor solución’ (Practical Guide for the Energy Reform of Buildings. The insulation, the best
solution), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), Asociación Nacional
de Industriales de Materiales Aislantes (ANDIMA), 2008.
Puntios clave:
 El diseño del edificio, los materiales de la envolvente, las ventanas y las
puertas utilizadas son elementos decisivos para conseguir el confort dentro de
un edificio. Como la mayor parte del consumo de energía del edificio se debe a
la calefacción y refrigeración (más del 50%) y considerando la larga vida de
un edificio, se debe prestar especial atención a estos elementos.
 Un buen aislamiento reduce la transferencia de calor a través de paredes,
techos, ventanas, etc., obteniéndose los siguientes beneficios: ahorro de
energía e incremento del confort.
 Según el principio de transferencia de calor, el calor siempre fluye desde
espacios calientes hasta espacios más fríos.
 Ventanas, superficies acristaladas y puertas son las partes más vulnerable de la
envolvente del edificio, responsable en promedio de un tercio de las pérdidas
de calor en invierno y de las pérdidas de refrigeración en verano.
 Cualquier edificio puede obtener ahorros energéticos de hasta un 60%
mediante la aplicación de técnicas bioclimáticas, sin gasto adicional en
mantenimiento y conservando la estética del edificio.

25
3 Climatización
 Qué es el confort térmico y cómo se alcanza.
 Los sistemas principales de calefacción y refrigeración.
 Qué fuentes de energía renovable se utilizan para calefacción.
 La manera de utilizar adecuadamente los sistemas de calefacción y
refrigeración para ahorrar energía.
3.1 Calefacción
3.1.1 Microclima y confort
La función principal de la calefacción es mantener un ambiente agradable y de confort en los
espacios interiores.
Definición: El confort térmico es uno de los factores más importantes a tener en
cuenta para conseguir el ambiente óptimo en el interior de los edificios y a la vez es
una condición para que el balance energético entre el hombre y su entorno se
conserve.
Tú mismo puedes cambiar el flujo de calor que tu cuerpo produce, colocándote más ropa
(aumentando la resistencia térmica del cuerpo) o aumentando tu actividad (si aumenta tu
actividad también aumenta la producción térmica del cuerpo).
Existen valores recomendados de la temperatura del aire para conseguir el confort térmico según
la actividad que se esté empeñando. Sin embargo, permanecer un corto plazo de tiempo en un
espacio donde no se requiere una temperatura óptima, por lo general no molesta, ya que la
diferencia entre el calor tomado y el producido está en equilibrio debido a un sistema de
termorregulación. Este proceso de termorregulación depende de la edad, las condiciones de
salud, la nutrición y la actividad que se esté desempeñando y a su vez todos estos parámetros
están influenciados por la temperatura, la humedad y la velocidad del aire en el interior.
Está demostrado que el confort térmico está mucho más influenciado
por el sentimiento de confort que es algo subjetivo y por la actividad
de trabajo que por la contaminación del aire o el ruido perturbador.
Algunos estudios han demostrado que la persona alcanza el 100% del
rendimiento en su trabajo a una temperatura de 22 ºC, el 75% a 27
ºC, mientras que a 30 ºC el rendimiento disminuye hasta el 50%.
La humedad está estrechamente relacionada con la temperatura. En
invierno la humedad relativa desciende al 20% o incluso a valores
menores. Así pues, la membrana mucosa de las vías respiratorias se
secan, el sistema de defensa del cuerpo humano se debilita y
sustancias nocivas pueden alcanzar el sistema respiratorio.
Sin embargo, el confort térmico depende de muchos otros factores, por ejemplo, la temperatura
de las superficies colindantes ya que emiten radiación. Las personas son muy sensibles a la
radiación, aun cuando una persona tiene una sensación de neutralidad térmica, partes de su
cuerpo pueden estar expuestas a condiciones térmicas que produzcan malestar. Esta incomodidad
Nota: Los criterios básicos relacionados con el confort térmico son la temperatura
(temperatura del aire influenciada por la radiación de las superficies colindantes), la
humedad y la velocidad del aire.

