Comunicación presentada al VII Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autores
- Hans Peter Hutter, Especialista en Medicina Ambiental, Facultad de Medicina (Viena)
- Christian Heschl, Director de Máster “Tecnología Constructiva y Gestión de Instalaciones”, FH Burgenland
- Peter Tappler, Director General, IBO Innenraumanalytik OG General
- Jurgen Lorenz, Director de Investigación y Desarrollo, Baumit Internacional
- Fernando Arrabé Gómez, Director General, Baumit España
Resumen
Edificaciones sostenibles o eficientes energéticamente dan por hecho aspectos como el confort o la salud de sus habitantes. Pasamos más del 90% de nuestro tiempo en espacios cerrados; vivienda, oficinas, espacios comerciales y de ocio. Desde el año 2015 Baumit Viva Research Park evalúa el impacto de los materiales de construcción sobre las personas, recopilando más de 5 millones de datos en los 14 módulos fabricados con diferentes sistemas constructivos, y enviándolos a la Universidad de medicina de Viena y otras entidades externas para su análisis. Comparamos ciclos de temperaturas, humedad y su absorción, olores, VOC´s, radón, Iones aéreos, acústica y aislamiento, campos electromagnéticos de alta frecuencia; confort y bienestar.
Palabras clave
Materiales de construcción, Salud, Confort, Bienestar.
Proyecto Viva Research Park
Introducción
Como parte de nuestro trabajo diario en Baumit somos conscientes de que sobre la interacción de los materiales constructivos y sus efectos sobre la salud y el bienestar de las personas existen muchas hipótesis, y nos lleva al convencimiento y la decisión de realizar estas afirmaciones sobre bases científicas y probadas en el Viva Research Park.
El proyecto
En 2014 diez módulos habitacionales construidos de hormigón, ladrillo macizo, paneles de madera, estructura de madera ligera con paneles de cartón yeso, terminados todos ellos con diferentes sistemas de aislamiento exterior y materiales para revestimiento interior fueron instalados próximos al centro de innovación de Wopfing. Al exterior, todos los módulos parecen iguales; todos tienen dimensiones interiores de 4×3 metros y 2,83 m de altura, consisten en un solo habitáculo con una ventana y una puerta de iguales dimensiones ya que era especialmente importante que todos ellos estuvieran expuestos a iguales condiciones ambientales.
Material y métodos. Proceso de construcción
La fase de construcción del Proyecto duró 18 meses y para asegurar las mismas condiciones de radiación solar los módulos se sitúan evitando las sombras arrojadas entre sí. Otros elementos de sombreado como marquesinas han sido deliveradamete omitidos para evitar interferencias. Para permitir la posibilidad de sombreado deseado, las ventanas de los módulos incorporan persianas exteriores.
Estanqueidad y contaminación cero
Para minimizar la presencia de COVs se han evitado selladores con disolventes o se han usado unos con bajísimas emisiones. La ciementación se cubre con una lámina impermeabilizante de polietileno de aluminio libre de COVs adherido con materiales libres de emisiones, y las mismas láminas se han usado como barrera de vapor en la cubierta.
La estanqueidad de los módulos se ha comprobado mediante ensayos normalizados, la instalación de ventanas con ventilación integrada en el marco y eligiendo un sistema de ventilación por conductos con medidas de caudal de volumen y sistema de sellado con flaps
Aislamiento Térmico y sistemas de climatización
Todos los módulos -excepto el que se ha dejado sin aislar- se han diseñado para alcanzar un valor de U de 0.15 w/m2K correspondiente al estándar de aislamiento más exigente. Para alcanzar este valor uniforme pese a la variedad constructiva len os diferentes materiales de cerramiento se han instalado Sistemas de Aislamiento Térmico Exterior con diferentes medidas de espesor aislante
Todos los módulos de investigación cuentan con un sistema de calefacción rediante de agua caliente servido por una caldera instalada en el exterior del módulo técnico. La demanda de calefacción se determina mediante un medidor de energía. Además, se instala en cada módulo un sistema de inyección y sustracción de aire para predeterminar el intercambio de aire en las casas y simular condiciones de uso.
Monitorización y simulación de modelos
Se ha recogido en cada módulo del parque de investigación datos de medida a lo largo de todo el día. Solo en los dos primeros años de investigación más de 5 millones de datos se han medido y analizado con los siguientes parámetros: Humedad relativa del aire interior, Temperatura interior, Temperatura en la superficie, iones aéreos, Formaldehido, Compuestos Orgánicos Volatiles (COVs), Radón, Olores, Acústica y sonido, Absorción de vapor de los materiales de construcción, Difusión del vapor de agua de los materiales de construcción, Atenuación de los campos electromagnéticos de alta frecuencia.
