Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Resumen Proyecto
Se presenta el desarrollo conceptual en fase de Proyecto y posterior ejecución de obra de una promoción de vivienda pública a gran escala, tanto por número de viviendas como por tipología constructiva en altura, desarrollada como edificio de consumo casi nulo. La promoción total es de 361 viviendas, repartidas en dos bloques, el A objeto del presente estudio con 171 viviendas, y el B con 190.Se analizan los consumos teóricos a nivel de proyecto, desarrollando alternativas que posibilitan adaptar la construcción a estándares de consumo casi nulo durante la fase útil de la edificación, optimizando las inversiones económicas iniciales y trasladándolas a beneficios para los futuros habitantes de las viviendas.
Memoria descriptiva
La sociedad Pública “Vivienda y Suelo de Euskadi, S.A.”, Visesa, promotora de vivienda protegida, trabaja cada día para ser referencia no sólo en la creación y edificación de vivienda, sino además hacerlo desde un punto de vista innovador y sostenible que cuide el medioambiente y en particular al ciudadano desde cualquier ángulo y perspectiva. En esta línea, Visesa es consciente de que el sector de la edificación es clave en el cumplimiento de los objetivos de emisiones de gases de efecto invernadero de la unión Europea, y sabedora de que las directivas de eficiencia energética en edificación marcan objetivos claros en este aspecto, exigiendo diseño de nuevos edificios de energía “casi nula” a partir de 2020. Adelantándose a dicho objetivo, e intentando hacer de tractor en el mercado, se desarrolla esta promoción objeto de estudio, con una construcción a gran escala y bajo estándares passivhaus.
Agentes del Proyecto
- Promotor: VISESA: Vivienda y Suelo de Euskadi, S.A
- Proyectistas: VArquitectos; Germán Velázquez Arteaga, Sara Velázquez Arizmendi, Silvia Mingarro Cuartero, Velázquez, Germán Velázquez Arizmendi.
- Dirección Obra: VArquitectos; aparejador: Hugo Lapeña.
- Otros Técnicos Intervinientes: JG Ingenierios, FHECOR Ingenieros Consultores.
Antecedentes
El proyecto objeto de estudio, empieza desarrollarse a nivel constructivo en el año 2012, cuando desde Visesa se decide apostar por innovar en la eficiencia energética de esta promoción y se convoca licitación pública, para la contratación de equipo facultativo que desarrolle la redacción del proyecto y la posterior dirección de obra de 361 viviendas. La licitación plantea de partida el objetivo de proyectar un edificio energéticamente optimizado, valorándose mejoras propuestas para conseguir este objetivo.
Si bien el proyecto en sus inicios se planteó como un edificio eficiente, con generación mediante una central de distrito. Dicha central de distrito no llegó a materializarse urbanísticamente, por lo que para poder seguir ofreciendo unas viviendas eficientes se planteó adaptar al estándar Passive House el proyecto. Se desarrolla un estudio de viabilidad y tras comprobar teóricamente las ventajas se decide trabajar para poder contar con un proyecto certificable.
Ha supuesto un reto por varios motivos; en primer lugar, por el propio tamaño del edificio, en este caso un bloque con 171 viviendas, 108 VPO y 63VS. Por otro lado, su altura, hace que sea el edificio Passive House más alto del mundo. Y por último, el que sean viviendas de protección oficial, e incluso 63 de ellas sean sociales en régimen de alquiler, hacen que cobre todo el sentido el esfuerzo por realizar un edificio de consumo casi nulo, para los gastos derivados de vivir en el mismo sean lo más acotados posibles.
Descripción del Proyecto
Las 361 viviendas de la subzona RE 1 se reparten en tres parcelas y dos bloques independientes por encima de su cota de rasante. El bloque objeto de este artículo se sitúa en la parcela RE 1-A1 torre de B+27 con 108 viviendas protegidas, y su prolongación en la parcela RE1-A2 de B+9 con 63 viviendas sociales; el segundo bloque RE 1-B de B+20 y B+9 alberga 190 viviendas tasadas.
La planta sótano, con uso de aparcamiento y de trasteros, se propone común a ambos bloques.
Viviendas VPO: El programa de 108 viviendas, se resuelve con 1 núcleo de comunicación vertical y dos escaleras A y B necesarias para la evacuación. Se distribuyen 5 viviendas por planta.
Viviendas VS: El programa de 63 viviendas, se resuelve con 2 núcleos de comunicación verticales y unas escaleras para la evacuación por núcleo.
Memoria constructiva
La edificación propuesta consta de 361 viviendas, repartidas en dos bloques, el A objeto de este artículo, con 171 viviendas, y el B con 190.
El Bloque A, define un bloque lineal, con orientación E-O, con una altura de 9 plantas sobre la baja, en el portal de las viviendas tasadas, convirtiéndose en una esbelta torre de 20 alturas el portal extremo de viviendas sociales.
