Ficha de proyecto presentado al VI Congreso Edificios Energía Casi Nula
Resumen proyecto
Primer proyecto de vivienda social para la EMVS del Ayto de Madrid de un edificio ECCN bajo el estándar Passivhaus. El proyecto consistente en 25 viviendas de VPPA y zonas comunes, se proyecta bajo criterios del CTE y se adecua bajo el estándar PH a partir de la finalización de la estructura, con la adecuación a los sistemas constructivos (sistemas SATE, fachada ventilada, carpinterías), y minimizando las instalaciones de calefacción y refrigeración, así como la resolución de detalles y encuentros que generan los numerosos puentes térmicos que se producían debido a la ya existencia de la estructura, y la necesidad de adecuación a la misma de todos aquellos elementos que intervienen en el estándar. Debido a la distribución y organización arquitectónica del programa de viviendas, la forma de resolución de los ensayos presenta unas particularidades consistentes en la realización de una única evolvente térmica y 5 líneas de hermeticidad con un único ensayo por planta, comunicando cada una de las viviendas presentes por planta. De esta forma se reduce el número de ensayos, todo ello con el objetivo de conseguir unos costes óptimos de construcción. Además, se han tenido en cuenta criterios de diseño bioclimático, eficiencia energética de sistemas, ecoconstrucción, confort interior (calidad del aire interior sin alérgenos e interiores libres de COV), y la gestión y utilización del agua.
Memoria descriptiva
Agentes del Proyecto
El desarrollo del proyecto ha sido posible gracias a la estrecha colaboración de todos los agentes implicados en el proceso constructivo, con el objetivo de conseguir un edificio ECCN bajo el standard Passivhaus.
- Promotor: Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid (EMVS).
- Proyectistas: Ruiz-Larrea & Asociados S.L. (César Ruiz-Larrea Cangas, Antonio Gómez Gutiérrez, Gorka Álvarez Ugalde, Miguel Díaz Martín).
- Dirección Obra: Ruiz-Larrea & Asociados S.L. (César Ruiz-Larrea Cangas, Antonio Gómez Gutiérrez, Gorka Álvarez Ugalde, Miguel Díaz Martín).
- Otros Técnicos intervinientes: Passivhaus designers: Antonio Gómez Gutiérrez, Diego Martínez Vélez / Certificador Passivhaus: VAND arquitectura / Dirección de ejecución: ATC Arquitectos Técnicos de Construcción / Asesoría: DOMENOSTRUM / Ing. Instal: EDISON ingeniería / Ing. estructuras: BAC.
- Otros agentes: Marco Obra Pública S.A.: empresa constructora / Onhaus: material de hermeticidad y puentes térmicos / Zhender: sistema de VMDF / ROCKWOOL: aislamientos térmicos y fachada sistema SATE / Weru: carpinterías de PVC / Bandalux: screens protección solar y oscurecimiento / Hobeki: servicios BlowerDoor / TOSHIBA: bombas de calor individual / Vaillant: caldera y renovables (térmico solar).
Antecedentes
El edificio forma parte del conjunto edificatorio “Carabanchel 34” conformado por 50 viviendas y aparcamiento semi-automático desarrollado en 2 fases, y proyectado por el equipo de arquitectura Ruiz-Larrea & Asociados S.L. El proyecto inicial fue fruto de un concurso público convocado por la EMVS bajo el nombre de Manubuild, con el objetivo de apostar por conseguir el máximo soleamiento en los espacios vivideros de día de las viviendas, configurando el edificio de una manera industrializada mediante la seriación y la repetición.
En la primera fase, “Carabanchel 34 Fase I”, se desarrolla bajo sistemas industrializados de construcción y buscando la máxima eficiencia energética. Así se construye el primer bloque de 25 viviendas, además del bajo rasante completo para albergar el aparcamiento semiautomático. En la segunda fase, objeto de este artículo, “Carabanchel 34 Fase II”, se desarrolla el resto de las 25 viviendas en un nuevo bloque, sobre la estructura existente, bajo criterios bioclimáticos, ahorro de energía, ecoconstrucción y de gestión y eficiencia hídrica, cumpliendo con el CTE. Al finalizar la fase de estructura, se adecua el proyecto original para adaptarlo a un edificio de ECCN bajo el standard Passivhaus.