26
térmica no puede ser eliminada mediante el aumento o el descenso de la temperatura del recinto.
Es necesario eliminar la causa del exceso localizado de calefacción o refrigeración.
Nota: Generalmente, la incomodidad
térmica local se puede agrupar en uno de
los cuatro puntos siguientes:
1. Enfriamiento convectivo local del
cuerpo causado por corrientes de aire.
2. Enfriamiento o calentamiento de partes
del cuerpo por radiación. Se conoce como
un problema de asimetría de la radiación.
3. Pies fríos y cabeza caliente al mismo
tiempo, a causa de las grandes diferencias
de temperatura de aires verticales.
4. Pies fríos o calientes, causado por una
temperatura incómoda del suelo.
Fig. 1 – Factores de incomodidad térmica
Recuerda, que sólo se puede juzgar la calidad del ambiente de un recinto una vez que el confort
térmico general y local ha sido investigado.
Tabla 1 – Temperaturas recomendadas para conseguir el confort térmico en invierno.
La humedad relativa debe de estar entre 30-60%. La velocidad del aire máxima: en invierno 0,15 m/s; en verano
0,25 m/s.
3.1.2 Sistemas de calefacción
Existen diferentes tipos de sistemas de calefacción estándar. Se pueden clasificar por la fuente, el
lugar de origen, el tipo de fluido caloportador, la temperatura del fluido caloportador, el tipo de
calefactor, etc.
Nota: Por lo tanto, la temperatura recomendada para estancias largas está alrededor de
19-22 ºC. Para niños pequeños, ancianos y enfermos la temperatura debe ser superior,
entorno a 23-24 ºC.
Recinto
Temperatura
del aire (°C)
Dormitorio 18-22
Cocina 15
Baño 24
Baño sin inodoro 24
Servicio 16
Lavabo 18
Despensa 15
Recibidor, escalera 10-15

27
El significado de calefacción local es que la fuente de calor únicamente calienta un espacio,
habitación o piso, mientras que la calefacción centralizada da servicio a todo un edificio. Este
sistema se compone de una caldera o bomba de calor para calentar el agua, el vapor o el aire en
un mismo lugar. Este espacio recibe el nombre de cuarto de calderas, y una vez que el agua, el
aire o el vapor se calientan, se distribuye a todo el edificio.
Los tipos de fluidos caloportadores más extendido son el agua o el aire.
Agua caliente
Este sistema puede ser de baja o alta temperatura. Tradicionalmente, el sistema de calefacción
que utiliza agua caliente en radiadores está muy extendido en España porque este sistema es
óptimo para edificios con muros de ladrillo o piedra y ventilación natural. Este sistema
tradicional también es óptimo para calefacción mediante combustibles fósiles sólidos (carbón).
Este sistema se puede aplicar también a edificios de bajo consumo energético, pero existe alguna
diferencia entre el sistema tradicional y el sistema para nuevos edificios. La salida de los
radiadores es esencialmente inferior, por lo que el sistema reacciona con mayor flexibilidad en el
cambio de las ganancias internas.
Calefacción por aire
El sistema de calefacción por aire de los edificios residenciales es el mismo de los edificios de
oficinas o de la industria. El portador de calor es el aire. En comparación con el agua, el aire
tiene más baja capacidad de transportar calor.
La concepción moderna de este sistema es la conexión de la calefacción por aire y la ventilación.
Esto es útil, sobretodo, en edificios bien aislados con una baja demanda energética.
Contrariamente a los sistemas circulares hay suministro controlado de aire fresco que permite el
intercambio de aire.
3.1.3 Fuentes de energía
Energía de origen fósil
En el pasado, estas fuentes apenas estaban controladas y además la eficiencia de combustión era
muy baja frente a las altas emisiones de contaminantes. Las calderas modernas tienen mayor
eficiencia y producen menos emisiones de contaminantes. Pero siempre debes de recordar que
los combustibles fósiles son una fuente de energía no renovable y las reservas de los mismos
están limitadas.
Nota: Los combustibles fósiles sólidos, tales como el
carbón, lignito, antracita o coque, se utilizaban
generalmente en el pasado. La calefacción a partir de
combustibles fósiles sólidos es una de las principales
fuentes de energía contaminante del aire. La quema de
estos combustibles genera emisiones de azufre,
nitrógeno, y óxidos de carbono, emisiones de
partículas, emisiones de compuestos orgánicos e
inorgánicos y muchos otros más. .
Nota: Los combustibles fósiles líquidos también son populares en muchos países, pero
hoy en día el más utilizado es el combustible gaseoso. El gas natural presenta muchas
ventajas en comparación con otros combustibles fósiles. La quema de gas natural
produce muchas menos emisiones que la quema de combustibles sólidos, las emisiones
de partículas y de dióxido de azufre (SO2) son casi insignificantes y las de monóxido de
carbono (CO) disminuyen en gran medida.

