Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Iñaki Archanco Mancho, Director de proyectos, BOA arquitectos
- Raúl Belloso Luqui, Director técnico, BOA arquitectos
- Pablo Díaz Torquemada, Gerente, BOA arquitectos
Resumen
La normativa Europea dirige el ámbito de la construcción hacia los Edificios de Consumo Energético Casi Nulo (NZEB en sus siglas en inglés). A falta de que cada estado miembro de la UE defina qué es un NZEB existe el consenso de que el Estándar Passivhaus, desarrollado en Alemania por el Passivhaus Institute es un estándar de NZEB que se viene aplicando desde hace 26 años en parte de Europa, y en los últimos años ha empezado a implantarse en España. El objetivo del proyecto que se presenta es triple: comprobar si el estándar es válido para nuestra climatología, comprobar si nuestro sector de la construcción está capacitado para ejecutarlo; y dar a conocer el estándar y sus bondades a la ciudadanía. Se redactaron dos proyectos (una rehabilitación y una obra nueva) aplicando los principios de estándar, para sendas casas rurales para estancias temporales, utilizando para ello la herramienta PHPP del Passivhaus Institute.En el proceso de ejecución de las obras se fueron realizando los ensayos pertinentes para poder acabar la obra dentro de los parámetros del estándar.La experiencia ha demostrado que ejecutar el estándar es factible, pese a que nuestros procesos de obra tienen una asignatura pendiente con la estanqueidad.
Passivhaus como opción de edificio de consumo energético casi nulo
Las diferentes normativas Europeas desarrolladas en los últimos años dan respuesta a la evidencia de que el excesivo consumo energético de las últimas décadas ha llevado a una situación de deterioro del medio ambiente que hace imprescindible actuar reduciendo los consumos energéticos y el tipo de fuentes energéticas.
En el ámbito de la construcción (responsable del 40% del consumo energético en la UE) las últimas directivas se han dirigido a la reducción de los consumos durante la vida útil de los edificios, y al empleo de energías renovables.
Algo antes, en 1990, en Darmstadt, Alemania el Dr. Wolfgang Feist y el profesor Bo Adamson desarrollaron el primer proyecto Passivhaus. La monitorización de este primer proyecto ha permitido comprobar la validez de las premisas iniciales y sirvió para el desarrollando del Estándar.
Desde ese primer edificio se han venido construyendo multitud de edificios, de todo tipo, en diversos países de Europa, América, etc.
El estándar Passivhaus establece tres criterios de certificación: que la demanda de energía para calefacción y refrigeración en los edificios sea ≤ 15 kWh/m²año, o una carga de calefacción máxima de 10 W/m²; que el consumo de energía primaria para calefacción, refrigeración, ACS y electricidad ≤ 120 kWh/ m²año; y que La envolvente exterior del edificio tenga una estanqueidad ≤ 0,6/h a n50.
El estándar además establece unos criterios indirectos de higiene (para evitar condensaciones superficiales la temperatura superficial de los paramentos no debe de bajar de los 12,3 ºC) y de confort (para evitar el efecto pare fría la temperatura media de las ventanas no puede bajar de 17 ºC; la velocidad del aire insuflado en las habitaciones no puede ser superior a 0,1 m/s; el tiempo de sobrecalentamiento en verano está limitado).
Principios de estándar Passivhaus
Existen ‘5 principios básicos’ en los edificios Passivhaus:
- Alto nivel de aislamiento.
- Carpinterías exteriores de altas prestaciones.
- Ausencia de puentes térmicos.
- Renovación mecánica del aire interior con intercambiador de energía.
- Alto nivel de estanqueidad al aire.
A la hora de diseñar un edificio Passivhaus hay dos ‘reglas’ cuya aplicación es necesaria aplicar para alcanzar los requerimientos del estándar. Se trata de la ‘regla del rotulador’ y la ‘regla del lápiz’.
Regla del rotulador
La ‘regla del rotulador’ consiste en poder trazar, con un rotulador, una línea continua, del grueso equivalente al del aislamiento, sin levantar el rotulador del papel. Esto hay que poder hacerlo en planta y en sección. Esta sencilla regla permite garantizar la inexistencia de puentes térmicos y la ausencia de puntos sin aislamiento en la envolvente.