Descripción del Proyecto
El programa de necesidades planteado es un edificio residencial multifamiliar de 25 viviendas de 1, 2 y 3 dormitorios y zonas comunes. Las viviendas son de carácter social de alquiler en el régimen de calificación de vivienda protegida pública de la CAM como VPPA.
Las viviendas del bloque se diseñan con criterios bioclimáticos y de sostenibilidad, organizándose en torno al núcleo de comunicación vertical (escalera y ascensor de cabina accesible), que da acceso a un corredor de distribución orientado a norte, lo que permite hacer que todas las viviendas sean pasantes con doble orientación norte-sur.
La vivienda de 1 dormitorio dispone de zona de día formada por cocina, tendedero y estar comedor, y la zona de noche que la integran un baño y un dormitorio. La vivienda de 2 dormitorios dispone de zona de día formada por cocina, tendedero y estar-comedor y la zona de noche que la integran un baño y dos dormitorios. La vivienda de 3 dormitorios dispone de zona de día formada por cocina, tendedero y estar-comedor y la zona de noche que la integran un dormitorio principal con baño incorporado y dos dormitorios y un baño.
Los huecos de las estancias están formados por huecos de composición vertical en su orientación sur incluyendo elementos de protección solar, y huecos de composición horizontal en su orientación norte más los accesos a los tendederos.
Las plazas de garaje provienen de la construcción de la Fase I por lo que son ya existentes en el sótano -2 en un aparcamiento semiautomático robotizado.
Prestaciones del Edificio
Los criterios fundamentales que han alimentado el proceso para alcanzar un edificio ECCN se basan en el estándar de construcción Passivhaus. Este certificado es el más exigente del mercado en materia de eficiencia energética y confort. Un edificio Passivhaus es aquel en el cual el confort térmico (según la ISO 7730) se consigue mediante el calentamiento o enfriamiento del flujo de aire necesario para alcanzar la ventilación óptima del espacio interior.
- Las características del edificio proyectado son:
- Alto grado de confort térmico interior, tanto en la estación fría como en la cálida. Rango de confort de 20-25˚C.
- Aire de calidad excepcional garantizado durante 24 horas al día.
- Calidad en la construcción para evitar o minimizar los puentes térmicos, infiltraciones no deseadas, condensaciones superficiales o intersticiales etc. Se reduce el riesgo de patologías derivadas de la física de la construcción.
- Precios asequibles de construcción.
- Reducción de las facturas de consumo energético.
- Durabilidad en el tiempo de las soluciones constructivas. Garantía de un buen funcionamiento durante muchos años con medidas mínimas de mantenimiento.
- No requiere comportamientos específicos del usuario para lograr un correcto funcionamiento.
- Niveles elevados de satisfacción por parte del usuario / propietario.
Memoria constructiva
Dentro de los objetivos planteados como filosofía de proyecto, se identifica el uso de energías más limpias y ahorros energéticos, y en aras de asegurar la funcionalidad, seguridad y habitabilidad de los edificios, se han planteado soluciones constructivas sostenibles y ecoeficientes para promover la reducción del consumo energético y la pérdida energética de la vivienda dentro de los parámetros marcados por el estándar Passivhaus. Además se han tenido en cuenta criterios de ecoconstrucción para que los materiales empleados dispusieran de DAP; la calidad del ambiente y del aire interior en los acabados interiores que están libres de COV y diseñados para que la temperatura interior de los cerramientos esté por encima de 17ºC; y en la gestión y reutilización del agua mediante el uso de equipos de alta eficiencia hídrica.
Sustentación del Edificio y Sistema Estructural
El edificio se apoya sobre la estructura existente del proyecto de “Carabanchel 34 Fase I”, que se ejecutó hasta la planta baja, y se calculó para el levantamiento en la Fase II. Así estaba construido el sótano -2, (aparcamiento), el sótano-1 (cuartos técnicos y soportal), y la planta baja con las esperas de arranque de los pilares del edificio objeto.
