Comunicación presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autor
- Albert López Crespo, Arquitecto, SOMFY ESPAÑA
Resumen
La forma de enseñar en los centros educativos está cambiando. Las aulas disponen de pantallas o Smart TV en lugar de pizarras con tiza; el portátil está sustituyendo a los libros; las mesas y las sillas tienen ruedas para cambiar la forma de impartir la clase. Las aulas se deberian poder agrupan o separar según la asignatura impartida. Proyectar las nuevas Escuelas de Energía Casi Nula (EECN) mediante una optimización de las condiciones lumínicas en cada momento de la clase, con una temperatura ideal en las aulas y un ambiente o aire con unas condiciones perfectas para maximizar la atención de los alumnos. Luz Natural + Temperatura óptima + aire limpio con el máximo confort y mínimo consumo energético con la máxima flexibilidad.
Palabras clave
Fachada, Control Solar, Automatismo, Luz Natural, Experiencias y Beneficios para los Usuarios
Los centros educativos EECN
En las escuelas y centros educativos de bachillerato o primaria se están cambiando la forma de impartir las clases. El proyector o SmartTV está ya sustituyendo a las pizarras tradicionales; los ordenadores portátiles con las licencias digitales también están “colonizando” las aulas de la ESO y bachillerato dejando los libros sólo como herramienta de lectura y no de estudio. Las aulas de primaria aún continúan con el método más tradicional. Los centros educativos también están evolucionando en la forma de impartir las clases, y los pupitres de los años 80-90 se han sustituido por mesas con ruedas, incluso las sillas también tienen ruedas para poder una respuesta más flexible y rápida al contenido y temática de la clase. La configuración de las mesas no es lo mismo para una clase de robótica que para biologóa o inglés. Es el profesor quién puede cambiar las formas de ubicar las mesas incluso en los nuevos colegios las divisiones de las aulas también son móviles para hacer aulas más grandes o más pequeñas en función del numero de alumnos y de la temática,
La enseñanza está cambiando a un método de proyectos, más personalizado y dinámico que cómo técnicos deberíamos dar una respuesta con edificios más sostenibles, flexibles y sanos donde se pudieran realizar todas las nuevas actividades y proyecto educativo con un óptimo confort lumínico y térmico, además de un ahorro energético.
El maratón del ahorro energético
En Catalunya, la Dirección Estratégica y Cultura de la Sostenibilidad en colaboración con la Agencia Catalana de la Energía están liderando un proyecto denominado “Maratón del Ahorro Energético”. Una nueva cultura energética dentro de los colegios. Es una campaña de sensibilización y buenas practicas en el uso y consumo de la energía además de conseguir una lucha en paralelo contra la pobreza energética. Los argumentos se basan en la importancia de que todas las personas que trabajan o hacen uso de los edificios y equipamientos municipales sean conscientes de la energía, el agua o la calefacción que consumen. Casi cincuenta edificios y equipamientos municipales de todos los distritos participarán en el Maratón. Esto significa qué las personas que trabajen o hagan uso del equipamiento deberán fijarse muy bien en como consumen energía. El agua y la energía son recursos finitos y el uso abusivo tiene consecuencias para el conjunto del planeta. Reducir el consumo de energía ayuda a combatir los efectos del cambio climático. Los objetivos eran reducir un 10% los consumos de electricidad y gas en los equipamientos participantes y destinar dicho ahorro conseguido contra la pobreza energética.
El proyecto empieza con 47 edificios de los cuales hay 10 escuelas tanto públicas cómo privadas. La Escola Virolai es una de las 10 escuelas que están en la maratón del ahorro energético. La sostenibilidad y el ahorro energético ya son parte de la educación de los alumnos. No es un tema que sólo sea responsabilidad del personal de mantenimiento. Todos los alumnos en la escuela estarán concienciados de su responsabilidad social con el planeta y medioambiente mediante su implicación en el ahorro energético. Hay un cambio generacional en la forma de entender, implicación y actitud frente al cambio climático.