Además de los datos analizados en el interior de los módulos, se han recogido los datos de temperatura y humedad exterior, precipitación, velocidad y dirección del viento y la radiación global, difusa y de rayos UV. Respiramos, producimos vapores al cocinar, ducharnos y lavarnos, y en invierno calefactamos las viviendas para estar confortables. Para simular todo ello se instalaron los sistemas de humidificación, calefacción, y ventilación para los dos supuestos de invierno y verano, en los que los expertos especificaron cuándo, cuanto y cuán a menudo cada casa se ventilaba o cuanto vapor se suministraba mediante un humidificador, modelizando así el uso de una vivienda.En cada módulo se han instalado 31 sensores que han grabado todos los parámetros físicos medibles a lo largo del día. Enviándose los datos al módulo de recolección de datos donde se archivaban y enviaban a la Universidad FH Burgerland para posterior análisis.
Física de la construcción y salud
La construcción es siempre un equilibrio entre arquitectura, funcionalidad y requisitos estéticos siempre limitados por las propiedades de los materiales de construcción disponibles y las leyes fundamentales físicas de los mismos. uso.
Clima interior
Temperatura operativa
Temperatura aérea es del aire que rodea a las personas en los interiores. Se mide en el centro de la habitación a 1 metro de altura- la temperatura superficial es por otro lado la de las superficies envolventes- como paredes, suelos, techo o mobiliario. Es influída por la temperatura del exterior y la conductividad térmica del material. La mayoría de las personas nos sentimos confortables cuando las temperaturas de superficie y de ambiente están alrededor de 20-22ºC y las diferencias entre las temperaturas ambiente y superficiales y entre suelo y techo no exceden los 4ºC.
Efectos de las fluctuaciones de temperatura en superficie
En invierno la más pequeña diferencia de fluctuación de temperaturas se produce en los módulos de hormigón con 1ºC, mientras que las casas de madera fluctuaron hasta 3ºC. también en verano son las viviendas de hormigón las que menos fluctúan con 4ºC mientras que las de madera oscilan 8ºC. Teniendo en cuenta que todas ellas tienen un valor de U de 0.15 w/m2K esta mayor oscilación es debida a la menor capacidad de las viviendas de madera de almacenar calor (energía).
Humedad interior y su efecto en la salud
Además de la temperatura, la humedad interior es importante y se percibe un espacio confortable si la humedad se encuentra entre 40 y 60%. Por debajo del 30% las membranas de la mucosa de la nariz y garganta se secan al igual que la conjuntiva. En ambientes secos el polvo, bacterias y virus permanecen más tiempo en suspensión. Si la humedad es demasiado elevada el vapor de agua no se puede absorber por los materiales, y se condensan en paredes especialmente durante el invierno, lo que provoca el crecimiento algas y hongos. En invierno la humedad no debería superar los 45-50% de forma permanente. La presencia de algas u hongos en las viviendas incrementa el riesgo de asma y alergias entre un 30 y un 50%.
Efecto de los materiales de interiores en la humedad del aire interior y la temperatura
Los revestimientos minerales abiertos a la difusión tienen efecto de eliminación de vapor y asegura un clima interior más equilibrado, y el espesor de estos varía entre 0,5 y 2cm para tener un efecto medible, aunque cuanto mayor es este espesor, mejor es la absorción de humedad.
Calidad del aire interior
Contaminantes. COVs, formaldehidos e Iones en el aire
La calidad del aire interior se ve directamente afectada por la del área circundante exterior, pero no únicamente por ella. Los materiales de construcción emiten Compuestos volátiles, olores y formaldehidos que hay se han medido y en el proyecto de investigación. Estos compuestos orgánicos volátiles tienen una mayor presencia en las viviendas de madera en los primeros meses tras su construcción, dependiendo del tipo y tratamiento de esta. Los resultados han sido concluyentes y en las viviendas de ladrillo aisladas las medidas arrojaban valores muy pequeños (< 500MG/m3) mientras que las de estructura de madera (1000 mg/m3) y paneles de madera (8000mg/m3) son significativamente mayores. Los revestimientos minerales usados no han mostrado valores significativos de COVs tampoco.