Sustentación del Edificio: Cimentaciones
Se plantea una cimentación a base de zapatas aisladas apoyadas en el terreno firme que garantice no se produzcan asientos diferenciales, con los núcleos de las dos torres mediante losa continua de cimentación.
Perimetralmente se dispone un muro que en sus dos primeros niveles se realiza “in situ” para reducir al mínimo las juntas de hormigonado ya que existe el riesgo de inundabilidad. Estos muros quedan ocultos por los rellenos de la urbanización, excepto en tramos de unos 20 metros en la zona sur, coincidiendo con unas escaleras allí situadas.
Se proyecta una losa armada de hormigón in situ HA 30 sobre manta de bentonita de sodio y presolera de HA-20 de 6cms. La solera de hormigón armado está anclada a los muros del sótano y pilares. Se cuenta con bombeo y arquetas de recogida independientes para esas aguas y para las del drenaje exterior.
Sistema Estructural
Estructura de hormigón armado, con forjados de prelosas que, en los pisos, incorporan una capa de hormigón aligerado que cumple una función de aislamiento además de permitir empotrar la instalación eléctrica obviando el problema de los falsos techos imposibles por la falta de altura.
Para soportar los esfuerzos de viento se cuenta con núcleos de dos pantallas en “U” para las torres que engloban escaleras y ascensores, mientras que en los cuerpos de menor altura se utilizan las pantallas de ascensor unidas a los pilares circundantes. Se tiene en cuenta la necesidad de prever anclajes para soportar la fachada, sobre todo a partir del nivel 10, especialmente.
Para la última planta se prolonga el entramado de estructura, en hormigón de los pilares y pantallas y las vigas que los unen se plantean metálicas.
Sistemas de Envolventes y Acabados
Carpintería Exterior + vidrios (Conjunto de Carpintería)
El elevado requisito acústico de hasta 41dBA a tráfico en las esquinas y de hasta 36 dBA a tráfico en la gran mayoría del resto de fachadas expuestas a ruido de tráfico se recomienda adoptar una solución de carpintería de altas prestaciones acústicas y sin caja de persiana para evitar transmisiones indeseadas. Se proponen carpinterías pvc, con rotura de puente térmico y cumpliendo una transmitancia térmica del marco Uhm <0.85 w/m²k para su certificación como carpintería PASSIVE HAUS. Acristalamiento mediante triple vidrio con doble cámara. Se añade un store interior, independiente como elemento de control solar registrable por el interior. Se minimiza el número de tipos de ventanas, tanto por facilidad de ejecución como por razones compositivas de la fachada.
Cerramientos
La fachada se resuelve a base de una piel “plegada” de chapa con distintos matices que permite integrar en una trama vertical los huecos de las viviendas y los tendederos, envolviendo todo el edificio incluía la cubierta.
Fachada
El cerramiento de las viviendas se resuelve con fachada ventilada terminada en composite de aluminio un núcleo central mineral cuya clase al fuego es B, s1-d0+ aislante de lana de roca (8cm) + raseo de mortero hidrófugo 1.5cm sobre media asta de LP y guarnecido de yeso de 1cm por el interior; separado de la fábrica se coloca el trasdosado autoportante de cartón-yeso con aislamiento de lana de roca (5 cm.) con paravapor.
Los tendederos se integran en el conjunto como retranqueos interiores cuya fachada al exterior es el mismo “hueco“ sin carpintería similar a la del resto de la volumetría y hacia el interior se propone una fachada de S.AT.E con aislamiento exterior de 8cm y raseo de mortero hidrófugo 1.5cm sobre media asta de LP y guarnecido de yeso de 1cm por el interior; separado de la fábrica se coloca el trasdosado autoportante de cartón-yeso con aislamiento de lana de roca (5 cm.) con paravapor.
Revestimientos
En la fachada el acristalamiento de los huecos se sitúa en el plano interior de la misma anclada al premarco. Esta posición permite pasar el aislamiento exterior por delante de la carpintería y mejorar las condiciones térmicas.
Sistemas de Acondicionamiento e Instalaciones
Calefacción
Generación de Agua caliente para Calefacción y Agua caliente sanitaria mediante calderas de condensación a gas natural y equipos de microcogeneración ubicados en sala de calderas en sótano y distribución por edificio, y posterior módulo individual de generación instantánea y lectura de consumos. Por otro lado, y dado que se prevé que las viviendas no tengan la calefacción en el mismo horario de funcionamiento, se ha previsto bombas de secundario con variador de frecuencia, que ajustan el caudal bombeado a la necesidad térmica de los edificios en cada momento. Esta estrategia, hace que el sistema de calefacción alcance unas cotas de rendimiento superiores a cualquier sistema de calefacción convencional. La distribución de agua caliente de consumo y de calefacción a dos tubos reduce además, las pérdidas por distribución a la mitad.