Los consejos eran muy sencillos y prácticos. Temperatura máxima en invierno 21ºC y en verano la mínima 26ºC. Máxima luz natural. Apaga las luces y ordenadores antes de salir (figura 1).
El cambio climático
Los centros educativos tienen un calendario escolar desde 12 de septiembre hasta el 22 de junio. Aunque los colegios realmente sólo cierran el mes de agosto debido a que parcialmente el colegio sigue abierto. Una de las razones es porque durante esos meses que eran los más calurosos los alumnos no hacían clase debido a que la productividad baja muchísimo si la clase está por encima de los 30ºC en verano. Climatizar las aulas tenían era un coste muy alto para un periodo de tiempo muy pequeño. Actualmente los periodos de más calor están aumentando, y pueden estar desde mayo hasta octubre. Por lo que los centros educativos están ya buscando opciones para evitar el sobrecalentamiento de las aulas. Las opciones actuales son bajar las persianas para bloquear la radiación solar, pero esto provoca encender las luces, un ambiente muy cargado incluso mal olor y una sensación extraña de que fuera hace un dia soleado y dentro del aula estamos con las luces encendidas.
Una opción es instalar aire acondicionado para quitar el exceso de calor interior dentro de las aulas, pero dicha solución no evita bajar las persianas por la excesiva luminosidad y deslumbramientos. Otra opción propuesta es un control solar externo con toldo vertical guiado automatizado que permite la visión del exterior con la mejora en los biorritmos de los alumnos y profesores, también el tejido técnico microperforado del toldo evita y bloquea la entrada de la radiación solar en un 97% y además permite graduar y optimizar la intensidad de luz de las aulas.
Consideramos que un tema interesante es la flexibilidad del control solar automático que funciona de forma global en todo el edificio en función del sol, horario y viento. Pero hay una ventaja que cada aula dispone de un mando a distancia personalizado para que pueda optimizar la luz natural y temperatura de la sala para una actividad concreta. Sino se acciona el mando en 30 minutos, el aula vuelve a la función global del edificio.
Un ejemplo es la Escola Virolai, adscrita en el programa del “Maratón de ahorro energético” donde ya se ha implementado la eficiencia energética en 29 de las 49 aulas en un edificio construido en el año 1963. Los trabajos de reforma de la fachada consisten en sustituir parte de las carpintería y vidrios de las ventanas actuales, mejorar el aislamiento térmico de la fachada e implementar toldos verticales automáticos en los huecos de ventanas. Dichas reformas, incluyendo control solar automático, se integran en los huecos arquitectónicos para conseguir un valor añadido con la nueva imagen arquitectónica de la Escola Virolai. (Figura 2). Es una reforma integral del edificio Virolai que se está realizando en los periodos vacacionales para no afectar al funcionamiento escolar de las aulas. Es un proyecto para los próximos 3 años para conseguir un Edificio de Energía Casi Nula con un objetivo claro de integrar la sostenibilidad y eficiencia energética en el 2020.
En la Figura 3 podemos ver en el aula como en la zona de la izquierda el sol incide, pero esta controlado por el toldo vertical guiado. En cambio, en las ventanas de la derecha el toldo esta subido debido a que no incide el sol y no es necesario accionarlo. Con este sencillo sistema de gestión, un profesor puede controlar los 3 ó 4 toldos por aula controlados con un solo mando el profesor puede en función de la asignatura y tecnología utilizada (Proyector, ordenador portátil, SmartTV, pizarra con tiza, etc.) adecuar en cada momento las condiciones de luz y temperatura.
Como anécdota podemos ver en la parte superior de las ventanas las diferentes opciones (veneciana interior) que se han ido instalando. La Dirección del centro nos ha comentado que cualquier solución por el interior del aula se rompe con la abertura de las ventanas. La solución ha de ser por el exterior de la fachada.