Regla del lápiz
La segunda regla tiene un proceso similar a la anterior. Pero en este caso lo que se busca es poder trazar, con un lápiz, una línea continua, sin levantar el lápiz del papel, por la envolvente del edificio. Esto garantiza que no se producen discontinuidades en la estanqueidad de la envolvente: que no se pueden producir infiltraciones de aire no deseadas desde el exterior.
Proyectar con el estándar
Entre la población empieza a extenderse la preocupación por el exceso de consumo energético; tanto en lo que se refiere al coste excesivo de esa energía (por desgracia empieza a ser muy conocido el concepto de pobreza energética), como por el impacto sobre el medio ambiente que este consumo tiene. Esto está llevando a la demanda de edificios más eficientes y a hacer evidente la necesidad de adecuar el parque edificatorio de España que presenta en un porcentaje muy elevado unas características de sus envolventes y sistemas técnicos muy deficientes.
El estándar Passivhaus es una de las alternativas más fiables para poder ofrecer edificios de consumo energético casi nulo. Había que dar a conocer el estándar y a la vez comprobar si la ejecución de edificios, con este, puede ser asumida de manera sencilla por el sector de la construcción en España, y si es posible realizar rehabilitación con el estándar (se denomina Enerphit).
Una casa rural, que se pueda alquilar para cortas estancias, podía ser la opción para dar a conocer el estándar. Dos casas en las que se ejecutara una obra nueva y una rehabilitación era la opción perfecta.
Proyecto para dos casas rurales
El punto de partida eran dos edificios en IBERO, una pequeña población junto a Pamplona:
- El «Edificio este» es de planta irregular, con fachadas dando al este y hacia un patio al oeste; con estructura de muros de carga de piedra, vigas de madera y forjados de bóvedas cerámicas sobre solivos. La cubierta es de rasilla cerámica con capa de compresión apoyada en viguetas de hormigón.
- El «edificio norte», vacío en su interior, es de planta rectangular y de muy poca superficie; con la fachada norte dando a la calle y la fachada sur dando al patio de manzana.
El proyecto define la rehabilitación del «edificio este» y el derribo y la ejecución de un nuevo edificio en el «edificio norte», debido a su reducida planta.
Casa Rural Enerphit
La decisión de mantener la envolvente exterior de la «vivienda este» conlleva el tener que realizar el derribo de su estructura interior manteniendo la cascara exterior, lo cual supuso que el proceso de derribo de la “vivienda este” fuera de gran complejidad.
En la “casa este” el planteamiento ha sido ir más allá de la reducción de las demandas energéticas, tratando de realizar un edificio en el que los impactos sobre el medio ambiente se minimizarán, por lo que se han empleado materiales naturales y con baja mochila energética.
Aislamiento y estanqueidad por el interior
En la “vivienda este” todo el aislamiento se ha resuelto por el interior, salvo bajo la solera y bajo las zapatas corridas donde se ha colocado un aislamiento de 14 cm de EPS.
La irregularidad de la cara interior del muro obligó a recurrir a una lámina de estanqueidad colocada fijada a unas costillas de madera atornilladas a los muros de mampostería y ladrillo, y a insuflar el aislamiento de fibra de madera en el interior de los “cajones” conformados entre los montantes, el muro y la lámina.
En la cubierta se ha empleado también fibra de madera insuflada (con λ=0,039 W/mK) de 32 cm. Para poder insuflar la fibra se ha ejecutado la misma solución que en las medianerías.
Puentes térmicos
Pese a que en la «Vivienda este» no existen elementos constructivos que atraviesen la línea de aislamiento se calcularon los puentes térmicos de las uniones de los diferentes elementos constructivos para conocer las pérdidas que se producían en ellos.
Carpinterías de altas prestaciones
Se optó por una carpintería de madera con triple vidrio y cámaras de aire y de argón; y la posición de las ventanas y su encuentro con el cerramiento va variando de un edificio al otro, y de una fachada a otra: en las fachadas de piedra y ladrillo viejo se colocaron con premarco, a la cara interior; en las fachadas de entramado de madera se colocaron al interior sin premarco.