Los elementos portantes verticales están constituidos por pilares de hormigón armado, y en la fachada norte con una estructura de acero compuesta por un emparrillado metálico de pilares y vigas mediante perfiles laminares de tipo HEB-300, cuyos elementos colaboran como elementos portantes de la estructura del edificio. Los forjados son bidireccionales de hormigón con casetones perdidos de hormigón aligerado, con un canto de 25+5 cm y un nervio de 12,5 cm con un intereje de 82,5 cm. En el torreón de la cubierta hay una losa de hormigón de 20 cm.
Sistemas de Envolventes y Acabados
El fin proyectual se centra en controlar la energía interior y evitar los puentes térmicos, utilizando un tipo de fachada óptimo según la orientación, ejecutando así fachadas ventiladas en la orientación sur y fachada sistemas tipo SATE en la orientación norte y medianerías. Además, se tiene en cuenta el parámetro de la hermeticidad para controlar las posibles infiltraciones de aire que se puedan producir en los distintos encuentros de los elementos constructivos y alcanzar así los valores exigidos en Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo (EECN) y Passivhaus.
Envolvente térmica
Sistema de cubierta: sistema tradicional acabado en grava. Aislamiento térmico de XPS con borde mecanizado a media madera, con un λ= 0,036 W/mK, y formado por 2 planchas contrapeadas de espesor de 100 y 80 mm. Ucubierta= 0,18 W/m²K
Sistema fachada: soporte base formado por fábrica de ladrillo de ½ pie con acabado enfoscado exterior e= 15mm, guarnecido interior de yeso e= 15-20mm, y trasdosado de cartón yeso 46/400/15 relleno con aislamiento térmico de lana roca λ= 0,034 W/mK. Sobre este soporte base se realiza un tipo de fachada que varía según la orientación del edificio.
a) Sistema SATE (orientación norte y medianerías): fachadas tipo SATE de distintos espesores, que tienen un λ= 0,035 W/mK con fijaciones de ruptura de puente térmico tipo Ejotherm H2 con un λ= 0,001 W/k. Fachada medianera y galería interior: e= 120 mm con una USATE= 0,20 W/m²K. Fachada interior en zona de escalera: e= 100 mm con una USATE= 0,26 W/m²K.
b) Sistema fachada ventilada (orientación sur): acabado en panel metálico de chapa minionda sobre subestructura metálica con rotura de puente térmico mediante la colocación de fundas térmicas de espuma de PP de célula cerrada de e= 10mm en las fijaciones y anclajes de sustentación. Lámina de viento de poliéster no tejido, impermeable, transpirable al vapor de agua y estanco al aire para garantizar la eficacia del aislamiento térmico con juntas. Aislamiento con panel único de doble densidad con un λ= 0,034 W/mK con fijaciones de ruptura de puente térmico Ejotherm H2 con un λ= 0,001 W/k. Fachada sur: e= 100 mm con una Uvent= 0,20 W/m²K.
Carpinterías exteriores: carpintería certificada Passivhaus para clima templado con una transmitancia del conjunto del hueco de carpintería-vidrio para obtener unos valores de UW= 0,93 W/m2K. El marco es un sistema de carpintería de PVC de (triple junta) con una Uf= 1,0 W/m²K. Acristalamiento de vidrio triple con cámara con valores de Ug= 0,7 W/m2K, con distanciador de vidrio de plástico y con ruptura de puente térmico. En la orientación norte la composición es de 4/12/4/12/4 relleno de argón 90% con un valor de g= 0,53, y en la orientación sur 3.3./12/4/12/3.3 relleno de argón 90% con un valor de g= 0,49. Todos los vidrios tendrán bajo emisivo y control solar en función de la orientación.
La puerta de acceso se realiza con el mismo tipo de perfil para obtener unos valores de Up= 1,0 W/m2K y además garantizar la estanqueidad de la envolvente. Se opta por soluciones de carpintería de PVC-U de triple cámara con refuerzo de acero cincado, juntas EPDM y panel térmico tipo Cosmotherm de 28 mm y Up= 1,0 W/m²K o vidrio de doble cámara 3+3/12/4/12/3+3 con una Ug= 0,7 W/m²K, bajo emisivo y acabado satinado.