El control solar automático con toldo exterior guiado está colocado bajo el dintel con unas dimensiones de cofre de sólo 13 x 13 cm. Esta dimensión tan reducida del cofre ha permitido poder colocar en el dintel de la actual fachada sin necesidad de obras. La solución externa además permite abrir las ventanas permitiendo una ventilación del aula sin tener que modificar la posición del toldo. Esta sencilla solución del toldo bajado bloqueando la radiación solar, pero permitiendo la entrada el aire está muy bien valorado debido a que no tiene ningún coste energético y evita la acumulación de CO o PPM en las aulas. Comentar que en el nuevo edificio que fue inaugurado en 2015 también se incorporaron las soluciones de control solar automático exterior. Es decir, la solución se puede instalar en un edificio de obra nueva o bien en un edificio a reformar.
En resumen, con una solución de control solar automático exterior podemos optimizar la luz natural y temperatura interior mediante un sistema muy sencillo (sin libro de instrucciones) que a fecha de hoy manejan de forma global el edificio por el personal de mantenimiento y de forma personalizada por aula el profesorado. La solución de la fachada dinámica es una innovación en la fachada tradicional incorporando un control solar automático que mejora (Figura 4):
- Control Lumínico. Optimizar la luz natural minimizando el uso de luz artificial.
- Control Térmico. Mantener la temperatura de confort entre 21ºC (invierno) y 26ºC (verano)
- Ventilación Natural. Permitir la eliminación de olores molestos.
Control térmico
- Incidencia: A través del vidrio de fachada la radiación solar entra produciendo el efecto invernadero. En el interior del aula o despacho se eleva la temperatura por encima de los 30ºC sin un control solar exterior automático en el vidrio de fachada. Este efecto provoca un consumo alto de climatización (especialmente aire acondicionado o refrigeración) con picos de consumo energéticos durante las 5 o 6 horas del día que la fachada está expuesta a la radiación solar. Los centros educativos deberían mantenerse con una temperatura entre 21ºC en invierno y 26ªC en verano que coincide con el Reglamento de instalaciones Térmicas de los edificios (RITE).
- Solución: El control solar automático mediante un toldo vertical enrollable evita la entrada de radiación solar en el interior del centro educativo. El calor queda fuera del edificio evitando el calentamiento interior de las aulas o salas. Un edificio cuesta 3 veces más energéticamente enfriarlo que calentarlo. Además, el sistema es flexible y permite tener un control global (desde la sala de mantenimiento) o también local a través del personal docente que puede decidir puntualmente cuando la protección solar esta bajada y subida por unas condiciones especiales.
Control lumínico
- Incidencia: La fuerte incidencia de radicación solar no permite el trabajo confortable con los ordenadores y equipos, además de ser incómodo para los alumnos por los contrastes, deslumbramientos y reflejos en el interior de las aulas y salas. Es preciso además mantener un equilibrio entre la luminancia del objeto y las diferentes superficies incluidas dentro del campo visual. Debería evitarse por las luminancias demasiadas elevadas producen deslumbramientos y los contrastes de luminancia demasiado altos causarán fatiga debido a la readaptación constante de los ojos.
- Solución: Es tan importante tener luz natural como evitar la incidencia de radiación solar si no es necesaria en el interior del centro educativo. Para poder evaluar este factor es importante conocer la regla de distribución confort visual 1-3-10 recogida en la UNE-EN 12462 (figura 5). Es la proporción de luz que hay que tener en las 3 partes fundamentales del interior:
- Mesa de trabajo Proporción 1 Ejemplo 500 luxes
- Zona de trabajo (Ambiental) Proporción 3 Ejemplo 1.500 luxes
- Plano de Ventana (Fachada) Proporción 10 Ejemplo 5.000 luxes
Valor añadido
La Escola Virolai tiene en su plan estratégico la sostenibilidad y respeto por el medio ambiente como se difunde en este programa emitido en 2016 en la Televisión BETEVE donde la eficiencia energética es un valor añadido como centro docente. Dichos conceptos como el ahorro energético y sosteniblidad forman parte sus comunicaciones tanto internas como externas. En los centros docentes innovadores no hay una separación entre la sostenibilidad y las aulas, sino que la sostenibilidad es una asignatura dentro del centro permite una concienciación tanto de los profesores, alumnos y padres. Escola Virolai es un ejemplo para entender esta nueva forma de enseñar donde el edificio es una parte fundamental de la eficiencia energética.