Renovación de aire interior con intercambiador de energía
La renovación del aire interior se realiza mediante un equipo con recuperador de alta eficiencia que nos permite recuperar una parte importante de la energía que contiene el aire interior que se expulsa a la calle. La posición del equipo y el recorrido que tienen que hacer los conductos de admisión y expulsión de aire desde el mismo hasta la calle tienen gran relevancia a la hora de penalizar el rendimiento del equipo y en el caso de las rehabilitaciones uno de los problemas fundamentales puede ser la falta de alturas para pasar los conductos de impulsión y expulsión de aire.
Casa Rural Passivhaus
En la “casa norte” la estructura es un sistema “convencional” de pilares y vigas de hormigón, y forjados de viguetas pretensadas, bovedillas de hormigón aligerado y capa de compresión de hormigón armado; y las fachadas se resolvieron con hojas de ladrillo perforado aisladas por el exterior y trasdosadas por el interior. El objetivo era testar si con sistemas habituales, que no requieran de soluciones, tecnologías o materiales poco habituales somos capaces de hacer edificios Passivhaus.
Aislamiento y estanqueidad
En la “vivienda norte” todo el aislamiento se ha resuelto por el exterior, salvo en las medianerías y la cimentación (una losa de hormigón armado de canto 35 cm, y canto 60 cm bajo los pilares). Bajo la cual se colocó, al igual que bajo las zapatas de la “casa este”, una placa de 14 cm de EPS.
En la fachada norte se ejecutó un sistema SATE, y al sur una fachada ventilada. En la cubierta se recurrió a colocar un aislamiento de XPS sobre el forjado. Se ejecutó la estanqueidad de la casa por medio de un lucido de yeso por el interior de las hojas de ladrillo.
Puentes térmicos
Al igual que en la «Vivienda este» no existen elementos constructivos que atraviesen la línea de aislamiento.
Carpinterías de altas prestaciones
En este caso las ventanas y puertas de acceso se colocaron, sin premarco, en el interior de la hoja.
Renovación de aire interior con intercambiador de energía
La renovación del aire interior se realiza, también, mediante un equipo con recuperador de alta eficiencia, que, en este caso, se pudo colocar próxima a la cubierta con lo que el recorrido de los conductos de admisión y expulsión eran reducidos y la penalización sobre el rendimiento bajo.
Ejecución de obra y ensayos
Blowerdoor intermedios
Previo a realizar los ensayos intermedios “oficiales”, se pudieron hacer varios ensayos “no oficiales” en la “casa este”, que permitieron corregir varias deficiencias que habrían penalizado el resultado final.
El resultado de ambos ensayos quedaba por debajo de los mínimos establecidos por el Passivhaus Institute: 0,48 renovaciones para la «vivienda norte» (Passivhaus, para la cual el máximo es de 0,6) y de 0,67 renovaciones para la «vivienda este» (Enerphit, para la cual el máximo es de 1,0).
Blowerdoor final
Una vez finalizada la obra se procedió a realizar los ensayos blowerdoor finales “oficiales”.
El resultado final para la “casa este” varió a menos, respecto al ensayo intermedio, gracias a varias mejoras efectuadas: el resultado final fue de 0,62 renovaciones.
En la “casa norte” el resultado había empeorado mucho: 0,82 renovaciones. Esto obligó a realizar varios blowerdoor y, emplear una máquina de humo, una cámara termográfica y un manómetro hasta encontrar dos puntos en los que la estanqueidad se había deteriorado. Una vez reparados estos puntos se procedió a repetir el ensayo “oficial” llegando en esta ocasión a las 0,61 renovaciones
Equilibrado de la ventilación
Para la puesta en marcha del sistema de renovación, con recuperador, es imprescindible proceder a un correcto equilibrado
PHPP
El Instituto cuenta, para el proceso de certificación, con una herramienta propia: el PHPP.
En la herramienta se introducen todas las características formales, de la envolvente, de las instalaciones, el uso, la incidencia solar, y el resultado es la demanda energética y la energía primaria del edificio.
La herramienta se utiliza en el proceso de redacción del proyecto, y una vez finalizada la obra se introducen las modificaciones efectuadas en obra y los resultados de los ensayos.
En ambas casas el resultado ha sido inferior a los máximos establecidos en el estándar: en la “casa este” ha sido de 18,75 Kw/hm²año (máximo en ENERPHIT de 20 Kw/hm²año) y para la “casa norte” ha sido de 14,64 Kw/hm²año (máximo en PASSIVHAUS de 15 Kw/hm²año).