Protección solar de huecos: sistema motorizado de cortinas enrollables en cajón con accionamiento eléctrico con guiado de cremallera lateral resistente al viento. En la orientación sur el tejido es de tipo blackout trend light blanco: transmisión 76% / absorción 12% G tot 0,02 / opacidad 100 en color RAL 9010; y en la orientación norte es de tipo trend light antracita: transmisión 7% / absorción 93% G tot 0,05 / opacidad 100 en color RAL Antracita 7016.
Hermeticidad
El sistema constructivo realizado con fábrica de ladrillo y hormigón, define la línea de hermeticidad del edificio, con una capa de yeso e=15-20 mm, en el trasdós de la fábrica de ladrillo. Por ello, se han implementado sistemas de sellado con cintas de estanqueidad con adhesivos (de alto rendimiento sin disolvente, ni COV ni sustancias de elevado punto de ebullición plastificante, ni cloro y ni formaldehido) para los sistemas de carpintería-marco interior, carpintería-marco exterior, soporte-marco interior y yeso forjado de hormigón; y membranas líquidas herméticas para los sistemas de sellado de pasos de instalaciones.
Puentes térmicos
Tratamiento los puentes térmicos del edificio de acuerdo a las condiciones establecidas en los criterios de confort y salubridad de los edificios pasivos para mantener una diferencia de temperatura entre ambiente interior y superficie interior de la ventana ≤ 4,2 K y una temperatura superficial mínima de 17ºC.
A) Pasarelas exteriores: forjado superior exterior de XPS con un e= 50 mm y forjado inferior exterior de lana de roca con un e= 120 mm en cara inferior en una franja de 130 cm. B) Pilares de planta baja-primera: lana de roca en una franja vertical de 600 mm y un e= 120 mm. C) Muros de planta baja-primera: lana de roca a 2 caras en una franja vertical de 450 mm y un e= 120 mm. D) Fachada ventilada: fundas térmicas en anclajes y cara superior de forjado de XPS de un e= 50mm, e inferior en franjas de 500 mm y un e= 120 mm. E) Insuflación de aislante térmico en patinillos técnicos de bajantes.
Sistemas de Acondicionamiento e Instalaciones
Como consecuencia de la aplicación del standard PASSIVHAUS en las viviendas, se produce una reducción de la demanda sustancialmente en casi un 60% sobre un edificio que cumple únicamente con las prestaciones del CTE.
- Demanda energética anual de calefacción por superficie útil: 6,95 kWh/ (m2año)
- Demanda energética anual de refrigeración por superficie útil: 5.,9 kWh/ (m2año)
Refrigeración y calefacción
Sistema de aire acondicionado frío-calor de alta eficiencia energética compuesto por la instalación de una unidad exterior ubicada en cubierta y una unidad interior tipo Split en el salón de las viviendas con una capacidad de 3,5 kW de potencia en frío y 3,7 kW de potencia en calor. El control de la temperatura se realiza mediante un termostato ubicado en la estancia principal. Este sistema aporta un alto nivel de confort con un nivel sonoro mínimo, evitando el impacto estético de los equipos de aire acondicionado. En calefacción el PHI aconseja disponer de un suministro auxiliar de calefacción, y se instala en los baños un radiador toallero eléctrico con una potencia de 750 W.
Ventilación
Ventilación de confort con recuperación de calor de alta eficiencia con equipos individuales por vivienda en colocación vertical, integrado en el mobiliario de cocina, con un rango de caudal entre 90-145 m3/h con filtros F7 en admisión y G8 en retorno de equipo, obteniendo aire fresco para favorecer el bienestar, maximizar el confort, el ahorro energético y la ausencia de moho y bacterias. Equipos con certificado de componente Passivhaus, con un recuperador de calor de una eficiencia 82% (>75%), consumo eléctrico de 0,27 Wh/m3 y unas fugas de 1,05 % (<3%).
