Tipos de construcción de muros energéticamente eficientes: ¿cuál es mejor?

Foto por joe maderas en Unsplash

Si está construyendo una casa nueva, lo más probable es que desee que sea lo más eficiente posible desde el punto de vista energético. Hay una multitud de elementos que tendrá que considerar, incluidas sus necesidades de plomería y energía. Pero en este artículo, volveré a los conceptos básicos de la construcción y hablaré sobre la construcción de muros de bajo consumo.

También voy a hablar de los valores R. En caso de que se lo pregunte, estos se relacionan con la resistencia térmica y el rendimiento del aislamiento. Cuanto mayor sea el valor R, mejor será su rendimiento térmico.

Debido a que no se pueden considerar los materiales de construcción de muros por separado de los materiales de aislamiento que se usan con ellos, comenzaré con el aislamiento y los valores R. Luego hablaré sobre los materiales de construcción más populares utilizados para la construcción de muros y qué tan eficiente es cada uno de ellos desde el punto de vista energético. También cubriré los tipos de aislamiento recomendados para diferentes métodos de construcción de paredes.

Conceptos básicos de aislamiento

Probablemente sepa que el aislamiento adecuado hará que su hogar sea más cómodo y reducirá los costos de calefacción y refrigeración.

Lo hace contrarrestando tres mecanismos básicos de transferencia de calor:

1. Conducción: calor que se mueve a través de los materiales.
2. Convección: calor que circula a través de líquidos y gases, con aire ligero y cálido que asciende y aire frío y denso que desciende.
3. Radiación: calor que viaja en línea recta, calentando cualquier materia sólida en su camino que absorbe energía.

La mayoría de los materiales de aislamiento retardan el flujo de calor conductivo (y, en menor medida, el flujo de calor convectivo) a través de los materiales. El aislamiento reflectante y las barreras radiantes reducen la ganancia de calor radiante.

Si no tiene un aislamiento decente, el calor fluirá de las áreas más cálidas a las más frías de su hogar. Por ejemplo, desde su salón con calefacción hasta su garaje, sótano o ático. En verano, el calor fluirá desde el exterior hacia las habitaciones que desea mantener frescas.

Pero no desea sobreaislar su casa. De lo contrario, la humedad puede quedar atrapada en el aislamiento. La idea es sellar herméticamente el interior de su hogar para mantenerlo fresco en verano y cálido en invierno.

Un buen aislamiento y sellado de aire también significará que puede reducir los costosos y no tan ecológicos sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) y aprovechar las ventajas de la eficiencia energética.

Valores R de aislamiento

El valor R en R representa la resistencia térmica, y el valor R del aislamiento mide qué tan bien resistirá el flujo de calor. Siempre se muestra con un número (R-00) que indica el nivel de su poder aislante. De manera simplista, cuanto mayor sea el número R, más dinero ahorrará en facturas de calefacción y refrigeración.

Los productos similares de dos empresas pueden o no tener los mismos valores R. Además, diferentes tipos de aislamiento pueden tener los mismos valores R.

Cálculo de valores R

Ahorrador de energía tiene información útil sobre los valores R del aislamiento y cómo funcionan. Todo es bastante técnico, pero vale la pena familiarizarse con el concepto básico.

En última instancia, el valor R estará determinado por el tipo, el grosor y la densidad de un producto de aislamiento. También puede depender de la temperatura, la humedad y el envejecimiento.

En términos generales, cuanto más grueso sea el aislamiento de las paredes, mayor será el valor R. La excepción es el aislamiento de relleno suelto.

Pero no tiene que calcular los valores R usted mismo. Las reglas de la Comisión Federal de Comercio establecen que los fabricantes deben determinar y divulgar el valor R de todos los productos de aislamiento. También se espera que revelen el grosor, el área de cobertura por paquete, etc. Para el aislamiento de relleno suelto, el valor R se determina a la densidad establecida.

