Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Iban Jaén R. Carrascal, Arquitecto, Proyecto de arquitectura y director de obra
- Javier Durán Escribano, Director, Asesoramiento energético y cálculo de las instalaciones, E. R. Elia-Solar
Resumen
La inercia térmica es uno de los elementos fundamentales de la arquitectura pasiva y ha estado presente como regulador térmico en los edificios desde que el humano construye, por lo que resulta sorprendente que, en el contexto actual, donde la eficiencia energética es imprescindible y se consolida el objetivo de construir edificios de energía casi nula, no esté en el centro del debate y de las propuestas arquitectónicas. Este edificio pretende reivindicar la inercia térmica como elemento fundamental del diseño de un edificio de consumo de energía casi nulo, considerándola pieza fundamental de la instalación de climatización, apoyada por sistemas pasivos, a los que se da prioridad frente a la maquinaria, y el uso de energías locales. Esto, unido a la apuesta por una tecnología sencilla, que facilita al máximo el mantenimiento, y a la flexibilidad para adaptarse a nuevos usos, pretende demostrar que es posible y económico construir un edificio público sostenible y adaptado al usuario final, frente a los excesos de nuestro pasado reciente en la construcción de edificios públicos en el medio rural.
Generación del proyecto y objetivos
El edificio responde a la voluntad de la Unión Europea para desarrollar el medio rural desde la sostenibilidad, a través del programa LEADER, financiando equipamientos innovadores que desarrollen el tejido productivo y dinamicen la economía rural. En este caso, el Ayuntamiento de Cebreros, con la financiación del grupo de acción local Fundación Asocio de Ávila, promueve un vivero de empresas agroalimentarias que acoge a pequeños productores de la comarca en un espacio que les permite cooperar y formarse, a la vez que exponen sus productos a los turistas en eventos donde pueden degustarlos y comprarlos.
En este contexto, el diseño es el resultado de un proyecto ecológico integral, siendo sus principales objetivos:
- Integrarse en el ecosistema, responder a las condiciones socioculturales de la comarca y ser referente de la agroeconomía local.
- Integrarse en el centro urbano de Cebreros, conectando física y visualmente los dos principales edificios públicos del pueblo, enriqueciendo la escena urbana por medio de su uso y actividad.
- Reducir el consumo energético a más del 50% de un edificio convencional, cubriendo la mayor parte de la demanda por medios pasivos y con energías locales.
- Evitar instalar un equipo de refrigeración mecánica, combinando la inercia térmica con sistemas de ventilación a través de la galería bioclimática y la refrigeración nocturna.
- Priorizar la facilidad de mantenimiento para que se pueda realizar por mano de obra no especializada y no cargar así al ayuntamiento con excesivos gastos. Renunciar a incorporar tecnología compleja y costosa que pudiese complicar el mantenimiento, ya que este debe ser sencillo y acorde con los recursos tecnológicos de la comarca.
- Diseñar un edificio flexible, que pueda albergar diferentes tipos de actividades, con las instalaciones accesibles para facilitar las modificaciones y con posibilidad de adaptación a diferentes usos.
- Limitar su coste de construcción a 850€/m2.
Metodología
La metodología empleada para el diseño del edificio se basa en los trabajos de ECÓMETRO, proyectando el edificio desde un espacio vectorial de 4 dimensiones: Tiempo, Ecosistema Local, Contexto Sociocultural y Economía Comarcal.
Estrategias del Proyecto
La comarca de Cebreros tiene un clima mesetario similar al de Madrid, dispone de una gran reserva de agua, es potencialmente productora de biomasa y la opción de captación de energía solar es alta. Su subsuelo tiene el nivel freático entorno a la cota -3,5 m, lo que permite aprovechar el terreno como enfriador del aire en verano y pre-calentador en invierno.
El uso previsto del edificio es determinante en el diseño del mismo y de sus instalaciones. Se prevé un uso discontinuo, con eventos los fines de semana y el edificio vacío en días de diario, salvo usos esporádicos. Por ello se necesita un edificio que no tenga grandes oscilaciones térmicas, que utilice la inercia térmica como regulador, evitando que se enfríe o se sobrecaliente. Como apoyo a la inercia, se proyecta una envolvente muy aislada y protegida, que evita excesivas pérdidas de calor en invierno y ganancias en verano y el uso de energías locales (captación solar y ventilación) para calentar o refrigerar el edificio cuando está vacío, evitando así los grandes cambios de temperatura. La climatización por aire, partiendo de un edificio templado, permite alcanzar rápidamente la temperatura de confort cuando el edificio se comienza a utilizar, o en caso de un uso esporádico o no previsto.
