Ficha de proyecto presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula
Resumen Proyecto
El proyecto consistió en la rehabilitación de una vivienda típica de la huerta Valenciana, cuya tipología constructiva se denomina Alquería, para lograr una demanda de climatización muy reducida. El objetivo de este proyecto se definió teniendo en cuenta el creciente interés por la rehabilitación de edificios de interés patrimonial y el panorama energético y medioambiental actual. Con este propósito, se desarrolló un modelo para la simulación energética de la vivienda mediante el software TRNsys 17; con la comparación de medidas experimentales y de resultados de la simulación se consiguió la validación del modelo (RMSE 1.63 ° C, MAPE 5.88%). Una vez validado el modelo energético se procedió a realizar un estudio de optimización de la demanda energética de climatización mediante la implementación de medidas pasivas (medidas aplicadas al edificio que no requieren energía adicional). Se obtuvo una demanda energética de climatización muy próxima a cero. Actualmente, la vivienda ha sido entregada a sus usuarios, a falta de instalar los necesarios elementos de sombra. No se ha instalado ningún sistema activo de climatización, se cubre la demanda de refrigeración mediante ventilación natural y la de calefacción mediante la ayuda del recuperador de calor y la radiación solar directa a través de las ventanas instaladas a sur. Con esta vivienda se pretende demostrar cómo mediante unas medidas básicas pasivas se puede conseguir la práctica eliminación de la demanda energética de climatización sin una inversión excesiva.
Memoria descriptiva
La rehabilitación de la vivienda se ha hecho respetando lo máximo posible su configuración y materiales originales, pero mejorando muy significativamente su comportamiento térmico con el fin de conseguir una demanda de climatización prácticamente nula.
Para ello y previamente a la rehabilitación, se realizó un estudio energético mediante simulación con el software TRnsys 17. Con en este programa se desarrolló un modelo energético del estado original de la vivienda. Dicho modelo fue calibrado y validado a través de la comparación entre las medidas obtenidas en la simulación y las medidas de temperatura y humedad interior recogidas durante más de 6 meses en la propia Alquería.
Una vez validado el modelo se elaboró una estrategia de optimización energética que permitió establecer un protocolo de introducción de las medidas pasivas siguientes:
- Espesor de aislamiento de la envolvente del edificio (muros y cubiertas en contacto con el exterior).
- Superficie de ventanas a sur: debía ser la adecuada para que el aporte de energía por radiación solar directa a través de ellas en los meses de invierno fuera suficiente teniendo en cuenta las pérdidas de calor a través de las mismas durante el periodo nocturno.
- Ventilación natural adecuada. Esta medida pasiva permite refrigerar la vivienda sin necesidad de instalar sistemas de refrigeración activos. Esta se consigue mediante los huecos originales de la alquería en orientación este y colocando el número de huecos mínimo posible en orientación oeste para asegurar la ventilación cruzada. Los huecos en esta última dirección serán mínimos para evitar sobrecalentamientos.
- Sistemas de sombreamiento en las ventanas de orientación sur, este y oeste para evitar sobrecalentamientos en periodos de verano.
Tras realizar el análisis energético y tener claro las medidas pasivas a instalar se procedió al desarrollo del proyecto de rehabilitación.
Agentes del Proyecto
- Promotor: Dña. Pilar Ferrer Lacruz y D. Rafael Royo Pastor
- Proyectistas: Carolina Aparicio Fernández
- Dirección Obra: Carolina Aparicio Fernández
- Director de la ejecución de la obra: Santiago Tormo Esteve
- Otros Técnicos Intervinientes: Ana Martínez Ibernón, realizó el estudio de optimización energética de la vivienda.
- Otros Agentes: Aislamientos PIMAT, empresa instaladora del sistema SATE (Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior) y del recuperador de calor Zehnder.
Antecedentes
Se recibe por parte del promotor el encargo de la redacción del proyecto de reforma de una vivienda en una parcela situada en la huerta de Alboraya.
El solar limita al norte con la acequia que sirve para regar el campo del mismo propietario.
Originariamente al edificio se accedía por planta baja. Ésta en su estado original constaba de un acceso a la planta superior por el exterior. La planta superior se encontraba como un almacén abuhardillado.
Descripción del Proyecto
El edificio objeto del proyecto es la reforma de una vivienda exenta con las actuales exigencias e intentando conseguir una demanda energética baja. La vivienda consta de planta baja y bajo cubierta. En su estado original la planta baja tenía un diseño de vivienda a “dos manos”, es decir, el acceso estaba situado en la planta central y a ambos lados se desarrollaban las estancias. Al fondo se encontraba la cocina, que es un volumen anexionado con posterioridad, además constaba de un patio en el cual se asentaba la escalera para subir a la cambra.
A la vivienda se accede desde la parcela del mismo propietario.
La vivienda reformada se resuelve en planta baja y consta de salón, cocina, comedor y un baño completo, escalera, distribuidor y patio. A la segunda planta se accede desde una escalera interior y hay un dormitorio doble.