Tipos de aislamiento

Tipos de aislamiento es un tema tan amplio que merece su propio artículo. Fibra de vidrio, lana de roca, celulosa y espuma en aerosol son solo algunas de las opciones disponibles. Y lo que finalmente elija dependerá de una serie de factores diferentes. Por ejemplo, ciertos tipos de aislamiento funcionan mejor para diferentes métodos de construcción de paredes. Diferentes áreas del país tendrán diferentes códigos y requisitos. Y todos tienen sus propios objetivos personales a los que apuntan con cualquier proyecto de construcción. Sumérjase en nuestra Guía definitiva sobre aislamiento aquí (enlace).

Materiales de construcción para la construcción de muros energéticamente eficientes

La eficiencia energética de los materiales de construcción utilizados para la construcción de muros depende en gran medida de los materiales de aislamiento utilizados dentro de los muros. Pero, como ya he señalado, diferentes productos de aislamiento se adaptan a diferentes tipos de paredes.

Otro factor que Ahorrador de energía señala es que en la mayoría de los climas, ahorrará energía (y dinero) al instalar una combinación de revestimiento aislante y aislamiento de cavidades en las paredes. También recomiendan productos que brindan soporte estructural y aislamiento combinados, como SIP, y productos de mampostería como ICF.

Bloques de hormigón/CMU

Las unidades de mampostería de hormigón (CMU, por sus siglas en inglés) se fabrican en tamaños estándar y se usan comúnmente para construir muros. Generalmente tienen dos o tres espacios huecos llamados celdas, que están separados por secciones de concreto llamadas almas.

Algunos bloques de hormigón parecen bloques de hormigón, pero no son tan fuertes y no son adecuados para la construcción de paredes de casas.

Cuando construimos las paredes de las casas con bloques de hormigón, colocamos los bloques en mortero para que cada hilada de bloques se una con la siguiente. El mortero que utilizamos es una mezcla de cemento, arena y agua, a veces con un poco de cal. Las cantidades son muy específicas y se utiliza una mezcla de resistencia relativamente alta para las paredes exteriores y de carga de las casas.

Las opciones más comunes para el acabado de paredes exteriores de bloques de hormigón son el estuco y el yeso, los cuales son mezclas de cemento.

La gente ha estado construyendo casas con bloques de hormigón durante mucho tiempo. Las paredes de bloques de hormigón son rentables, duraderas y resistentes al fuego. Pero no son geniales cuando se trata de aislamiento térmico.

El valor R de una pared de bloques de concreto de 8 pulgadas sin aislamiento está entre R-1.1 y R-2.5. Aislar la cavidad aumentará radicalmente el valor R.

Además, el hormigón tiene un alto impacto ambiental, ya que se requieren muchos recursos para los materiales y los costos de transporte son altos. El hecho de que se haga bajo condiciones de alta temperatura y presión se suma al impacto ambiental.

Aislamiento de paredes de bloques de hormigón

Las opciones para aislar paredes de bloques de concreto incluyen espuma inyectada, espuma en aerosol, productos de relleno suelto y tableros de espuma. El producto que use determinará el valor R de la pared terminada.

Alternativamente, puede usar bloques de concreto que incorporen aislamiento.

Por ejemplo, hay un especialista sistema de aislamiento de bloques de hormigón (CBIS) que incorpora unidades de mampostería de hormigón especialmente diseñadas e insertos moldeados individualmente que proporcionan aislamiento. Algunas tienen una fachada decorativa.

También hay insertos para bloques de hormigón de tamaño estándar.

No tengo experiencia personal en el uso de estos bloques y no puedo comparar precios o valores R. Pero el fabricante sostiene que un sistema de muro construido con este sistema tendrá valores R mucho más altos que la mampostería convencional. Los productos también han sido autorizados por código para su uso en construcciones de mampostería reforzada con lechada.

Las unidades de aislamiento de bloques de hormigón (CBIU) son otro tipo especial de bloque de hormigón que muchos contratistas utilizan para proporcionar valores R de hasta R-22.

También son rentables porque se fabrican con una cara acabada. Esto reduce la necesidad de revestimiento de paneles de yeso o un acabado de pintura dentro de la casa. También se dice que son más ecológicos que otros bloques de hormigón.

