Envolvente del edificio

La envolvente o cerramiento de un edificio es el separador físico entre el ambiente acondicionado y el no acondicionado de un edificio , incluyendo la resistencia a la transferencia de aire, agua, calor, ^{[ 1 ]} luz y ruido ^{[ 2 ]} .

La envolvente o cerramiento del edificio comprende todos los elementos de la estructura exterior que mantienen un ambiente interior seco, climatizado o refrigerado y facilitan su control climático . El diseño de la envolvente del edificio es un área especializada de la práctica arquitectónica y de ingeniería que se nutre de todas las áreas de la ciencia de la construcción y el control climático interior. ^{[ 2 ]}

Las múltiples funciones de la envolvente del edificio se pueden separar en tres categorías: ^{[ 3 ]}

• Soporte (para resistir y transferir cargas estructurales y dinámicas)
• Control (del flujo de materia y energía de todo tipo)
• Acabado (para lograr la estética deseada tanto en el interior como en el exterior)

La función de control es fundamental para un buen desempeño y, en la práctica, se centra, en orden de importancia, en el control de la lluvia, el control del aire, el control del calor y el control del vapor. ^{[ 3 ]}

El control de la lluvia es fundamental, y existen numerosas estrategias para lograrlo, a saber: barreras perfectas, pantallas drenantes y sistemas de almacenamiento masivo. ^{[ 4 ]}

Uno de los propósitos principales de un techo es resistir el agua. Existen dos grandes categorías de techos: planos e inclinados. Los techos planos tienen una pendiente de hasta 10° o 15°, pero están diseñados para resistir la entrada de agua estancada. Los techos inclinados están diseñados para evacuar el agua, pero no para resistir la entrada de agua estancada, que puede ocurrir durante lluvias impulsadas por el viento o la formación de hielo . Generalmente, los techos inclinados residenciales cuentan con una capa impermeabilizante debajo de la cubierta como segunda línea de defensa. La construcción de techos residenciales también puede incluir ventilación para ayudar a eliminar la humedad causada por filtraciones y condensación.

Las paredes no están tan expuestas al agua como los techos, pero aun así pueden tener fugas. Los tipos de sistemas de paredes con respecto a la penetración de agua son las paredes de barrera , de drenaje y las paredes selladas superficialmente . ^{[ 5 ]} Las paredes de barrera están diseñadas para permitir que el agua sea absorbida pero no penetre en la pared, e incluyen paredes de hormigón y algunas de mampostería. Las paredes de drenaje permiten que el agua que se filtra en la pared drene hacia afuera, como las paredes de doble hoja . Las paredes de drenaje también pueden estar ventiladas para facilitar el secado, como los sistemas de pantallas de lluvia y paredes de ecualización de presión. Las paredes de superficie sellada no permiten ninguna penetración de agua en la superficie exterior del material de revestimiento. Generalmente, la mayoría de los materiales no permanecerán sellados a largo plazo y este sistema es muy limitado, pero la construcción residencial ordinaria a menudo trata las paredes como sistemas de superficie sellada que dependen del revestimiento y una capa de subcapa a veces llamada envoltura de casa .

La humedad puede entrar en los sótanos a través de las paredes o el suelo. La impermeabilización y el drenaje del sótano mantienen las paredes secas, y es necesaria una barrera antihumedad bajo el suelo.

El control del flujo de aire es importante para garantizar la calidad del aire interior, controlar el consumo de energía, evitar la condensación (y así contribuir a la durabilidad) y proporcionar confort. El control del movimiento del aire incluye el flujo a través del cerramiento (el conjunto de materiales que realizan esta función se denomina sistema de barrera de aire) o a través de los componentes de la propia envolvente del edificio (intersticial), así como el flujo hacia dentro y hacia fuera del espacio interior (lo que puede afectar considerablemente al rendimiento del aislamiento del edificio ). Por lo tanto, el control del aire incluye el control del lavado por viento ^{[ 6 ]} (el paso de aire frío a través del aislamiento) y los bucles convectivos, que son movimientos de aire dentro de una pared o techo que pueden generar entre un 10 % y un 20 % de la pérdida de calor. ^{[ 7 ]}

Los componentes físicos de la envolvente incluyen los cimientos , el techo , las paredes , las puertas , las ventanas , el cielo raso y sus respectivas barreras y aislamiento . Las dimensiones, el rendimiento y la compatibilidad de los materiales, el proceso y los detalles de fabricación, las conexiones y las interacciones son los principales factores que determinan la eficacia y la durabilidad del sistema de cerramiento del edificio.