Ventilación
Para la ventilación de las viviendas se hará circular el aire desde los locales secos hasta los húmedos. Los salones y dormitorios disponen de aperturas de admisión mediante red de aportación conducida. Los aseos y cocinas disponen de aperturas de extracción, conectadas a red de extracción. En cuarto húmedo se coloca un recuperador de energía de alta eficiencia cuya aportación se resuelve desde fachada y la expulsión se conduce con conductos verticales hasta cubierta. Cada cocina dispone además de un conducto para salida de humos de campana extractora.
Aislamientos
Las fachadas cuentan con dos tipos de aislamiento:
La fachada tiene 8cm de aislante de lana de roca colocado por el exterior de la fábrica y 5cm de lana de roca, densidad 40kg/m3, resistividad al flujo del aire, r ≥ 5kPa.s/m² y paravapor entre la subestructura metálica del trasdosado interior. El aislante exterior pasa continuo por los frentes de forjado evitando los posibles puentes térmicos, además los pilares se recubren con los 5cm de lana de roca en todo su perímetro. Los tendederos se integran en el conjunto como retranqueos interiores cuya fachada al exterior se propone con aislamiento exterior de 8cm acabado tipo S.A.T.E.
En medianeras con viviendas o zonas comunes se colocan 5+3 cm de lana de roca en trasdosados.
Los forjados de todas las viviendas son prelosas de hormigón que incluyen 2cm de aislante árido de arlita expandida por su cara inferior. Esto nos permite evitar el puente térmico en las zonas de tendederos, además de mejorar las condiciones acústicas y térmicas de las viviendas. Para el forjado de las viviendas de planta primera que están en contacto con las zonas de acceso y espacios no calefactados se suplementa el aislante en 5+5cm de lana de roca por la cara inferior del forjado de planta primera. En cubierta también se colocan 5+5cm de aislamiento de poliuretano extruido entre geotextiles.
Para resolver el puente térmico de las terrazas-tendederos en las plantas tipo se colocan sobre el forjado 5cm de aislante de poliestireno extrusionado en toda la superficie del suelo de la terraza y 6 cm de S.A.T.E. de lana de roca para posterior aplicación de acabado continuo 1.5cm en el techo.
Los pilares de fachada que quedan exentos en las zonas de tendederos (espacios exteriores) se revisten con 3cm de aislante de SATE para evitar el puente térmico, lo mismo ocurre en los pilares de la estructura de cubierta y en los de la planta baja.
Objetivo: Estándar Passivhaus
El trabajo comenzó con la introducción del edificio en su estado inicial en el PHPP, obteniendo los siguientes resultados:
Son unas buenas cifras, pero con una demanda de calefacción de 38kWh/m²a y una carga de 15W/m2 queda lejos de poder certificarse.
Por tanto, se desarrollaron los cinco principios para poder optimizar al máximo los recursos disponibles y poder alcanzar el estándar.
Aislamiento
Fue el primer aspecto que se trabajó en el PHPP. Se contaba ya con una envolvente continua por el exterior del edificio, de 6cm de lana de roca, y 5cm adicionales en el trasdosado de cartón yeso. Finalmente se optó por una solución consistente en 8cm de lana de roca por el exterior y 5cm al interior, sumando por tanto 13 cm de aislamiento. Con estos espesores, y en cubierta y suelo de baja 10cm más 3cm de arlita, las transmitancias de los paramentos 0,24W/m2k, cifra suficiente para el clima de Bilbao, y sin duda favorecidos por el gran volumen del edificio y su buen factor forma.La conclusión es que el nivel de aislamiento planteado era bastante cercano al óptimo, no siendo necesario más, puesto que los sucesivos incrementos que se han simulado han tenido una reducción de la demanda muy pequeña.
Puentes térmicos
Al plantear un aislamiento continuo por el exterior del edificio, se eliminan los puentes térmicos en frentes de forjados, pilares, etc. Para el resto de encuentros, fachada con cubierta, forjado de planta baja con fachada, etc. se han modelizado con la herramienta Flixo energy 7.0 para poder desarrollar detalle constructivo más adecuado para cada caso. A continuación se muestran algunos de los puentes térmicos calculados; encuentro de carpinterías con fachada ventilada, con SATE, jambas, etc.
La repercusión que tiene en el conjunto la mejora de estos puentes térmicos es relevante, puesto que, dadas las dimensiones del conjunto, cualquier puente térmico mal resuelto supone unas pérdidas energéticas de importancia en el total. En total se trata de 5kWh/m2a, pero lo principal es poder garantizar la ausencia de patologías derivadas de condensaciones por bajas temperaturas en cualquier punto de la envolvente de los paramentos interiores.