28
El único inconveniente es que la quema de gas natural emite óxidos de
nitrógeno (NOx), pero en la actualidad los fabricantes de calderas han
conseguido disminuirlas por debajo del 10% de los antiguos valores. El
gas natural, al igual que cualquier otro combustible que contenga
carbono, emite dióxido de carbono (CO2) que actualmente está
considerado como la principal sustancia responsable del efecto
invernadero y del calentamiento global de la Tierra. Se debe mencionar
que la quema de gas natural produce menos emisiones de CO2 que la
quema de combustibles sólidos.
Energía eléctrica
La calefacción eléctrica es el tipo de calefacción más cómoda en cuanto a instalación, servicio,
confort térmico y tasa de respuesta. Además, está disponible en todas partes. Hoy en día el precio
de la electricidad está subiendo, así que este tipo de calefacción es adecuada para edificios bien
aislados donde la demanda energética es baja. Pero en cuanto al medioambiente, es uno de los
sistemas menos respetuosos debido a que la electricidad proviene, en su gran mayoría, de la
quema de combustibles fósiles.
3.1.4 Fuentes renovables
El cambio climático, la contaminación atmosférica y, en general, la
alarmante situación del medioambiente, principalmente causado por el
uso continuo de las fuentes de energía fósil, ha producido una
preocupación general que está creciendo lentamente y permitiendo el
desarrollo de nuevas alternativas para la producción de energía, estas son
las conocidas como energías renovables.
3.1.4.1 Biomasa
Definición: La biomasa es materia de origen orgánico cuya
finalidad es la obtención de energía. Existen diferentes tipos de
biomasa y se clasifica en: biomasa residual seca (residuos
forestales, paja), cultivos energéticos (cultivos destinados a la
producción de energía), biomasa residual húmeda (purines,
aguas residuales) y residuos sólidos urbanos (fracción orgánica
de las basuras).
Existen diferentes tecnologías para transformar estos residuos en energía.
Estas tecnologías se basan en procesos de transformación termoquímica,
como la combustión, gasificación y pirólisis; y en procesos de
transformación bioquímica, como la producción de metano e hidrógeno a
partir de una digestión anaerobia o la producción de biocombustibles
mediante procesos de fermentación.
Nota: La combustión de madera y paja, es una tecnología que
si se hace bien, es una de las más respetuosas con el
medioambiente ya que los únicos contaminantes emitidos son
óxidos de nitrógeno y algunas partículas. El CO2 emitido es el
mismo que la planta ha fijado a lo largo de su vida realizando la
fotosíntesis, por lo que el balance de emisiones de CO2 es nulo.
Además, la madera apenas contiene azufre y el contenido de
este elemento en la paja es inferior al 0,1% por lo que las
emisiones de óxidos de azufre también son muy bajas.

29
Las calderas domésticas de biomasa para calefacción suelen funcionar con pelets, briquetas,
astillas de madera o residuos madereros.
Combustión y gasificación
La combustión consiste en la obtención de energía calorífica por medio de la oxidación de la
biomasa con exceso de aire a través de procedimientos termoquímicos a altas temperaturas. Estas
reacciones de combustión desprenden gran cantidad de energía que es aprovechada para calentar
un fluido que a su vez calentará un edificio. En otras palabras más sencillas, el proceso de
combustión consiste en quemar la biomasa para obtener energía calorífica.
En la gasificación también se obtiene energía calorífica a partir de reacciones termoquímicas. Se
diferencia de la combustión en que en este proceso el aire no está en exceso y por tanto no
reacciona toda la biomasa. Los procesos de gasificación suelen ser una etapa previa a la
combustión, donde parte de la biomasa reacciona en el proceso de gasificación y el resto lo hace
en la etapa de combustión. Al igual que en la combustión, los gases obtenidos se utilizan para
calentar un fluido.
El contenido energético de la madera y de otros residuos de origen agrícola varía según el tipo de
madera y residuo, así como también por su contenido en humedad. Generalizando, el contenido
de energía en 1 kg de madera seca es aproximadamente de 5,2 kWh, pero en la práctica tanto la
madera como el resto de residuos de origen agrícola, una vez secados de forma natural, tienen un
contenido en humedad alrededor del 20% del peso de la madera seca. Así pues, el contenido
energético de la biomasa disminuye con el aumento de humedad, con lo cual, a esa humedad le
corresponde una cantidad de energía de aproximadamente 4,3-4,5 kWh.
Hoy en día, la biomasa no se quema únicamente en edificios residenciales, sino también en
centrales térmicas y eléctricas. En el horno de una casa, primero se gasifica el combustible y
después se combustiona. Este sistema está muy controlado y es comparable a los quemadores de
gas. La desventaja es la manipulación del combustible y su almacenamiento. Asimismo, el
transporte y el suministro puede ser un problema (depende de la localidad). Desde el punto de
vista técnico, la biomasa no es muy adecuada para los pequeños edificios de bajo consumo
energético porque existen problemas debido a la baja producción, eficiencia y a la regulación. Se
debe controlar la corrosión en la instalación ya que este tipo de combustible es propenso a
producirla.
Biogás
El biogás es un gas que se produce en un proceso llamado digestión anaerobia o aerobia,
dependiendo si es en ausencia o presencia de oxígeno. En dicho proceso la biomasa se
transforma en biogás por la actividad de unas determinadas bacterias. El proceso ocurre en un
tanque grande llamado digestor. El gas se recoge por la parte de arriba del digestor y se puede
quemar para producir energía térmica.
Fermentación
La fermentación es un proceso bioquímico a través del cual se obtiene bioetanol a partir del
azúcar o el almidón en cosechas de maíz, caña de azúcar, patatas, etc. Teóricamente se puede
obtener 0,65 litros a partir de 1 kg de azúcar. Este bioetanol se puede quemar en motores para
producir energía.
3.1.4.2 Energía geotérmica
Uno de los sistemas más eficientes y respetuosos que existen actualmente para la climatización
de viviendas se basa en el empleo de la energía geotérmica.
Definición: La energía geotérmica de baja temperatura es una fuente renovable,
limpia y disponible en casi cualquier lugar, basada en intercambiar el calor
almacenado en el subsuelo por la radiación solar. En pocas palabras se trata de
aprovechar la templanza del subsuelo.