El lugar de trabajo equilibrado
Equilibrio de Luz también tiene un efecto positivo en cómo las personas se sienten en su edificio debido a la luz natural que es tan importante para la calidad del espacio y la salud. La luz natural ayuda a los ritmos naturales del organismo y aumenta la sensación general de bienestar. Y cuando se sienten mejor, estudian mejor. Maximización de la luz natural, con sus cambiantes patrones sutiles de la luz, mantiene a la gente en sintonía con el mundo fuera de las paredes del centro educativo.
Edificio más verde
La luz natural ayuda a cumplir con los objetivos de la legislación y de sostenibilidad, no sólo en términos de consumo de energía y las emisiones, sino también porque el confort lumínico y térmico es una parte explícita de los programas de certificación como LEED y BREEAM. La fachada dinámica contribuye en 19 de los 80 puntos de la certificación LEED. A fecha de hoy también se puede calcular con el programa oficial Ce3X donde ya se incluye el complemento “somfy” con la mejora en la Calificación energética. El nivel máximo es la letra A. Desde 2014 los edificios terciarios u oficinas ya tienen un mínimo obligatorio de letra B.
Espacios confortables
Conseguir espacios con una temperatura de confort constante e iluminación natural óptima sin contrastes ni deslumbramientos. La creación de espacios sugerentes: Equilibrio de luz natural y artificial también contribuye a mejorar el ambiente del aula o despachos. Escola Virolai ya es uno de los 50 mejores centros educativos a nivel nacional a nivel de docencia y que además quiere mejorar con espacios donde los alumnos y docentes les guste trabajar por la calidad del espacio interior (Figura 6).
Reducir la huella de carbono
La reducción de la cantidad de energía que utiliza el edificio tiene también otras ventajas. También puede conseguir que las facturas de energía sean más pequeñas, menores emisiones de CO2 y una huella de carbono más verde. La luz natural hace constribuye reduciendo la iluminación artificial con una energía mucho más eficiente. La fachada dinámica reduce sus emisiones de carbono y respeta el medio ambiente como valor añadido del centro educativo entre alumnos, personal docente y gerencia.
Conclusiones
Las soluciones innovadoras que implantemos en un Centro educativo han de dar respuesta a una serie de necesidades mejorando y otimizando las condiciones de los centros educativos. La fachada es el primer control energético del edificio que mejora el confort lumínico y térmico de los usuarios al incrementar la iluminación natural reduciendo el consumo de luz artificial y climatización. Con el control solar automático reducimos el consumo de energía en el edificio y respeto por el medio ambiente contribuyendo a la reducción de las emisiones de CO2 para conseguir centros educativos de Consumo Casi Nulo. La Unión Europea nos ha marcado como objetivo en 2020 de 50kWh/m2. La solución innovadora como la fachada dinámica aporta un valor añadido a los centros educativos cuando forman parte del día a día en su trabajo, facilitando su labor y mejorando la atención a los alumnos. Es una labor conjunta donde el edificio ha de permitir que la enseñanza, cultura, actividades y trabajos sean posibles, además de servir cómo ejemplo de EDIFICIO DE CONSUMO CASI NULO para las actuales y futuras generaciones que hay una forma diferente y posible de hacer un mundo más habitable respetando el planeta.