Carpinterías altas prestaciones
Las carpinterías previstas del proyecto, ya eran de altas prestaciones por las propias características del edificio y sus exigencias derivadas de la altura, problemática de ruidos, etc. La Uw prevista era de 1,6W/m2k, pero finalmente se han prescrito carpinterías certificadas Passive House, con una Uw menor de 0,85W/m2k.
Esto implica pasar de un balance energético anual tremendamente negativo, a un casi equilibrio entre pérdidas y ganancias, y su repercusión en la demanda de calefacción implica una reducción de 7kWh/m2a adicionales.
VMC doble flujo
La ventilación mecánica de doble flujo resulta imprescindible en un proyecto como este, y es en gran parte responsable de la calidad del aire interior, así como del confort en la vivienda. Se planten recuperadores individuales por cada unidad de vivienda, situados en el interior de la misma, generalmente en el falso techo del aseo o de la cocina, dependiendo de cada tipología. La admisión se realiza desde la propia fachada, en tanto que la expulsión del aire viciado del interior de las viviendas se hace por unos conductos interiores que cuentan con ventiladores en cubierta.
Es importante destacar que el recuperador es de alta eficiencia y certificado por el Passive House Institute, para contar con la certeza de que el rendimiento del mismo será máximo.
Esta medida se cuantifica con una reducción de 9kWh/m2a, estando ahora la demanda de calefacción en 15kWh/m2a.
Hermeticidad
Tras la correcta implementación de las anteriores medidas, es necesario trabajar la hermeticidad al aire, puesto que de otro modo el rendimiento de la ventilación con el doble flujo caería en picado, además de perder confort, calidad del aire interior, etc.
Para conseguir una hermeticidad de tan solo 0,6r/h se ha planteado una línea de hermeticidad por unidad de vivienda.
Para ello se proyecta un enyesado de todo el perímetro interior de cada una de las viviendas, sobre la fábrica maciza de ladrillo. Las zonas de la torre con pantallas de hormigón no se enyesan, puesto que las pantallas ya son estancas al aire. Los patinillos y todas las perforaciones de la envolvente se trabajan con productos específicos.
Esta medida supone una reducción de la demanda de calefacción de 5 kWh/m2a, quedando por tanto la demanda en tan solo 10kWh/m2a.
Presupuesto y viabilidad económica
En este caso, se adaptó al estándar una vez se contaba ya con un proyecto de ejecución, por lo que cuantificar las diferencias económicas entre un edificio de referencia y otro certificable es perfectamente viable. Los sobrecostos han sido los siguientes:
No se ha considerado un incremento de precio en el aislamiento, puesto que ya se contaba con unos espesores importantes, y la cuantía de los puentes térmicos es realmente pequeña. Sí que tiene un costo adicional trabajar la hermeticidad contando cintas, collarines y todos los elementos específicos. Las carpinterías han subido ligeramente el presupuesto especialmente por los acristalamientos.
Por último, la ventilación ha sido el mayor sobrecosto, pero dado el volumen de la obra, no ha resultado muy representativo. Finalmente, un 3,2% del presupuesto de ejecución material.
En cuanto al posible ahorro de los futuros usuarios, unas cifras muy conservadoras podrían ser las siguientes, suponiendo un precio de 0,10€ por kWhm2a.
Estas cuantías suman un total de 35.371€ anuales, siempre teniendo en cuenta que en este caso el edificio de referencia ya partía de unas condiciones muy superiores a las marcadas por el CTE.
Conclusiones
Los resultados obtenidos han sido fruto de un concienzudo trabajo de desarrollo del proyecto en los cinco campos expuestos, siempre con la premisa de no complicar los trabajos en obra. Para ello se han utilizado soluciones convencionales para no encarecer ni aumentar plazos. Todo ello unido ha permitido pasar de 38kWh/m2a hasta los 10kWh/m2a actuales, con un sobrecosto de tan solo el 3,2%.
Los puntos a destacar de este proyecto desde el punto de vista del Passive House son su programa de viviendas protegidas y sociales, todo un reto poder plantear el estándar en estas circunstancias.
Por otro lado, su gran tamaño, este bloque cuenta con 171 viviendas, y por último su altura, que lo convierte en el edificio Passive House más alto del mundo.
Por todo ello, podemos ser muy optimistas de cara al futuro del estándar, ya que si ha sido posible aplicarlo en unas circunstancias a priori tan poco propicias, de aquí en adelante servirá para demostrar que en la inmensa mayoría de proyectos que nos encontremos podremos hacerlo.
Cumplimiento DB-HE ahorro de energía
Datos obtenidos de la Calificación Energética del Proyecto de ingeniería.
Certificaciones energéticas y ambientales
El proyecto está en proceso de certificación por el Passivhaus Institute. Se convertirá en el edificio Passivhaus más alto del mundo, con 88m de altura.
Imágenes proyecto