Algunos estudios relacionan un efecto positivo en la salud con una alta concentración de iones en el aire debido fundamentalente a que reduce la cantidad de polvo y partículas contaminantes presentes en el aire. Esta concentración de iones puede llegar a multiplicarse por dos al usar pinturas de interiores minerales con un efecto ionizante. Estos minerales se combinan con las partículas aéreas para crear iones dejando espacio para nuevas partículas. El efecto es natural y no requiere intercambio de energía.
Aislamiento al ruido y acústica interior. Campos electromagnéticos
La exposición continua a niveles de ruido elevados incluye desordenes en la salud como afecciones al aparato cardio vascular pudiendo incluir el riesgo de sufrir ataques al corazón. El organismo interpreta el ruido en términos de situaciones de ataque y huida constantes aumentando la tensión muscular, la presión arterial, las pulsaciones por minuto y la producción de hormonas del estres, especialmente cortisona.
En el proyecto de investigación se constata que las viviendas masivas tienen los mejores valores de aislamiento, llegando a percibirse un 50% menos de ruido en estas que en las construidas con estructura de madera. El aislamiento exterior térmico de las viviendas contribuye a ello debido a la capacidad de absorción y aislamiento acústico de los aislamientos térmicos. La diferencia entre las frecuencias, bajas (como la voz humana) elevadas o medias (música) influye en la capacidad de los materiales para mejorar la acústica. Viviendas de hormigón tienen tiempos de reverberación más largos, y los de madera los más cortos. Allí donde estos tiempos de reververación son problemáticos, algunos revocos de interiores ayudan a mejorar la calidad del sonido.
Se han medido las capacidades de los materiales de construcción de bloquear las frecuencias de comunicaciones móviles más comunes (900,1800 y 2600 MHZ) mediante antenas emisoras en el exterior y receptoras en el interior a 1 metro de altura sobre el terreno con resultados claros; los módulos de hormigón atenúan casi el 100% de las tres frecuencias mencionadas. Las de ladrillo sin aislamiento se comportan peor para las de 1800 y 2600 MHz. Una elevada atenuación de este efecto al exterior conlleva que las radiaciones de los móviles en interiores se incrementan.
Conclusiones. Una medida del bienestar y confort
El aislamiento térmico y la tipología constructiva afectan a la salud y al confort. La Universidad Médica de Viena tras recibir de forma oculta todos los datos evaluados por los investigadores independientes de la Universidad de Burgenland y de IBO Analitycs sin mención del tipo constructivo, evaluó los mismos en térmicos de confort y bienestar que consideran una base de una vida saludable.
Análisis de la calidad del aire interior
Utilizando el llamado Analisis de Calidad del aire Interior (IAQ) y tomando los datos individualizados ambientales y físicos recogidos en cada módulo constructivo los investigadores realizan una puntuación de disconfort basada en condiciones biofísicas fundamentales con la así llamada ecuación de Fanger ISO 7730 (2005). Los investigadores han desarrollado su propia fórmula tomando como base esta misma e incluyendo los otros factores analizados en los modulos de estudio.
Analizando los datos de la temperatura ambiente, humedad del aire y temperatura superficial de los cerramientos interiores, se determina una puntuación de disconfort por hora y se lleva a una media diaria. Tomando como base la temperatura interior de 21ºC y humedad relativa de 50%, el valor que se aleja de ellos se mide en términos de disconfort al compararlos con los individualizados en cada módulo.
Conclusiones
Si dos viviendas tienen las mismas propiedades de aislamiento térmico, las estructuras masivas se comportan mejor que los métodos constructivos ligeros. Si los métodos constructivos son los mismos, la vivienda térmicamente aislada se comporta significativamente mejor. Los revocos de interiores contribuyen a la regulación de la humedad interior y no solo no aportan productos nocivos, sino que pueden producir efectos beneficiosos para la salud y el bienestar de las personas.
En la percepción del confort y aporte de salud, además de un diseño adecuado de las viviendas y la tipología constructiva, la elección de los materiales de construcción es parte determinante en la calidad de vida de los habitantes.
El aislamiento térmico es fundamental en factores como la temperatura ambiente y reducción de estres térmico, evitar corrientes de convección, humedad relativa del aire, formación de moho además de los ahorros en energía.
La inercia de los materiales cuenta en los factores de reducción de ruido aéreo, la atenuación en la fluctuación de temperaturas, la reducción a la exposición de radiaciones de campos electromagnéticos, aportando equilibrio y mejorando el sueño y el descanso.
Los valores interiores son clave en la reducción de las emisiones perjudiciales COVs, la absorción y difusión del vapor de agua equilibrando la humedad relativa del aire, y para aportar calidad al aire interior.