Ladrillos

Los ladrillos son más pequeños que los bloques, pero igualmente adecuados para la construcción de paredes de casas. Se colocan de la misma manera, usando mortero para que cada hilada se una con la siguiente.

Los ladrillos más comunes son macizos o tienen tres agujeros, en cuyo caso se les conoce como ladrillos alveolares.

Las empresas fabrican ladrillos de arcilla u hormigón. Hay más opciones cuando se construye con ladrillos de arcilla, incluidos los ladrillos de revestimiento que tienen una superficie bien acabada que no tiene que cubrirse con un estuco de cemento o un acabado de yeso antes de pintarlo. La arcilla también es más ecológica que el hormigón.

Al igual que las paredes de bloques de concreto, puede aislar las paredes de ladrillo con varios productos, incluida la espuma que se rocía en la cavidad. El tamaño de la cavidad y el producto utilizado determinarán el valor R de las paredes.

Madera

La omnipresente casa americana con estructura de madera está construida con madera. Pero esto no significa que el revestimiento de la pared sea necesariamente de madera. También tiene la opción de elegir el material de aislamiento que se intercala entre los materiales de revestimiento interior y exterior.

Dimensiones de la madera

La primera especificación para las paredes de madera es la madera que usa para el marco de madera, o más específicamente, los montantes. La elección común es entre 2 × 4 pulgadas o 2 × 6 pulgadas.

La madera tiene un valor R de alrededor de 2,5 por pulgada. Pero cuando compara un marco de 2 × 4 con uno de 2 × 6 pulgadas, no hay diferencia en términos de la forma en que se construyen las paredes. En última instancia, las cualidades del aislamiento determinarán la eficiencia energética.

Espárragos 2×4

Los postes de madera de 2 × 4 pulgadas son el estándar tradicional.

Una regla general de Energy Saver es que puede instalar celulosa de cavidad o aislamiento fibroso de hasta R-15 en paredes de 2×4. El valor R puede ser mayor si usa espuma u otros sistemas de aislamiento avanzados.

2×6 tachuelas

Los postes de 2 × 6 pulgadas se consideran una actualización de los postes de 2 × 4, pero también son más caros. Son más pesados ​​y necesitarás mucho más aislamiento en términos de volumen. Debido a que el espacio de la cavidad es más grande, significa que obtiene una casa con más aislamiento. También necesitará aproximadamente el doble de placas de pared.

La recomendación de Energy Saver es instalar aislamiento hasta R-21 en paredes de 2×6.

La pregunta es, ¿vale la pena el costo adicional? La respuesta: depende de qué tan frío haga en tu parte del mundo y cuánto tiempo permanezca frío. Si vive en Florida como yo, o en cualquier otra área de clima cálido, no necesita aislamiento adicional en las paredes para que la casa sea eficiente en términos de energía.

Posible recuperación de la inversión en 2 × 6 frente a 2 × 4

Científicos de la Universidad de Illinois han ideado un método para medir los requisitos de aislamiento. Conocido como el «método de grado-día», se basa en datos suministrados por el Servicio Meteorológico Nacional.

Un grado día de calefacción es el número de grados (no días) que la temperatura promedio en un día está por debajo de los 65 °F (18 °C). Cuando tu interior está a esta temperatura, no necesitas calefacción ni refrigeración. Pero calculan que si tiene más de 5.750 grados día en un año, tendrá sentido económico pensar en usar paredes exteriores de 2×6.

Fort Myers, donde se encuentra nuestra primera renovación de viviendas con energía solar neta cero, tiene un promedio de 99 días al año en los que la temperatura supera los 90 °F (32,2 °C). También se ubica en la mitad superior de las 50 ciudades más calurosas de los EE. UU. Entonces, si decido construir una casa con estructura de madera en esta área, me apegaré a los montantes de 2×4 que pueden acomodar más que suficiente aislamiento para mantener una casa fresca.