Reducción de la demanda térmica
La Demanda Térmica se reduce por dos canales: minorando la Transmitancia general del edificio y rebajando los picos de consumo por climatización a través de la Alta Inercia Térmica del edificio. Para la cuantificación de la Transmitancia partimos del UG del edificio modelo siguiendo los criterios del CTE 2013 y lo comparamos con el UG del edificio construido. Esta relación nos permite certificar el % en la reducción de la Transmitancia que es pareja a la de la Demanda Térmica.
En función de estos datos obtenemos una reducción en la Transmitancia del 35%.
Si no se contemplan las cargas térmicas internas, variables en función del uso, y siguiendo la T de confort fijada por el RITE, la Demanda Térmica para calefacción del edificio construido se minora en función de la reducción de la transmitancia y de la amortiguación de los picos producidos por la bajada de la T exterior. Uniendo estos dos factores, la reducción de la DT oscila en torno al 40% de la del modelo que cumple con las condiciones del CTE 2013. Si a esto le añadimos la captación pasiva de energía solar, el objetivo de ahorro energético está conseguido.
Basándose en la Inercia Térmica del edificio y la ventilación desde la planta baja a la segunda, complementándolas con inyección nocturna de aire refrigerado a 18ºC por la galería bioclimática, la instalación de enfriamiento mecánica no es necesaria. Las principales estrategias para lograr una reducción de la demanda térmica son: cierre de la envolvente del edificio con aislamiento continuo y de gran espesor, aislamiento de fachadas con sistema SATE de 12 cm de espesor eliminando puentes térmicos, instalación de carpinterías eficientes de aluminio RPT con cámaras de 15mm y vidrios bajo emisivos, protección solar en fachadas mediante aleros y celosías móviles, espacios colchón para favorecer el efecto invernadero y persianas con lamas térmicas para limitar las pérdidas a través de los huecos y el exceso de captación solar en verano.
Aportación de la inercia térmica en la climatización
La Inercia Térmica actúa como reservorio térmico del edificio, de manera que cede calor cuando el edificio se enfría y lo acumula cuando el edificio se calienta. Este efecto genera una reducción de la demanda térmica en sus puntos máximo y mínimo. Este ciclo de acumulación/cesión de calor es lo que reduce la necesidad de aporte térmico externo, potenciando la eficiencia energética de la instalación de climatización.
Para potenciar al máximo la interacción entre la inercia térmica y la climatización, toda la estructura del edificio, formada por muros de carga de ladrillo y losas de hormigón armado, queda vista al interior y protegida del exterior por el aislamiento continuo. Para favorecer la ventilación, las plantas baja y primera están conectadas por un hueco central rematado con un lucernario practicable y todas las plantas están conectadas por el hueco de la escalera que, a su vez, tiene una rejilla móvil en la zona superior. Esta configuración favorece la ventilación cruzada y el efecto chimenea, que se combina con la ventilación nocturna por la apertura automática de varios montantes en fachadas enfrentadas, para refrigerar las grandes masas de inercia térmica en verano y permitir que absorban el calor del aire durante el día. La climatización utiliza inyección periférica de aire caliente / fresco que sale al exterior por sobrepresión.
Uso de energías locales
Los huecos exteriores se convierten en captadores pasivos de energía solar térmica. Durante el invierno, las persianas motorizadas instaladas en todas las carpinterías, controladas por un sistema domótico doméstico, se abren cuando reciben la radiación solar permitiendo que ésta entre en el edificio y se caliente el aire, almacenándose el calor en los elementos constructivos. Cuando el sol deja de incidir en las fachadas, las persianas se cierran para evitar la pérdida de calor. Durante los meses cálidos, las persianas se mantienen cerradas mientras el edificio no está en uso lo que evita que se sobrecaliente a través de los huecos. Además, se han instalado celosías móviles en la fachada suroeste que evitan la Captación Pasiva Solar (CPS) en verano, pero la permiten en invierno, logrando así un aprovechamiento eficiente de la Radiación Solar (RS) en función del uso y la estación del año. La superficie acristalada capaz de introducir energía solar térmica en el edificio es de 16,64m2, lo que se traduce en kWh por CPS en función de la Radiación Solar (RS) sobre un plano vertical y orientado al SO, donde los meses de verano se protege el hueco con la celosía móvil.
