¿Qué son las ventanas Passivhaus? Características y certificación

Características generales de las ventanas passivhaus

La calidad térmica de las ventanas passivhaus

• El confort térmico interior
• El criterio de higiene

Certificación de ventanas passivhaus

• Clasificación de las ventanas certificadas passivhaus
• Contenido del certificado de ventanas passivhaus

Los elementos Passivhaus para mejorar el resto de la vivienda

Características generales de las ventanas passivhaus

En los edificios passivhaus, las ventanas son de altas prestaciones. Las ventanas passivhaus se caracterizan fundamentalmente por su baja transmitancia térmica U (W/m²K), tanto del perfil del marco como del vidrio, y su alta hermeticidad.

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El estándar fue creado para un clima frío-templado, por lo que las ventanas passivhaus suelen ser de vidrios triples e incluso pueden ser cuádruples para climas muy fríos (clima ártico). Pero también pueden instalarse con vidrios dobles en climas cálidos. Incluso los vidrios triples pueden ser adecuados en climas muy calurosos (calor extremo) y necesarios en lucernarios en climas cálidos (el valor de U de una ventana aumenta cuando se instala inclinada o en posición horizontal, respecto de la posición vertical). Las cámaras se rellenan de gases para reducir la transmitancia térmica U del vidrio, y los acristalamientos suelen ser bajo emisivos para evitar las pérdidas de calor desde el interior hacia el exterior por radiación. No obstante, en clima cálido, el acristalamiento puede incluir tratamiento de protección solar para el control de la radiación solar desde el exterior hacia el interior.

Pero la calidad de una ventana passivhaus no sólo depende de la calidad de la propia ventana, sino también de su instalación. Es por ello por lo que el estándar también considera la transmitancia térmica U de la ventana instalada. Para ello el estándar establece los requisitos de posición de la ventana respecto del cerramiento y la de correcta instalación y ejecución de encuentros entre ventana y cerramiento.

La calidad térmica de las ventanas passivhaus

El origen de las ventanas passivhaus tiene mucho que ver con la necesidad de alcanzar el nivel de eficiencia energética que a una vivienda certificada se le puede exigir. De hecho, encontrar ventanas con la suficiente calidad térmica fue uno de los escollos en la construcción de casas diseñadas bajo el estándar Passivhaus. Para alcanzar las prestaciones térmicas requeridas, las ventanas se mejoraban una a una, incluso en la propia obra, a partir de las ventanas que se podían adquirir en el mercado.

La elección de una ventana passivhaus garantiza el cumplimiento de los requisitos fundamentales del estándar: confort, higiene y eficiencia energética.

El confort térmico interior

Desde un punto de vista más técnico, el criterio de confort térmico interior se alcanza cuando la diferencia entre la temperatura superficial interior y la temperatura media operativa interior no es superior a 4,2 K. En las viviendas construidas bajo el estándar Passivhaus, con cerramientos altamente aislados, se cumple este requisito en las superficies acristaladas de las ventanas. Esta circunstancia permite calentar el interior de la vivienda, en principio, calentando simplemente el aire de la ventilación. Lo que se pretende es obtener el máximo confort de forma pasiva, mediante una envolvente térmica de la más alta calidad térmica.

Un requisito que, en cambio, no se cumple en viviendas existentes construidas con ventanas convencionales y escaso o nulo aislamiento térmico. Donde es habitual que se produzcan pérdidas de calor a través de las superficies acristaladas de las ventanas, cuya superficie es muy inferior a la temperatura operativa interior. Y donde además es necesario instalar radiadores debajo de las ventanas para compensar las corrientes de aire frío que se producen debido a esta diferencia de temperatura, produciendo el conocido efecto de pies fríos.

En las ventanas passivhaus se cumple el criterio de confort térmico interior ya que la transmitancia térmica U máxima (W/m²K) se limita en función de la regla anterior. El valor U máximo de la ventana se determina mediante una fórmula que además incluye el factor de la temperatura exterior. Por lo tanto, el valor U máximo de una ventana passivhaus será diferente en función de la zona climática en la que se vaya a instalar. En un clima frio (p.ej. Alemania) la U máxima de la ventana, como criterio del estándar, será de 0,80 W/m²K (0,85 W/m²K instalada), mientras que en un clima cálido (p.ej. España) será de 1,20 W/m²K (1,25 W/m²K instalada).

El criterio de higiene

El criterio de higiene tiene como objetivo evitar la aparición de moho y de condensaciones en las superficies de la envolvente térmica. Ambos factores afectan a la durabilidad de los materiales constructivos y a la calidad del aire interior, ya que son fuentes de contaminación. Para cumplir con el requisito de higiene se debe limitar la actividad hídrica en las superficies por debajo del 80%.

El factor de temperatura de la superficie interior frsi es un buen indicador del criterio de higiene. Existe riesgo de moho cuando el factor frsi es inferior al valor mínimo de cálculo. Su valor, entre cero y 1, depende de la temperatura exterior (a menor temperatura exterior, mayor valor de frsi) y la humedad relativa interior.  Para la certificación de las ventanas este factor se identifica por frsi = 0,25 m²K/W y su valor se determina para cada clima como veremos más adelante.

