Aislamiento Térmico Reflexivo PolyREFLEX en Suelos Radiantes por Agua

En el presente documento, se estudiará a fondo el comportamiento térmico de los aislantes reflexivos bajo un sistema de suelos radiantes de tubería de agua, utilizando exclusivamente datos oficiales y certificados del sistema PolyREFLEX (ETE 13/0525, DoP y documentación técnica de Optimer System), bajo la implementación de los productos “PolyREFLEX BLH F” y “PolyREFLEX RF1”.

El enfoque del informe; se basa en los principios físicos de funcionamiento de los sistemas de suelo radiante de baja temperatura, así como en la normativa vigente aplicable en la construcción y los productos usados para tal fin.

El objetivo del sistema que se propone, es el de mejorar el rendimiento energético del sistema, reducir las pérdidas térmicas descendentes y la optimización de la eficiencia del emisor radiante.

Principio de funcionamiento de las láminas reflexivas en suelos radiantes

Descripción de los suelos radiantes

Para comprender el aporte del aislamiento reflexivo en el sistema, es imperativo definir el funcionamiento de los sistemas de suelo radiante por agua sobre los cuales se va a trabajar, y los principios físicos de transmisión de calor sobre los cuales se va a definir, que son los siguientes:

·         Conducción: Transferencia de calor por contacto directo entre materiales sólidos o líquidos

·         Convección: Transferencia de calor por movimiento del aire.

·         Radiación: Transferencia de calor sin contacto físico, a través del aire o del vacío.

En sí, el suelo radiante por agua es un sistema de calefacción a través de superficies radiantes los cuales, a través de la circulación de agua a baja temperatura en una red de tuberías integradas en el hormigón, transmite el calor desde las tuberías empleando el principio de transmisión de calor por conducción, para después pasar a calentar el espacio habitable por el principio de la transmisión de calor con radiación.

Al trabajar con temperaturas de impulsión bajas que comprenden entre los 30° y 45° C, el rendimiento del sistema estará condicionado por el control de perdidas térmicas, especialmente hacia el forjado inferior; por lo que un porcentaje considerable de la energía emitida puede perderse si no se emplea una solución que limite el flujo perdido en dicho sector.

Un diseño eficiente en un sistema de suelo radiante busca, por ende, priorizar el flujo térmico ascendente hacia el espacio habitable y minimizar las perdidas descendentes hacia forjados inferiores. En este contexto, para mejorar su eficiencia energética, se debe de incorporar soluciones que reduzcan la transferencia de calor por radiación hacia abajo, para evitar pérdidas y así optimizar al máximo el consumo energético. De hecho, se estima que en los sistemas de calefacción por superficie radiante embebida, una parte muy significativa del intercambio térmico se produce por radiación térmica desde la superficie caliente hacia el entorno y hacia elementos estructurales cercanos (Sattari, S., & Farhanieh, B.,2006). En casos de aislamiento por radiación convencional, el flujo térmico radiante puede representar entre el 50 % y el 90 % del total de transferencia de calor en comparación con otras formas de transmisión (conducción y convección) (Science Direct, s.f.).

Principios físicos y parámetros cuantificables aplicados al suelo radiante

A partir del análisis anteriormente realizado, resulta necesario explicar principios físicos que permitan actuar sobre este mecanismo, en particular los conceptos de emisividad, reflectividad y comportamiento térmico de las superficies; y de esta manera evaluar la reducción de emisión por radiación no útil.

Emisividad térmica

Es el parámetro físico que define la capacidad de una superficie para emitir o reflejar la radiación térmica. El valor suele oscilar entre 0 y 1, y mientras mayor sea el valor, menor será la capacidad para reflejar la radiación térmica; resultando en un traspaso de calor por radiación mucho más fácil en comparación a un material con baja emisividad.

Las superficies constructivas mayormente usadas para suelos radiantes, como el mortero u hormigón, presentan valores de emisividad elevados, oscilando entre ε ≈ 0,90, que tal como definimos anteriormente, resultará en un mayor índice de perdidas energéticas para el sistema de suelos radiantes.

