El valor U o coeficiente de transferencia de calor de un componente es la variable medida más importante para sus propiedades aislantes. Lea aquí cómo se calcula y qué significa exactamente.
Las cosas más importantes de un vistazo
¿Qué significa el valor U?
El valor U indica la cantidad de calor que pasa a través de un metro cuadrado de un componente por unidad de tiempo con una diferencia de temperatura de 1 K. Por tanto, sirve como unidad de medida para indicar la pérdida de calor de un componente.
¿Qué valor U es mejor?
Cuanto mayor sea el valor U, peor será el efecto aislante. En consecuencia, un valor U bajo es señal de un buen efecto de aislamiento.
¿Cómo se calcula el valor U?
Para componentes homogéneos hechos de un material, el valor U se calcula dividiendo la conductividad térmica λ por el espesor de la capa.
¿Qué significa el valor U?
El valor U, también conocido como coeficiente de transferencia de calor o permeabilidad al calor, indica el flujo de calor por hora a través de un componente desde el lado cálido al frío. Más precisamente, describe la cantidad de calor transportado desde el interior al exterior en un segundo a través de un componente de un metro cuadrado con una diferencia de temperatura de un grado (1 K) Celsius. Esto permite determinar qué propiedades aislantes tiene un componente.
Básicamente:Cuanto menor sea el valor U, mejor será el efecto de aislamiento. O, por el contrario, cuanto mayor sea el valor U, peor será el efecto de aislamiento. Puede calcular el valor U con una fórmula o en línea con una calculadora de valor U. El valor U se da en vatios por metro cuadrado y Kelvin W / (m² · K). Los siguientes ejemplos deberían ayudarlo a desarrollar un sentimiento por el valor U, o por las buenas y malas propiedades de aislamiento.
- Ventanas con cristales: valor U de 5,2 W / (m² · K)
- Ventanas con doble acristalamiento: valor U de 3,5 W / (m² · K)
- Ventanas con acristalamiento de aislamiento térmico: valor U de 1,8 W / (m² · K)
- Ventanas con acristalamiento moderno de aislamiento térmico: valor U de 1,4 W / (m² · K)
- Ventana de la casa de bajo consumo energético: valor U ≤ 1,2 W / (m² · K)
El valor U y la EnEV
La Ordenanza de Ahorro de Energía EnEV define un valor U máximo para todos los componentes de una casa y determina la cantidad de calor que una casa puede perder. Se aplica a todas las medidas de renovación, excepto que su casa es un edificio protegido. Además, hay un límite de minimis (regla del 10 por ciento) para trabajos más pequeños, por lo que los requisitos no se aplican si un componente se renueva mínimamente (por ejemplo, la reparación de grietas).
Sin embargo, si desea renovar ampliamente su casa, por ejemplo renovando el techo, debe cumplir con los requisitos de la EnEv. Los valores varían según el tipo de vivienda. En la casa pasiva, por ejemplo, los valores máximos prescritos pueden ser casi un 70 por ciento más bajos que los de una casa estándar. En el caso de un edificio nuevo o la renovación de uno existente, se deben cumplir los requisitos mínimos de valor U.
Si los valores U especificados no se cumplieron durante la construcción, no hay obligación de modernizar, excepto en el piso superior. Siempre que sea accesible y las habitaciones inferiores se puedan calentar, no se debe exceder un valor U de 0,24 W / (m² · K) para el techo del último piso en edificios residenciales. El objetivo de las demandas en constante aumento sobre el valor U se expresa de manera muy simple: ahorro de energía. Una casa que esté lo más aislada posible de las condiciones climáticas externas, es decir, un valor U bajo, significa que se debe usar menos energía para mantener caliente Your-Best-Home.net.
Es bueno saber: Los valores U de la EnEV no tienen que cumplirse si los componentes se construyeron o renovaron después del 31 de diciembre de 1983 de acuerdo con las regulaciones de ahorro de energía (ordenanza de aislamiento térmico).
"El valor U no describe completamente el comportamiento energético de una casa", critican los expertos. Están convencidos de que las casas hechas de madera maciza, por ejemplo, consumen significativamente menos energía en la práctica de lo que muestran los cálculos teóricos del coeficiente de transferencia de calor.
¿Qué valores U prescribe la EnEV?
Según la EnEv, se deben respetar los siguientes valores U:
Muro exterior: Se aplica un valor U máximo de 0,24 W / (m²K) al aislamiento de la fachada.
Ventanas: si reemplaza las ventanas, se permite un valor U máximo de 1,30 W / (m²K). Si solo reemplaza los paneles, se aplicará un límite de 1,10 W / (m²K) a los nuevos paneles. El límite de valor U para las ventanas de techo es 1,40 W / (m²K). Las puertas francesas con mecanismo deslizante o plegable pueden tener un valor U de un máximo de 1,6 W / m²K.
Techo: para un techo inclinado, el aislamiento ( aislamiento entre vigas, aislamiento debajo de las vigas, aislamiento por encima de las vigas) tiene un valor U máximo de 0,24 W / (m²K). Con un techo plano (techo cálido, techo frío o techo invertido) se permite un valor U de 0,20 W / (m²K).
Techo del piso superior: se aplica un valor U de 0,24 W / (m²K) al aislamiento transitable y no transitable.