30
En el caso español, a una profundidad superior a los 5 metros, la temperatura del suelo,
independientemente de la estación del año o las condiciones meteorológicas, es de alrededor de
15 ºC. Entre los 15 y 20 metros de profundidad, la estabilidad térmica es de unos 17ºC todo el
año, siempre dependiendo de la situación geográfica en cada caso.
Fig.2 – Sistema de climatización con energía geotérmica
En invierno, disponer de un material a 15 – 17ºC se puede considerar una fuente de calor,
mientras que en verano supone una temperatura considerablemente más fresca que el ambiente
exterior. Por lo tanto, haciendo circular agua por el subsuelo gracias a la bomba de calor se
permite precalentar el agua (en invierno) o enfriarla (en verano).
.
3.1.4.3 Energía solar
Una de estas fuentes de energía renovable es la energía
solar, disponible de forma gratuita e inagotable.
Como hemos descripto en el capítulo anterior, las
radiaciones solares se pueden aprovechar para calentar el
interior de un edificio a través de varios sistemas activos
y/o pasivos (Para más detalle véase el apartado dedicado
sobre “Arquitectura bioclimática”).
Además, una de
las aplicaciones
más comunes de
la energía solar en
edificios es para
la producción de
agua caliente sanitaria (ACS), así como se explica en el
capitulo siguiente, y/o su integración en sistemas de
calefacción convencionales.
Nota: Un sistema geotérmico solar se sirve de una bomba de calor y un sistema de
perforaciones en el suelo para aprovechar esta temperatura templada y, pues,
intercambiar el calor con el subsuelo.
Fig.3 – Niveles de radiación solar
Fig.4 – Niveles de radiación solar en E-
spaña

31
Energía solar térmica
Definición: Los sistemas solares activos utilizan colectores solares para captar la
radiación solar y utilizarla para calentar un determinado fluido (generalmente agua)
a una cierta temperatura. Esta agua caliente se puede utilizar en calefacción, para
producción de agua caliente sanitaria (ACS) o para el calentamiento de piscinas.
El aporte de energía procedente del sol depende de la latitud geográfica, la hora y la intensidad
de los rayos del sol. En el caso de España, se trata de un recurso endógeno muy importante
gracias a la gran cantidad de radiación solar disponible.
3.1.5 Sistemas de distribución de calor
La tarea principal de estos sistemas es transmitir suficiente
calor para calentar un espacio interior y conseguir el confort
térmico. La cantidad de estos elementos a instalar depende del
tipo, el tamaño y la forma.
Las corrientes de aire frío pueden contribuir de manera
significativa a la sensación subjetiva de tener frío aunque la
temperatura media de la habitación sea la adecuada. Por lo
tanto, es importante controlar las fugas de aire al exterior,
además de un diseño adecuado del sistema de calefacción.
Por el contrario, cuando el elemento de distribución de calor
está integrado bajo el suelo (calefacción por suelo radiante), el
aire frío de la ventana cae al suelo y crea un incómodo flujo
convectivo de 0,3-0,5 m/s. La calefacción en el suelo cercano a la ventana debe intensificarse o
se debería instalar un convector para desviar este flujo desagradable.
Nota: Este tipo de sistema
dispone de un acumulador de
calor que consiste en un depósito
de agua o una piscina (en el caso
de calentamiento de piscinas).
Generalmente estos sistemas
también disponen de un sistema
de energía auxiliar (caldera de
gas, caldera eléctrica, etc.) que
aportaría la energía necesaria para
calentar el depósito en caso de que
no hubiese sol (nubes, noche, etc).
Fig.5 – Sistema solar térmico
Radiador cerca de la ventana
A – convector de suelo
B – area muy caliente de bajo del suelo
C – calefacción de bajo del suelo
Nota: Los sistemas de distribución de calor (radiadores)
se deben colocar en la parte más fría del espacio a
calentar, por lo general, junto a las ventanas para reducir
al mínimo la condensación y contrarrestar la corriente
de aire convectiva que se forma en la sala debido a la
diferencia de temperatura del aire.