Red de conducto de admisión y expulsión de aire realizado con tubo de polipropileno extruido de 155 mm (e=15mm). Sistema de distribución en estrella a partir de silenciadores independientes en retorno e impulsión por tubo en polietileno HDPE de diámetro 75 mm. La difusión se realiza con bocas de ventilación con efecto Coanda.
Iluminación
Zonas comunes con iluminación tipo LED y detectores de presencia. Las viviendas no se entregan con iluminación, por lo que se entregará a los usuarios un manual indicando la eficiencia energética recomendada para los electrodomésticos de las viviendas, así como para los tipos de luminarias.
Automatización y Control
Centralitas de control de regulación solar con valores de lectura de diferentes sondas de temperatura (Kol1 en captadores; Sp1 y Sp2 en acumulador solar) que actuará sobre las bombas y válvulas correspondientes.
Energías Renovables in situ o en el entorno
La energía renovable utilizada es la solar térmica para el cumplimiento del apartado de DB-HE4 de ACS. Se instalan 8 captadores solares en 2 filas, con una superficie de captación cada uno de 2,51 m2 y disipador estático de 9 kW por fila. Se apoya por medio de una caldera de condensación de 60 kW, con un intercambiador de placas y dos interacumuladores térmicos de 1.000 l.
Presupuesto y viabilidad económica
El proyecto ha servido para identificar y definir claramente los sobrecostes derivados de la construcción de un edificio bajo el standard Passivhaus, ya que se ha transformado un edificio que cumplía únicamente la normativa de CTE, en un edificio ECCN. Para ello se han aumentado las partidas correspondientes a carpintería exterior, vidrios, aislamiento y hermeticidad, y se han reducido las partidas correspondientes a las instalaciones de climatización y calefacción (reducción de la potencia de producción, y la sustitución de los emisores finales de la bomba de calor por suelo radiante). Con ello se ha aumentado el sobrecoste en un 4,16%.
- Repercusión coste/m2 Edificio CTE: 872,51 €/m2
- Repercusión coste/m2 Edificio ECCN (standard Passivhaus): 908,80 €/m2
Cumplimiento DB-HE ahorro de energía
DB-HE 0_Limitación de consumo energético: Eno renovable= 37,10 kWh/m2año £ 62,16 kWh/m2año.
DB-HE 1_Limitación de demanda de energía: Calefacción: Dcal,edificio= 6,95 kWh/m²año £ Dcal,lim= 28,4 kWh/(m²año) / Refrigeración: Dref,edificio= 5,79 kWh/m²año £ Dref,lim= 15,0 kWh/m²año.
DB-HE 4_Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria: zona climática de Madrid / consumo (28 l/persona día= 1725,50l ACS)= 34405,50 kWh/año. Edificio= 51,8% £ CTE: 50%.
DB-HE 5_Contribución solar mínima de energía fotovoltaica: no es de aplicación.
Análisis energético del edificio
Balance energético del edificio mes a mes, contabilizando la energía perdida o ganada por transmisión térmica al exterior a través de elementos pesados y ligeros (Qtr,op y Qtr,w respectivamente), la energía involucrada en el acoplamiento térmico entre zonas (Qtr,ac), la energía intercambiada por ventilación (Qve), la ganancia interna sensible neta (Qint,s), la ganancia solar neta (Qsol), el calor cedido o almacenado en la masa térmica del edificio (Qedif), y el aporte necesario de calefacción (QH) y refrigeración (QC).
Atendiendo únicamente a la demanda energética a cubrir por los sistemas de calefacción y refrigeración, las necesidades energéticas y de potencia útil instantánea a lo largo de la simulación anual, muestran los siguientes gráficos:
Resultados estadísticos del aporte energético de calefacción y refrigeración en los que se necesita aporte energético:
La evolución de la temperatura interior en las zonas modelizadas del edificio objeto se muestran en la siguiente gráfica, que muestran la evolución de las temperaturas mínimas, máximas y medias de cada día, junto a la temperatura exterior media diaria en cada zona:
Certificaciones energéticas y ambientales
El edificio se encuentra en fase de la obtención, bajo el Standard Passivhaus, del Certificado PASSIVHAUS CLASSIC.
Imágenes proyecto