Puertas exteriores: Aquí el valor U debe ser inferior a 1,8 W / (m²K).
Techo del sótano, paredes del sótano, piso del sótano: si aísla el techo del sótano desde arriba o desde abajo, se aplica un valor U de 0,30 W / (m²K). Lo mismo se aplica también al aislamiento de la pared del sótano desde el interior o el exterior (aislamiento perimetral). Si aísla el suelo de su sótano, debe prestar atención a un valor U máximo de 0,50 W / (m²K).
Calcule el valor U
Las siguientes variables están involucradas en el valor U:
- Calor = energía térmica por unidad de tiempo = cantidad física, potencia con la unidad W (vatio)
- Área = 1 metro cuadrado (metro cuadrado) de área de un componente, por ejemplo, pared, techo o techo
- Diferencia de temperatura de 1 Kelvin entre la superficie interior y exterior de un componente, por lo que aquí se entiende la temperatura del aire y no la temperatura en la superficie del componente.
- Kelvin es la unidad de medida para la diferencia de temperatura; 1 Kelvin corresponde a 1 grado Celsius
Calcular el valor U de componentes homogéneos
El principal factor decisivo en el cálculo del valor U es la conductividad térmica de los materiales utilizados. El cálculo es bastante simple para componentes homogéneos. Solo tiene que dividir la conductividad térmica λ por el espesor de la capa.
Calcular el valor U de componentes multicapa
Es más complicado con componentes multicapa. En este caso, calcula los valores U de las capas individuales, toma el recíproco de ellos, suma los valores recíprocos y toma el recíproco del total.
El valor U como objeto de investigación
Una prueba de fuego a gran escala con elementos de construcción de madera estimuló la investigación: de los 1.210 grados centígrados dentro del edificio de prueba, solo 9.5 grados habían pasado la enorme pared de madera; casi toda la energía del fuego fue almacenada por la pared, que tenía solo diez centímetros de espesor. Esta notable capacidad para almacenar calor merece una mayor investigación.
El fabricante midió el valor U de los elementos de construcción de madera maciza en una "caja de calefacción regulada" de acuerdo con la norma europea EN ISO 8990. Los institutos de pruebas proporcionan una "caja caliente" controlada por computadora que mide el coeficiente de transferencia de calor en función del transporte de calor.
Flujo de calor constante en el laboratorio
El componente de prueba respectivo se instaló entre dos salas de laboratorio, en este caso un elemento de madera maciza de 208 milímetros de espesor y un metro cuadrado de tamaño. Una sala de medición se calentó permanentemente a 20 grados Celsius, la segunda sala se enfrió a alrededor de cero grados. Un flujo de calor fluyó así desde el lado caliente a través del componente de prueba al lado frío. Los dispositivos de calefacción y ventilación mantuvieron el flujo de calor de forma continua: el valor U y la conductancia se calcularon a partir de su densidad, las temperaturas del aire en la cámara de calefacción y las temperaturas de la superficie del componente de prueba. Las normas estipulan las condiciones: el valor U solo se puede calcular cuando el flujo de calor a través del componente es constante; los ingenieros hablan de un "estado estable".
Cambio de temperatura al aire libre
Los ingenieros registraron cuándo se alcanzó el estado estable. De este modo, fue posible probar la rapidez con la que la pared de madera maciza pierde calor hacia el exterior. El primer día de la prueba, casi no se pudo medir el flujo de calor; solo después de 140 horas, es decir, después de unos seis días, se determinó un flujo de calor razonablemente constante. Solo ahora se pudo calcular el valor U. Hasta ahora, la regla general para los propietarios de edificios ha sido: cuanto menor es el valor U, más baratos son los costos de calefacción. Sin embargo, advierten los profesionales de la madera que “el pensamiento es demasiado corto”, “el cálculo convencional del coeficiente de transferencia de calor en el laboratorio ignora el almacenamiento de calor y el factor tiempo, así como las ganancias de energía solar que una casa logra al aire libre”.
Críticas al valor U
Las reglas y regulaciones convencionales para calcular la carga de calefacción asumen que la envolvente del edificio está estacionaria, es decir, un flujo de calor constante. Sin embargo, a diferencia de los componentes de prueba en el laboratorio, un edificio utiliza el sol. Sin embargo, las ganancias de energía solar de las paredes exteriores y el techo no se tienen en cuenta al calcular el valor U. Los modelos de cálculo avanzados incluyen, por ejemplo, la dirección en la que apunta una pared e indican el llamado valor U efectivo. En el lado sur, por ejemplo, el exterior de una pared de madera maciza puede calentarse hasta tal punto a través de la absorción de la radiación solar que ya no pierde calor hacia el exterior y actúa como un amortiguador natural. Por tanto, el valor U debe considerarse de forma crítica.
Tenga en cuenta el comportamiento energético y las condiciones locales.
Muchas subvenciones y ayudas dependen del valor U, admiten los expertos. En edificios con elementos de construcción de madera, los residentes usan significativamente menos energía en muchos casos de lo que han demostrado los cálculos convencionales. De ahí nuestro consejo para constructores y arquitectos: permítanos mostrarle objetos de referencia de la empresa de construcción en madera o carpintero y hablar con los residentes. Esto le da una impresión más realista del consumo calculado y real.