32
Radiadores
Es un error pensar que sólo se puede usar suelo y pared radiante para
sistemas de calefacción de baja temperatura. Existen radiadores
modernos que se pueden utilizar también en edificios de bajo consumo
sin ningún problema relacionado con el volumen del radiador. Sin
embargo, es importante elegir cuidadosamente el tipo adecuado de
radiador.
Los radiadores modulares se componen de
varios módulos que se fabrican de diferentes materiales, por lo general
de placas de acero, de hierro fundido o aluminio. Este tipo de radiadores
tienen muy buenas características hidráulicas. El contenido de agua y el
peso es elevado por lo que el radiador no reacciona lo suficientemente
rápido, pudiendo ser una desventaja en el caso de usar una fuente
flexible de calefacción y una regulación automática.
Estos radiadores modulares se caracterizan por su larga vida ya que
algunos pueden llegar a los ochenta años sin presencia de corrosión.
Otro tipo de radiadores muy extendidos, son los llamados radiadores
compactos. En comparación con los radiadores modulares, los radiadores compactos contienen
sólo 1/3 de agua, por lo que son mucho más flexibles y pueden regularse fácilmente con una
válvula termostática.
Existe un tipo de radiadores que se utilizan principalmente en cuartos de
baño o pasillos. Estos radiadores se componen de varios tubos de cobre o
acero soldados y por lo general también cumplen una función estética ya
que están disponibles en muchas formas, tamaños y colores. Este tipo de
calefacción es ideal para secar la ropa ya que se puede colgar como si fuera
una percha, pero no tiene suficiente potencial para calentar una habitación
grande por lo que sólo se recomienda para baños como fuente de calor
adicional.
Convectores
Los convectores distribuyen el calor por convección usando un
ventilador, existen de gas y eléctricos. Se pueden colocar en la pared
o sobre el suelo y
presentan la ventaja de
que calientan la
h a b i t a c i ó n m u y
rápidamente aunque el
flujo de calor puede
causar una sensación de agobio que no se tiene
utilizando un sistema de radiadores.
Suelo radiante
El suelo radiante es un sistema de distribución de calor adaptable a cualquier fuente de energía
(gasóleo, gas, electricidad, solar térmica), basado en un concepto antiguo de calefacción: “pies
calientes y cabeza fría”. Una instalación de suelo radiante consiste en un
entramado de tubos de polietileno que se colocan debajo del suelo y se
hace pasar por ellos un fluido caloportador, el cual cede calor al suelo
que a su vez es transmitida al ambiente del edificio y se mantiene a baja
altura, justo donde se necesita. También existe la posibilidad de utilizar
energía eléctrica directamente para calentar un cable de acero

33
inoxidable que transmite el calor al suelo y de esta manera se consigue calentar la habitación. El
grado de confort que se consigue con este tipo de calor es ideal y además no se reseca el
ambiente.
Calefacción en pared
El sistema de distribución por la pared tiene el mismo mecanismo de funcionamiento que el
suelo radiante, pero este tipo de distribución no está muy extendida. El coste de la instalación es
mayor pero aporta unas ventajas ya que se crea un ambiente ideal que es flexible en el diseño y
el uso, aportando nuevas posibilidades para calentar casas antiguas. La diferencia que existe con
el suelo radiante es que en este modo de distribución la temperatura no está limitada.
3.2 Refrigeración – Aire acondicionado
3.2.1 Introducción
Los sistemas de aire acondicionado permiten mantener una temperatura agradable en el interior
de un edificio durante las estaciones más calurosas. El poder elegir la temperatura deseada en
nuestras casas es un lujo relativamente reciente, de hecho, en los últimos años, la caída de los
precios de estos dispositivos de refrigeración ha extendido su uso en muchos edificios
residenciales.
Además, en la mayoría de los casos los edificios no
cuentan con sistemas centrales de refrigeración, lo
que los haría más eficientes, sino que se instalan en
pisos individuales.
Antes de explicar el funcionamiento de un aparato
de aire acondicionado y su tipología, es necesario
reflexionar sobre la siguiente cuestión.
¿Cuál es la temperatura idónea para conseguir el confort?
Definición: El confort térmico es muy difícil de definir porque es necesario tener en
cuenta una serie de factores a la hora de decidir aquello que hará que la gente se
sienta cómoda. El indicador más comúnmente utilizado de confort térmico es la
temperatura del aire, aunque existen otros factores, como la humedad y el
movimiento del aire que también afectan el sentimiento de confort térmico.
Un ambiente confortable es aquel en el que los ocupantes no expresen ningún sentido, ni frío ni
calor, porque las condiciones ambientales producen una sensación de bienestar adecuada y
suficiente.
Nota: Como consecuencia, los aparatos
de aire acondicionado están aumentando
en el verano las facturas de electricidad de
las industrias, hoteles, hospitales,
edificios institucionales, escuelas,
edificios públicos, etc. Y si nos fijamos en
el hogar, en muchas regiones europeas
más cálidas, el consumo de energía en el
hogar es cada vez mayor en verano que en
invierno debido al uso extendido de tales
sistemas de refrigeración.