Para el aprovechamiento pasivo de la energía geotérmica, y dado que el nivel freático está sobre la cota -3,5 m, el aire exterior para climatización y renovación se hace pasar por una galería bioclimática instalada bajo la solera del sótano. Esto nos permite climatizar el edificio en invierno con aire a 30ºC partiendo de una T inicial próxima a los 11ºC, y en verano refrigerar directamente con aire exterior a una T próxima a los 18ºC, sin necesidad de tratamiento térmico. Para refrigeración del edificio en verano, se inyecta aire fresco nocturno que, apoyándose en la inercia térmica del edificio y la regulación diurna de la radiación solar, permite mantener el edificio en la zona de confort. Para el aporte energético que se precisa para ACS y calefacción, se dispone de una caldera de biomasa con un rendimiento >85%. Para el consumo eléctrico se utiliza la Red General que recibe electricidad de una Central Hidráulica instalada en el propio municipio, al pie del rio Alberche.
Facilidad de mantenimiento y flexibilidad en el diseño
Se ha apostado por tecnologías sencillas y fáciles de utilizar por el usuario final en las instalaciones y sus sistemas de control, frente a tecnologías complejas que pudieran requerir personal especializado que la comarca no aporta. El edificio se ha diseñado para facilitar al máximo las labores de conservación y mantenimiento, distribuyendo las instalaciones por cinco patinillos verticales, registrables en todas las plantas, sobre falsos techos de madera permeables y registrables, y en cámaras situadas entre los muros de carga y la zona de productores, donde las instalaciones discurren horizontalmente, vistas tras las superficies de madera. En cuanto a la limpieza, todas las superficies acristaladas, incluso el lucernario, son sencillas de limpiar desde superficies accesibles y seguras, como galerías y patios. El resultado da una utilización sencilla, basada en maniobras básicas, dando importancia a los periodos de tiempo necesarios para que el edificio se adapte al cambio de programación.
El edificio tiene una estructura contundente, de hormigón y ladrillo, que permite dejar la mayoría del espacio diáfano para poderlo distribuir fácilmente con sistemas de tabiquería ligera a base de placas de yeso laminado o paneles de madera. Esto, unido a la facilidad para modificar las instalaciones que se ha descrito anteriormente, tiene como resultado un edificio que se adapta de manera muy sencilla a diferentes actividades dentro de su uso actual, y a futuros usos distintos si fuese necesario.
Coste económico
El coste final del edificio ha sido de 811 €/m2 construido, considerando el precio sin IVA, cantidad que resulta económica si consideramos que es un edificio de pública concurrencia, que incluye un derribo y la construcción de un sótano entre medianeras y tiene ascensor.
Conclusiones
El edificio permite comprobar que la sostenibilidad es el camino para:
- Insertar un edificio en su ecosistema sin necesidad de provocar alteraciones significativas e integrarlo en el entorno sociocultural cuando el diseño parte de las claves locales.
- Aportar, en función de su impacto, un elemento capaz de sostener la economía local.
- Implicando a técnicos locales en su mantenimiento y sirviendo de escaparate para la industria agroalimentaria de la comarca, se revitaliza el tejido social y la economía.
- Ubicar en ese entorno un edificio con consumo energético básicamente local, sirve de estímulo para que el vecindario reconozca un potencial desarrollo de sus reservas energéticas renovables, tanto para uso propio como para su exportación al amplio mercado que ofrecen Ávila y Madrid.
- Demuestra, no solo que la construcción de edificios sostenibles no es necesariamente más cara que la construcción de un edificio convencional, sino que, partiendo de un buen diseño, se puede construir un edificio incluso más económico, con menos costes de mantenimiento y sustanciales ahorros de energía, que además sea flexible para facilitar su amortización con cambios de uso.
- La inercia térmica y las estrategias pasivas son elementos fundamentales en la construcción edificios de energía casi nulos, más aún actuando en climas templados y en entornos con materiales tradicionales con alta inercia como España.
Reconocimientos
Al Ayuntamiento de Cebreros y a la Fundación Asocio de Ávila por crear un proyecto innovador y colaborar en diseñar un edificio sostenible. A Jose Ignacio Ramos Morais y Juan Antonio Jiménez por su trabajo como directores de obra. A Fernando Álvarez Moreno, como ingeniero proyectista de las instalaciones del edificio y la dirección de su montaje.