Por otro lado, los aislamientos reflexivos PolyREFLEX que presentamos para el sistema presentan una emisividad ensayada entre ε = 0,05 y 0,07, en función del producto y su envejecimiento.

Influencia en la transmisión térmica descendente

Como se mencionó anteriormente, la temperatura del fluido en un sistema de suelo radiante por agua, circula entre 30 y 45 °C, mientras que el forjado inferior se encuentra a una temperatura inferior. Esta diferencia térmica genera un flujo de calor descendente, en gran parte de carácter de transmisión por radiación, que da como resultado energía perdida y desaprovechada.

Es por eso que la incorporación de una superficie de baja emisividad en el sistema contribuirá reduciendo de forma significativa la emisión por radiación hacia el forjado inferior, favorecerá el redireccionamiento del flujo térmico hacia la masa emisora superior, y disminuirá las perdidas directas de eficiencia energética del sistema.

Resistencia térmica del núcleo (valor de R térmica cuantificable)

Aunque el mecanismo principal bajo el que actuará los aislantes reflexivos “PolyREFLEX BLH F” y “PolyREFLEX RF1” que se están presentando para dicho sistema funcionan para el aislamiento por radiación, igualmente no está de por demás indicar su aporte en protección complementaria a la transmisión de calor por conducción a través de la resistencia térmica de núcleo ensayada. Según los valores y composición recogidos en el ETE / ETA 13 – 0525 y demostrados a través de sus respectivas Declaraciones de Prestaciones (DdP), los aislantes presentados son los siguientes:

·         PolyREFLEX RF1: compuesto de una cara externa de aluminio termo-soldada a un núcleo de burbujas de polietileno de 3 mm, presenta una R interna de 0,11 m²·K/W.

·        PolyREFLEX BLH F: compuesto de una capa de burbujas de polietileno de 3 mm, una capa intermedia de aluminio / PET MET aluminizado y protegida en su otra cara por espuma de foam de polietileno antracita de 5 mm, genera su propia cámara de aire interna y presenta una R interna de 0,21 m²·K/W.

Síntesis conceptual del funcionamiento del sistema

Desde un punto de vista físico, un sistema de suelo radiante sin superficies de baja emisividad permite la emisión de calor por radiación descendente hacia el forjado inferior, lo cual se traduce en perdidas térmicas y energéticas.

Es por eso que la incorporación de una superficie reflexiva de baja emisividad limita la mencionada emisión y redirige el flujo térmico exclusivamente hacia la zona habitable, resultando en:

·         Mayor eficiencia energética del sistema

·         Mejor aprovechamiento de la energía generada

·         Reducción de tiempos de funcionamiento para alcanzar el confort térmico

Aislamiento reflexivo PolyREFLEX asociado al sistema de suelos radiantes

PolyREFLEX RF1

Aislamiento térmico reflexivo de la gama de burbujas, con:

• Una única cara de aluminio de baja emisividad.

• Un núcleo de burbujas de polietileno de 3–4 mm.

Su uso habitual está orientado a refuerzo de aislamiento existente y control de condensaciones, y aunque no es el producto específicamente diseñado para suelos, es ideal cuando la falta de espacio resulta en un problema en obra.

Justificación técnica de su comportamiento reflexivo

Desde un punto de vista físico, PolyREFLEX RF1 comparte el mismo principio que las láminas reflectivas empleadas en algunos sistemas de suelo radiante:

·         La cara aluminizada de baja emisividad reduce la transferencia por radiación.

·         Colocado bajo las tuberías, puede limitar parcialmente la emisión térmica descendente.

No obstante, al disponer de una sola cara reflectiva, su efecto es:

·         Menor que el de soluciones específicamente diseñadas para suelos.

·         Dependiente de una correcta orientación de la cara reflectiva hacia la fuente de calor.

PolyREFLEX BLH F (uso previsto)

 Aislamiento térmico reflexivo diseñado específicamente para aplicación en suelos, tal como se indica explícitamente en el uso previsto del ETE 13/0525.

Está compuesto por:

• Una capa de burbujas de polietileno.

• Una lámina intermedia de aluminio / PET aluminizado de baja emisividad.

• Una capa de espuma de polietileno.