34
¿Por qué definir el confort?
Un dispositivo de aire acondicionado necesita una temperatura de trabajo que
normalmente se fija desde un mando a distancia, por encima de la cual el aparato
empieza a enfriar. Por lo tanto, es aconsejable seleccionar una temperatura
adecuada, porque si es demasiado baja, el aparato estará en funcionamiento mucho
tiempo, pero si es demasiado alta el aparato funcionará poco tiempo y no se
conseguirá la refrigeración suficiente.
Muchas veces no se considera adecuadamente la necesidad de un aparato de aire
acondicionado ni su potencia y consumo. Así pues, definir el confort permitirá la
adecuada selección de la temperatura en el termostato.
¿Qué es más confortable?
Y… ¿esto para qué se hace?
Seleccionar la temperatura adecuada del aire
acondicionado nos da principalmente cuatro
ventajas:
 Aumento del confort.
 Reducir las horas de operación de los equipos,
por lo tanto, se consume menos energía.
 Al consumir menos energía, la factura de
electricidad es menor.
Note: En verano, la temperatura fijada en
un aparato de aire acondicionado debe
ser tal que al entrar en el edificio no se
experimente sensación de frío. A pesar
de que el dispositivo de aire
acondicionado te permite fijar
temperaturas por debajo de 18ºC, la
temperatura de operación en verano debe
estar entre 25ºC y 27ºC.
El siguiente ejemplo aclara la pregunta:
En un día de verano la temperatura en mi ciudad a las 15:00 es de 38ºC, ¿qué
es más confortable?
A) Entrar y/o salir de un edificio cuya temperatura en el interior es de
18ºC
B) Entrar y/o salir de un edificio cuya temperatura en el interior es de
24ºC
En la opción A, el cuerpo experimenta un salto brusco en el cambio de
temperatura (20ºC), mientras que en la opción B el salto de temperatura se
reduce (14ºC).
De acuerdo con la definición de confort, en este caso es mucho más
confortable fijar la temperatura del aparato de aire acondicionado a 24ºC.

35
 Tener temperaturas demasiado bajas en casa no es saludable; produce repentino salto
térmico que es la principal causa de la mayoría de los resfriados de verano.
3.2.2 ¿Cómo funciona un sistema de aire acondicionado?
Definición: La función de un sistema de aire acondicionado es
transportar calor de un sitio a otro empleando una cierta cantidad de
trabajo, por ejemplo electricidad.
Actúa como un intercambiador donde el calor es absorbido de
dentro de la casa y se transporta al exterior donde se expulsa.
Para ello el dispositivo de refrigeración utiliza una sustancia, conocida como “refrigerante”, con
características físicas adecuadas. Se trata de una sustancia especial que pasa de líquido a fase
gaseosa en condiciones de baja temperatura. Durante este cambio de fase el calor es atrapado.
Los sistemas de refrigeración constan de cuatro partes básicas (compresor, condensador,
dispositivo de expansión y evaporador) por donde el líquido refrigerante está circulando
continuamente.
El sistema básico de operación se divide en cuatro etapas que se muestran en la siguiente figura.
Fig.6 - Esquema básico de un sistema de refrigeración.
Paso 4-1: El refrigerante pasa a través del evaporador (situado en el interior) donde disipa el
calor procedente del espacio más caliente (dentro de la habitación) enfriando el aire. Este
proceso de absorción de calor resulta de la vaporización del refrigerante que pasa de líquido a
gas (como ya se dijo, el refrigerante pasa a fase gaseosa al atrapar el calor procedente de la
habitación).
Paso 1-2: El refrigerante abandona el evaporador (en forma de vapor a baja presión) y se
comprime a una presión y temperatura más elevada por un compresor. El compresor es el
dispositivo que consume electricidad.
Paso 2-3: A continuación, el refrigerante a una presión y temperatura mayor pasa a través del
condensador (situado en el exterior), donde se condensa por el contacto con un medio más frío

36
como puede ser el aire exterior, con lo que hay una transferencia de calor del refrigerante al
entorno más frío.
Paso 3-4: Por último, se reduce la presión del refrigerante a través de una válvula de expansión
antes de su entrada al evaporador.
Obviamente el evaporador está colocado en el interior y el condensador en el exterior del
edificio.
¿Qué hay sobre su eficiencia?
En los últimos años, la preocupación por el uso racional de la energía ha llevado a los fabricantes
de sistemas de aire acondicionado a mejorar significativamente sus equipos obteniendo así una
mayor eficiencia energética.
La eficiencia de un sistema de aire acondicionado se indica por el ratio de eficiencia energética
(EER en inglés). Se define como “lo que se obtiene por lo que se pone”, donde el efecto útil (lo
que se obtiene) es la disipación de calor del espacio interior y “lo que tenemos que poner” es el
consumo de electricidad realizado por el compresor.
Cuanto mayor es EER, más eficiente es el sistema.
Tabla 2 - Escala de calificación energética
De este modo, los sistemas antiguos pueden presentar un EER alrededor de 2,2 mientras que uno
nuevo puede tener un valor aproximadamente de 3,5. Esto significa, que si comparamos los dos
dispositivos, como la cantidad de calor a disipar es la misma en los dos casos, el dispositivo con
un menor valor de EER consume un 60% más de energía que el otro para realizar la misma
función (3,5/2,2 = 1,60).
3.2.3 Etiqueta energética
Con el objetivo de ahorrar energía para reducir las emisiones de CO2,
la Unión Europea regula el etiquetado energético de todos los
sistemas de aire acondicionado.
La etiqueta de eficiencia energética da información sobre el consumo
de energía de los aparatos, que se evalúa en una escala de A – G,
donde A representa el equipo más eficiente que está disponible y G el
peor (véase en la figura).
La etiqueta energética también mostrará el consumo anual estimado
en kWh.
Los equipos con una mayor calificación pueden costar un poco más
al principio, pero un equipo calificado como G consumirá un 50%
más de electricidad que uno calificado como A bajo condiciones
normales de operación.
EER
A 3.20 < EER
B 3.20 ≥ EER > 3.00
C 3.00 ≥ EER > 2.80
D 2.80 ≥ EER > 2.60
E 2.60 ≥ EER > 2.40
F 2.40 ≥ EER > 2.20
G 2.20 ≥ EER
Escala de
eficiencia
energética necesaria
Energía
disipado
Calor
EER 