Las medidas comunes de la eficacia de la envolvente de un edificio incluyen la protección física contra la intemperie y el clima (confort), la calidad del aire interior (higiene y salud pública), la durabilidad y la eficiencia energética . Para lograr estos objetivos, todos los sistemas de cerramiento de edificios deben incluir una estructura sólida, un plano de drenaje, una barrera de aire, una barrera térmica y, posiblemente, una barrera de vapor. El control de la humedad (por ejemplo, la impermeabilización ) es esencial en todos los climas, pero los climas fríos y los climas cálidos y húmedos son especialmente exigentes. ^{[ 8 ]}

El sellado hermético puede mejorar la eficiencia energética de un edificio al minimizar la cantidad de energía necesaria para calentarlo o enfriarlo. Esto es especialmente relevante en edificios de climas fríos, donde la calefacción consume la mayor cantidad de energía. ^{[ 9 ]} Se puede utilizar una prueba de estanqueidad con puerta presurizada para evaluar y medir la calidad del sellado hermético de la envolvente del edificio. Se pueden utilizar lápices de humo para detectar huecos y se puede utilizar masilla y burletes para mejorar el sellado hermético. ^{[ 10 ]} Los sistemas HVAC pueden garantizar que la entrada de aire de un edificio sea adecuada, segura y energéticamente eficiente.

La envolvente térmica , o capa de control del flujo de calor , forma parte de la envolvente del edificio, pero puede ubicarse en un lugar diferente, como el techo. La diferencia se puede ilustrar con el hecho de que el piso aislado del ático es la principal capa de control térmico entre el interior y el exterior de la casa, mientras que todo el techo (desde la superficie del material de cubierta hasta el acabado de pintura interior del techo) forma parte de la envolvente del edificio. ^{[ 11 ]}

La termografía de la envolvente del edificio consiste en utilizar una cámara infrarroja para visualizar anomalías de temperatura en las superficies interiores y exteriores de la estructura. El análisis de imágenes infrarrojas puede ser útil para identificar problemas de humedad derivados de la intrusión de agua o la condensación intersticial . ^{[ 12 ]} Otros tipos de anomalías que se pueden detectar son los puentes térmicos, la continuidad del aislamiento y las fugas de aire; sin embargo, esto requiere una diferencia de temperatura entre las temperaturas ambiente interiores y exteriores. ^{[ 13 ]}

El diseño de la envolvente térmica, en particular las fachadas exteriores, desempeña un papel fundamental en la regulación del microclima urbano , no solo de las condiciones interiores. Investigaciones que analizan diferentes sistemas de fachada (tradicionales, ligeros y sistemas compuestos de aislamiento térmico exterior) han demostrado que la masa térmica de la fachada es el factor principal que afecta la temperatura del aire ambiente (TA), y que los sistemas de alta masa producen un mayor enfriamiento del aire circundante. Por el contrario, el albedo (reflectividad) de la superficie de la fachada influye principalmente en la temperatura radiante media (TRM). En cañones urbanos densos, las superficies de alto albedo pueden ser contraproducentes, ya que aumentan significativamente la TRM debido a las múltiples reflexiones, incrementando así el estrés térmico en el entorno exterior inmediato. ^{[ 14 ]}

• Ingeniería arquitectónica – Disciplina de la ingeniería que estudia los sistemas de ingeniería de edificios 
• Puesta en marcha del cerramiento del edificio
• Ingeniería mecánica – Disciplina de la ingeniería 
• Ingeniería estructural : rama de la ingeniería civil que se ocupa de las estructuras construidas por el hombre. 
• Barrera térmica : minimización de la transferencia de calor. Páginas que muestran descripciones breves de los destinos de redirección. 
• Crisis de filtraciones en condominios : filtraciones generalizadas en edificios residenciales canadienses debido a una impermeabilización deficiente. 

• Material de capacitación (software, diapositivas de presentación, libro electrónico, estudios de caso, plantillas) sobre la envolvente de los edificios - Recursos Naturales de Canadá
• Consejo de la Envolvente de Edificios de Ontario
• Consejo de Envolventes de Edificios de Columbia Británica
• Consejo de la Envolvente de Edificios de Alberta - Capítulo Sur