Por poner un ejemplo, en España, el CTE establece los siguientes valores mínimos de frsi, por debajo de los cuales existe riesgo de formación de condensaciones superficiales:

Las ventanas passivhaus contribuyen al cumplimiento de este criterio por sus altas prestaciones de aislamiento térmico. Por otro lado, en las ventanas, el encuentro entre el vidrio y el marco es la zona de la ventana donde existe mayor riesgo de aparición de moho y de condensaciones. Su limitación se consigue mediante el diseño adecuado del intercalario. Son preferibles los intercalarios de plástico a los de aluminio o de acero inoxidable de mayor conductividad.  

Eficiencia energética

Adicionalmente, a los criterios de confort y de higiene, se considera que las ventanas passivhaus por sus prestaciones térmicas contribuyen a la reducción de la demanda energética en las viviendas Passivhaus y por lo tanto al cumplimiento de los valores límite del estándar para su certificación. A su vez esta reducción de la demanda energética contribuye al ahorro energético y por lo tanto económico, lo cual permite la amortización de la ventana instalada y por lo tanto su rentabilidad. En este sentido ahorro energético y rentabilidad económica van de la mano, e influyen en aspectos como la determinación del valor de U (W/m²K) máximo de la ventana.

Certificación de ventanas passivhaus

El Passive House Institut (PHI) ha desarrollado un sistema de certificación de las ventanas passivhaus. El certificado lo que aporta es calidad y transparencia, ya que una ventana certificada cumple con los criterios del estándar. Con este sistema, los fabricantes ensayan sus ventanas y en colaboración con el PHI, que es quien aprueba el sello, determinan su clasificación. Por otro lado, el certificado es una herramienta útil para el diseñador porque aporta valores de cálculo para la verificación de los requisitos del estándar Passivhaus.

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Clasificación de las ventanas certificadas passivhaus

El sello de las ventanas certificadas Passivhaus depende de dos factores:

• La zona climática. A nivel internacional se reconocen siete zonas climáticas. Desde la más fría hasta la extremadamente cálida son: ártico, frío, frío-templado, cálido-templado, cálido, caluroso y caluroso extremo y a veces húmedo.
• La clase de eficiencia Passive House. La clasificación depende del factor Ψ-opaco (W/mK):
  • phA+. Componente muy avanzado.
  • Componente avanzado.
  • Componente básico.
  • Componente certificado.

  El factor Ψ-opaco depende de las características del marco de la ventana, considerado el elemento débil de la misma. En climas fríos, además, se considera beneficioso los marcos estrechos porque permiten el mayor aprovechamiento de las ganancias solares a través del acristalamiento en invierno como calefacción pasiva. Por otro lado, el punto débil de la ventana, como ya se ha comentado antes, es el intercalario. Con todo ello, el factor Ψ-opaco evalúa las pérdidas de calor a través del marco y se calcula con una fórmula. Dicha fórmula incluye entre sus factores la transmitancia térmica U y área del marco y el puente térmico del intercalario y su longitud. Cuanto menor es su valor, mejor es la clasificación. Otro factor que se incluye en la fórmula es la permeabilidad al aire de la ventana.

  Contenido del certificado de ventanas passivhaus

  El contenido del certificado aporta información útil al diseñador en el proceso de certificación de un edificio o vivienda que cumpla con el estándar Passivhaus.

  El certificado incluye:

  • La verificación del cumplimiento de los criterios de confort e higiene para la zona climática en la que se instala la ventana: transmitancia térmica U (de la ventana, ventana instalada y vidrio) y el factor de temperatura frsi=0,25.
  • La clase de eficiencia Passive House de la ventana.
  • La descripción de la ventana: material-es, espesor del acristalamiento, profundidad del galce y tipo de espaciador o intercalario.
  • La explicación de cómo se ha calculado el valor de la transmitancia térmica U.
  • El valor del puente térmico de la instalación para tres sistemas constructivos.
  • Los valores de cálculo del marco para cada perfil (superior, inferior, lateral e intermedio: longitud, transmitancia térmica del marco, puente térmico del intercalario y factor de temperatura.+

  Los elementos Passivhaus para mejorar el resto de la vivienda

  Lógicamente, los edificios y viviendas Passivhaus no dependen únicamente de la instalación de ventanas de altas prestaciones térmicas para el cumplimiento de los requisitos del estándar. Se trata de edificios construidos para alcanzar un bajo coste energético y alto nivel de confort. Para ello se optimizan los recursos y se aprovechan las fuentes de energía renovable para abastecer el limitado consumo energético.

  El estándar Passivhaus se fundamenta en cinco principios básicos: el alto nivel de aislamiento térmico, la ausencia de puentes térmicos, la hermeticidad de toda la envolvente térmica, las ventanas de altas prestaciones y la ventilación mecánica con recuperación de calor. Todos ellos junto al diseño bioclimático y la protección solar en verano, permiten alcanzar los más altos niveles de eficiencia energética. Tanto en obra nueva como en rehabilitación de edificios y viviendas.

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