37
3.2.4 Distintos equipos de aire acondicionado.
Si finalmente decide que necesita un aire acondicionado, elija el tipo de sistema que más se
ajuste a sus necesidades. A continuación se muestran los principales tipos de aires
acondicionados.
Unidades de aire acondicionado
Se emplean para enfriar habitaciones individuales en
lugar de un edificio completo. Son más económicos que
los aires acondicionados centralizados, pero tienen menor
eficiencia.
Los más usados son los sistemas de tipo “Split” (como en
la figura) donde el serpentín (el evaporador) se coloca en
el interior y el condensador se sitúa en el exterior. Ambas
unidades se conectan entre sí a través de un conducto por
el cual circula el fluido refrigerante.
Cuando el evaporador y el condensador se ubican en el mismo lugar, el
sistema se llama compacto.
Aires acondicionados centralizados
Los sistemas de aire acondicionado centralizados emplean conductos de ida y retorno
distribuidos a lo largo de todo el edificio por donde circula el aire frío y el aire caliente. La
mayoría de estos aires acondicionados también utilizan sistemas tipo “split” (véase arriba).
Bombas de calor
Una bomba de calor puede servir como fuente de calor y como aire acondicionado. En invierno,
la bomba de calor extrae calor del exterior y lo circula a través de los conductos dentro del
edificio. Mientras que en verano se invierte el proceso, es decir, la bomba de calor expulsa calor
del interior hacia el exterior. Estos sistemas pueden generar ahorros significativos de energía
trabajando tanto como calentador, como aire acondicionado.
Nota: En primer lugar, antes de adquirir un sistema de aire
acondicionado debes estar seguro que realmente lo necesitas. Los
aparatos de aire acondicionado son muy caros en comparación con los
ventiladores y lo más importante, consumen grandes cantidades de
electricidad.
¿Estás seguro de que no puedes alcanzar tu nivel de confort utilizando
un ventilador de bajo coste?
En la mayoría de los casos, un ventilador produce la misma sensación de confort que
un aparato de aire acondicionado. Los ventiladores llevan a una sensación térmica de
3ºC a 5ºC más baja que la real y tienen un bajo consumo de electricidad (por lo general
menos del 10% del consumo de un aire acondicionado). .
Evaporador Condensador
Fig. 7 - Sistema Split
Fig. 8 - Sistema compacto

38
3.2.5 Consejos y sugerencias sobre el uso del aire acondicionado
Siga estas sugerencias para incrementar la eficiencia energética y ahorrar dinero.
 Evitar el uso de aire acondicionado cuando sea posible:
 En la mayoría de los casos, un ventilador produce la misma sensación de confort que
un aire acondicionado.
 Evitar flujos de calor innecesarios, tales como el exceso de iluminación, demasiados
equipos que desprendan calor, etc. Apagarlos cuando no se utilicen.
 Toldos y aleros son buenas herramientas que evitan la entrada de los rayos de sol
durante el verano (véase el capítulo sobre ventanas).
 Dimensionar adecuadamente el aire acondicionado:
Table 3 - Guía para el dimensionamiento
Nota: Son valores indicativos, como los materiales de construcción, la orientación y el diseño del edificio influyen
significativamente en las necesidades de refrigeración. Por ejemplo, si la habitación a enfriar está muy soleada o es
un ático, se debería aumentar el valor de la potencia de refrigeración mostrado en la tabla un 15%. Si existen
fuentes de calor como por ejemplo una cocina, la potencia se debe aumentar en 1 kW.
 Establecer un nivel aceptable de confort (en torno a 25ºC) e instalar dispositivos de
control (termostatos) para regular el sistema de aire acondicionado de acuerdo a la
temperatura requerida. Por cada grado por debajo de la temperatura de confort, se
está gastando un 8% más de energía.
 Mantener las puertas y ventanas cerradas cuando sistema de aire acondicionado está
funcionando.
 Un buen aislamiento es muy importante para evitar fugas de frío (siga el mismo
consejo dado en la sección de sistemas de calefacción y mire la sección de
aislamiento).
 Asegurarse de que el flujo de aire frío está bien distribuido en todo el espacio,
evitando las zonas con corrientes demasiado frías o demasiado calientes (cerca de las
ventanas, puertas, etc.). Si el aire acondicionado tiene laminillas ajustables, ajústelas
hacia el techo, de esta manera el aire fresco caerá desde el techo.
 Mirar detenidamente la calificación energética del nuevo aire acondicionado, donde
Note: Durante el verano, el uso del aire acondicionado puede representar el 50% o más
del total de su factura de electricidad. .
Tabla orientativa para elegir la potencia de refrigeración
de un equipo de aire acondicionado
Superficie a enfriar (m2) Potencia de refrigeración
(KW)
9 – 15 1,5
15 - 20 1,8
20 - 25 2,1
25 - 30 2,4
30 - 35 2,7
35 – 40 3
40 – 50 3,6
50 – 60 4,2