Paredes exteriores y revestimientos

La mayoría de las casas con estructura de madera se construyen con dos capas en el exterior. El primero suele ser madera contrachapada, el revestimiento tradicional que se utiliza para las casas con estructura de madera, o tableros de virutas orientadas (OSB). OSB es una madera de ingeniería muy densa destinada a proyectos estructurales. Resiste la humedad y la mayoría de las condiciones climáticas.

Ambos materiales ofrecen un buen equilibrio entre eficiencia energética, rendimiento estructural y asequibilidad. También son fáciles de aislar para valores R altos.

Más barato que la madera contrachapada, OSB tiene un acabado texturizado, por lo que generalmente se termina con algún tipo de revestimiento o revestimiento, en lugar de pintura. Esto incluye tablones o paneles de madera, PVC, vinilo y fibrocemento. OSB también se puede enyesar o enlucir con estuco. Las mismas opciones se aplican a la madera contrachapada.

Los valores R de OSB y madera contrachapada son muy similares. Por ejemplo, ambos tienen un valor R de 0,62 para tableros de una pulgada de espesor. Del mismo modo, el revestimiento no agrega mucho aislamiento a los sistemas de paredes, por lo que no tendrá un impacto en el valor R de sus paredes. Una excepción es el revestimiento de vinilo aislado.

En general, lo que importa es el aislamiento entre la capa de madera contrachapada o OSB y el panel de yeso interno (por lo general, la placa de yeso).

Aislamiento

Hay varios tipos de aislamiento que son adecuados para casas con estructura de madera, que incluyen:

• Fibra de vidrio que se instala en bloques o se sopla. Esta es la opción menos costosa.
• Celulosa que se sopla en la cavidad.
• Espuma, que también se introduce en la cavidad, pero se expande después de rociarla.

Aunque los contratistas no siempre aíslan las paredes interiores, no hay duda de que aislar las paredes interiores tiene ventajas. También es esencial para las paredes entre la casa y el garaje, así como para otras áreas adjuntas.

Las paredes internas aislantes:

• Amortiguar el sonido (aunque no será insonorizado)
• Mejorar el control de la humedad
• Mejorar la eficiencia energética

OVE

La ingeniería de valor óptimo (OVE, por sus siglas en inglés) es un método de construcción de muros que usa madera, pero solo donde es más efectivo. Esto reduce el costo y ahorra espacio para el aislamiento.

Su nombre es una pista del hecho de que los edificios están diseñados. Se debe determinar que la cantidad de madera especificada sea estructuralmente sólida utilizando pruebas de campo y de laboratorio. También es esencial que los constructores tengan experiencia en el uso de este método.

Los valores R estarán determinados por el aislamiento utilizado en las paredes.

CIF

Las formas de concreto aislado (ICF) son relativamente nuevas pero son populares entre los contratistas que reconocen el valor de calificar para créditos de energía y otras calificaciones. Se estima que las casas construidas con ICF en comparación con las estructuras de madera regulares solo cuestan alrededor de un 3% más.

Las paredes exteriores están compuestas por dos capas de tablero de espuma plástica extruida o poliestireno expandido (EPS), una que se encuentra en el interior de la casa y otra en el exterior. Estos crean un tipo de encofrado para un centro de concreto reforzado con acero que tiene entre dos y seis pulgadas de espesor.

Por lo general, debido a que no se producen puentes térmicos, las paredes ICF tienen un valor R de 22 o superior.

Las casas construidas con ICF son extremadamente fuertes y están bien aisladas. Por lo general, excederán los requisitos del código para áreas que son propensas a tornados o huracanes, como Florida.

SCIP

Paneles aislantes prefabricados de hormigón estructural 3D (SCIP) fueron inventados por Victor P. Weisman, un hombre de California que obtuvo una patente mundial en 1967.

Fabricados con material 100 % reciclado, cumplen con los requisitos LEED Platinum. La estructura consta de un núcleo de poliestireno expandido rígido superaislado intercalado entre dos láminas de ingeniería de malla de alambre soldada con acero calibre 11.

Mejor aún, se dice que los SCIP son uno de los materiales de construcción más fuertes disponibles para la construcción de muros. Y cumplen con un montón de códigos, incluidos los establecidos por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares.