Este diseño genera su propia microcámara de aire interna, en contacto directo con la superficie reflectiva, por lo que no depende de cámaras de aire externas para desarrollar su comportamiento térmico.

Función dentro del sistema de suelo radiante

Integrado bajo las tuberías de agua, PolyREFLEX BLH-F:

·         Reduce las pérdidas térmicas hacia el forjado inferior.

·         Refleja parte de la radiación térmica ascendente, favoreciendo el rendimiento del emisor.

·         Contribuye a una mayor homogeneidad térmica del sistema.

Este planteamiento es equivalente al que utilizan los fabricantes de sistemas de suelo radiante que incorporan láminas reflectivas bajo los circuitos, con la ventaja de que PolyREFLEX BLH-F dispone de protección adicional a su lamina reflexiva y es resistente a los impactos.

Respaldo normativo y durabilidad

• Producto respaldado por ETE / ETA 13 - 0525.

• Prestaciones ensayadas conforme a UNE-EN 16863 y UNE-EN 22097.

• Vida útil estimada del sistema: 25 años, siempre que sea instalado correctamente según las instrucciones del fabricante.

Aplicación

Para el optimo uso de las propiedades reflexivas del sistema, es recomendable colocar el aislamiento PolyREFLEX encima del forjado y bajo la base del suelo radiante, dejando fluir el calor hacia la capa de compresión y el suelo en cuestión. De esta manera, el aislamiento reflexivo podrá actuar contra el flujo de calor descendente al mismo tiempo de actuar como barrera de vapor y evitando la humedad por capilaridad (fenómeno en el que el agua del subsuelo asciende por los poros de los materiales constructivos)

Figura 1 Sección 3D de sistema de suelo radiante

Fuente: Elaboración propia

Normativa aplicada

·         UNE-EN 16863 – Aislamientos térmicos reflectivos

Norma europea específica para aislantes térmicos reflectivos que establece los métodos de ensayo para determinar la emisividad térmica, la resistencia térmica del núcleo y el comportamiento del producto tras procesos de envejecimiento acelerado. Permite declarar prestaciones basadas en ensayos reales y comparables, evitando valores teóricos o no verificados.

·         UNE-EN ISO 6946:2021 – Cálculo de la resistencia térmica (Anexo D)

Norma que define el método de cálculo de la resistencia térmica y la transmitancia de los elementos constructivos. Su Anexo D regula específicamente el comportamiento de las cámaras de aire en contacto con superficies de baja emisividad, justificando técnicamente la reducción de la transferencia de calor por radiación en sistemas que incorporan láminas reflectivas.

·         UNE-EN ISO 22097 – Características mecánicas y durabilidad

Norma aplicable a la evaluación de las prestaciones mecánicas y la durabilidad de aislantes multicapa y reflectivos. Analiza aspectos como la estabilidad dimensional, la resistencia al desgarro, el comportamiento frente al envejecimiento y la corrosión, garantizando el mantenimiento de las prestaciones a lo largo de la vida útil del sistema.

·         UNE-EN 1264 – Sistemas de calefacción por suelo radiante

Conjunto de normas que regulan el diseño, dimensionado y funcionamiento de los sistemas de calefacción por suelo radiante por agua, definiendo su carácter de baja temperatura y el reparto de flujos térmicos. Proporciona el marco técnico en el que resulta especialmente relevante la reducción de pérdidas térmicas hacia el forjado inferior.

·         UNE-EN ISO 13788 – Análisis de condensaciones intersticiales

Norma destinada al análisis higrotérmico de elementos constructivos, utilizada para evaluar el riesgo de condensaciones intersticiales y superficiales. Resulta especialmente relevante en sistemas que incorporan láminas reflectivas, permitiendo justificar la correcta disposición de capas y la seguridad higrotérmica del conjunto.

Bibliografía

·         Sattari, S., & Farhanieh, B. (2006). A parametric study on radiant floor heating system performance. Renewable Energy, 31(10), 1617–1626. https://doi.org/10.1016/J.RENENE.2005.09.009

·         Radiant heating. (s. f.). En ScienceDirect Topics. Elsevier. Recuperado de https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/radiant-heating