39
A representa el equipo más eficiente y G el peor.
 Correcta instalación y mantenimiento adecuado:
 Colocar la unidad de condensación en el exterior y en un área bien ventilada lejos de
la radiación solar.
 Los aires acondicionados en habitaciones se deben colocar en una ventana o pared
cerca del centro de la habitación y en la zona más sombreada de la casa.
 Limpiar y revisar el aire acondicionado cada pocos meses. Los filtros y serpentines
sucios pueden bloquear el flujo normal de aire y afectar a la capacidad de absorción
de calor del evaporador, reduciendo la eficiencia del sistema. El ahorro puede oscilar
entre 3% y 10%.
3.3 Ejercicios y preguntas
1. Indica por lo menos 2 combustibles de origen fósiles y 3 de tipos renovables.
..................................................................................................................................................
......................................................................................................................
2. ¿Cual es, en tu opinión, el sistema de calefacción que asegura más confort entre los
mencionados en el párrafo 3.1.6?
3. ¿Cuáles son los principales factores que intervienen en el confort térmico?
- ........................ - ........................... - ............................
4. ¿Cuál debería ser la temperatura de funcionamiento de un aire acondicionado en el verano
para estar en confort y evitar los saltos bruscos de temperatura? .....................
5. En un sistema de aire acondicionado, ¿qué dispositivo consume electricidad? (Marca la
correcta)
Compresor 
Evaporador 
Condensador 
Web links
http://www.rerc-vt.org/solarbasics.htm
http://www.price-hvac.com/media/trainingModule.aspx
http://www.idae.es/

40
Referencias
Greg Pahl: Natural Home Heating: The Complete Guide to Renewable Energy Options, Chelsea
Green Publishing, 2003
ASHRAE, Fundamentals Handbook (SI), GA, ASHRAE, 2001, Atlanta.
Moran, M. J. and H. N. Shapiro, Fundamentals of Engineering Thermodynamics: SI version,
John Wiley & Sons, Inc., 2006.
A.A. VV. : Guía Práctica de la Energía. Consumo Eficiente y Responsable (Practical Guide for
Energy: Efficient and Responsible Consumption), Instituto para la Diversificación y Ahorro de la
Energía (IDAE), 2007, Madrid.
Puntos clave:
 La temperatura recomendada para estancias largas está alrededor de 19-22 ºC.
Para niños pequeños, ancianos y enfermos la temperatura puede ser superior,
entorno a 23-24 ºC.
 El gas natural presenta muchas ventajas en comparación con otros
combustibles fósiles. La quema de gas natural produce muchas menos
emisiones que la quema de combustibles sólidos, las emisiones de partículas y
de dióxido de azufre (SO2) son casi insignificantes y las de monóxido de
carbono (CO) disminuyen en gran medida.
 Existen diferentes tipos de biomasa y se clasifica en: biomasa residual seca
(residuos forestales, paja), cultivos energéticos (cultivos destinados a la
producción de energía), biomasa residual húmeda (purines, aguas residuales) y
residuos sólidos urbanos (fracción orgánica de las basuras)
 En el subsuelo, a partir de unos 5 metros de profundidad, la temperatura
permanece prácticamente constante durante todo el año, alrededor de 15ºC.
Entre los 15 y 20 metros de profundidad, la estabilidad térmica es de unos
17ºC todo el año, siempre dependiendo de la situación geográfica en cada
caso.
 Los sistemas solares térmicos utilizan colectores solares para captar la
radiación solar y utilizarla para calentar un determinado fluido (generalmente
agua) a una cierta temperatura. Esta agua caliente se puede utilizar en
calefacción, para producción de agua caliente sanitaria (ACS) o para el
calentamiento de piscinas.
 Aire acondicionado
 En verano, la temperatura fijada en un aparato de aire acondicionado debe ser
tal que al entrar en el edificio no se experimente sensación de frío. A pesar de
que el dispositivo de aire acondicionado te permite fijar temperaturas por
debajo de 18ºC, la temperatura de operación en verano debe estar entre 25ºC y
27ºC.

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