Los paneles se entregan al sitio de construcción con la espuma y la malla de alambre galvanizado atados con armaduras de alambre de acero. Luego se recubren en el sitio con concreto lanzado, una mezcla de concreto muy fuerte que se rocía en ambos lados.

Un método común utilizado para piscinas in situ, el hormigón proyectado es mucho más ligero que el hormigón y se dice que reduce el peso de los edificios de hormigón en un 50 por ciento. Esto los hace populares en áreas donde los terremotos y los fuertes vientos son comunes, incluida Nueva Zelanda. Esto podría hacerlos adecuados para áreas como Florida, que experimenta huracanes frecuentes.

Los paneles se han denominado «material de construcción resistente a los desastres» porque se sabe que las casas construidas con SCIP han sobrevivido a varios desastres naturales, incluidos huracanes, inundaciones, terremotos, tsunamis… ¡e incendios!

Los SCIP son ecológicos y se sabe que reducen los costos de HVAC al mantener la pérdida térmica al mínimo, haciéndolos energéticamente eficientes. La construcción es simple y no requiere mucha mano de obra.

Las empresas que fabrican SCIP ofrecen un núcleo de poliestireno opcional que mejora el valor R de los paneles entre un 10 % y un 12 %. También está disponible un núcleo de poliiso. Cualquier núcleo es, por supuesto, el aislamiento que finalmente determinará la eficiencia energética de los paneles.

Un SCIP de 2,5 pulgadas de espesor con un núcleo de poliestireno tendrá un valor R de aproximadamente 11. Un núcleo de poliiso del mismo espesor alcanzará R-21.

SORBO

Los paneles con aislamiento estructural (SIP, por sus siglas en inglés) son paneles sostenibles, de bajo consumo y duraderos que se pueden utilizar para la estructura de las casas. Los SIP proporcionan un material de alto rendimiento que es resistente y relativamente económico.

Los paneles pueden estar hechos de madera contrachapada u OSB laminado en un tablero de espuma de 4 a 8 pulgadas de espesor. También se pueden fabricar con un núcleo de espuma aislante intercalado entre dos láminas de OSB.

La construcción es considerablemente más rápida que los métodos convencionales de estructura de madera y la construcción OVE. También es un método relativamente simple que deja pocas posibilidades de errores, lo que da como resultado una construcción de alta calidad.

Un panel SIP de poliuretano de 5½ pulgadas de espesor tiene un valor R de 42. Esa es una calificación similar a los SCIP.

estructura de acero

Los marcos de acero son un método relativamente nuevo para la construcción de paredes. Aparte de los montantes, la estructura de acero utiliza los mismos principios que la construcción con estructura de madera, incluido el revestimiento, el aislamiento y el revestimiento (ver Madera, arriba).

El acero tiene valor R cero. Entonces, el valor R de las paredes terminadas será similar, pero un poco más bajo, ya que la madera tiene un valor R de alrededor de 2,5 por pulgada.

Se estima que las casas con estructura de acero cuestan un 15 por ciento más que las casas tradicionales con estructura de madera.

Conclusión

Existe una variedad sorprendentemente amplia de métodos de construcción de paredes, algunos de los cuales incorporan aislamiento para hacerlos más eficientes energéticamente. Los métodos de construcción más tradicionales se basan en la adición de material aislante al núcleo o la cavidad de la pared para que sean energéticamente eficientes.

En última instancia, al evaluar qué tipo de pared funcionará mejor para su estructura energéticamente eficiente, debe sopesar los beneficios de los materiales en términos de facilidad y velocidad de uso, así como el costo. Cuando el aislamiento es un material adicional, debe sopesar los beneficios, incluidos los valores R de los diferentes tipos, así como también cuál es el mejor para su método de construcción y clima.

Es una decisión difícil para cualquiera que no tenga experiencia en construcción. Sin embargo, con suerte, este artículo lo ayudará a comprender los diversos problemas. Como mínimo, es útil saber qué preguntas hacerle a su contratista antes de comenzar a construir.

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