En esta segunda planta está todo abuhardillado bajo cubierta. No toda la superficie es aprovechable debido a la altura que queda bajo el techo. En esta planta se resuelve el acceso a la cubierta plana que está encima del salón y la cocina.
La cubierta inclinada se resuelve en tres faldones distintos con una pendiente de 30°. Todas las cubiertas inclinadas tienen una estructura de madera a base de pares y rastreles. Los faldones se resuelven con dos tipos de teja distinta, con teja cerámica curva y teja cerámica plana. Bajo la teja se coloca panel sándwich de madera con aislamiento térmico de forma que se cumpla con las condiciones de habitabilidad exigibles. La cubierta del salón y la cocina es una cubierta plana a la catalana. Esta cubierta va también aislada térmicamente.
La estructura del edificio se resuelve a base de muros de carga de ladrillo macizo con pilares del mismo ladrillo en el interior. Los forjados están resueltos con vigas y viguetas de madera. La estructura original se respetó siempre que fue posible, cuando fue necesario sustituir algún elemento se realizó conservando las características originales de dimensiones, evitando así que cambie el aspecto original de la vivienda. Todos los elementos a sustituir fueron del mismo material que los originales.
Se colocó aislamiento térmico en cubierta, fachadas y suelo. El espesor de este aislamiento es el óptimo determinado mediante análisis energético, realizado a través de programas de simulación y previo a la reforma de la vivienda.
La composición de la fachada principal responde a vivienda tradicional de la huerta con huecos verticales y un portón de entrada que permitía el acceso de carros al interior de la casa. La lectura de las fachadas en el estado en el que se adquirió la vivienda nos permitió ver que se habían realizado distintas reformas sobre la vivienda. Con la actuación planteada se pretendió recuperar los huecos iniciales con forma rectangular que caracterizan esta tipología.
Se modificó la composición de huecos a sur para conseguir mayor soleamiento e iluminación en el interior de la vivienda, el número de huecos se determinó según estudio térmico y de iluminación realizado mediante programas de simulación. No obstante, se ha repetido el tamaño rectangular de los huecos originales para no romper con la estética de la vivienda.
Memoria constructiva
Sustentación del edificio y sistema estructural
La estructura original de la vivienda se encontraba en buen estado por lo que solo se modificó aquello que fue indispensable. Se apreciaba que anteriormente hubo una escalera interior que comunicaba la vivienda con la cambra. En el proyecto se recuperó este acceso interior, lo que obligo a abrir un hueco en el forjado original, éste se realizó en la zona que estuvo anteriormente.
El edificio no presentaba grietas debido a asientos diferenciales por lo que se concluyó que estaban bien ejecutadas y en perfecto estado. La cimentación original es una cimentación corrida bajo muro de carga. Los pilares centrales tienen zapatas centradas aisladas.
La estructura vertical se resuelve a base de paredes de carga de ladrillo macizo con un espesor de un pie (25cm), la vivienda además consta de dos pilares de ladrillo macizo también de 1 pie (25x25cm) en el pórtico central, que coincide con la cumbrera. En la rehabilitación no se eliminó ninguna pared de carga.
El edificio consta de 1 forjado intermedio y la cubierta. Los forjados son unidireccionales con vigas y viguetas de madera. Los pórticos se resolvieron con vigas de madera de sección 30x40cm colocadas de canto. El forjado es un forjado de viguetas de madera de 13x26cm con entrevigado a base de revoltón cerámico con un intereje de 70cm.
La cubierta se resolvió con pares de madera de 13x26cm con un intereje de 70cm. Sobre los pares se colocaron rastreles y la teja plana. En la zona con teja curva, se colocó una cámara de ladrillo macizo y la cobertura de teja encima. Se realizó la sustitución de las viguetas que están más deterioradas debido a la humedad y los xilófagos. La sustitución de las viguetas se realizó por viguetas de madera. Se mantiene la actual estructura por lo que no se requiere ningún cálculo adicional.
Los forjados y estructura proyectados cumplen en todos los casos con lo especificado en las siguientes normativas: CTE-DB-SE: Bases de cálculo DB SE-F: Fábrica y DB SE-M: Madera.
Para la obtención de las solicitaciones se ha considerado los principios de la Mecánica Racional y las teorías clásicas de la Resistencia de Materiales y Elasticidad. El proceso de cálculo se realiza con el programa de cálculo CYPECAD.
Sistemas de Envolventes y Acabados
Fachadas:
En el estado original todas las fachadas estaban compuestas por un pie de ladrillo macizo revestido por ambos lados. Como esta solución constructiva no cumple con las condiciones de habitabilidad, es necesario colocar aislamiento térmico, además en la vivienda se pretende tener una demanda de frio y calor prácticamente nula, el espesor requerido de aislamiento para conseguir este objetivo se definió mediante análisis energético previo a la rehabilitación. Se decidió colocar el aislamiento térmico por el exterior mediante el sistema SATE, disminuyendo así los posibles puentes térmicos. Se colocó un espesor de aislamiento de 12cm.
Carpintería exterior:
Puesto que en esta vivienda se pretende tener una demanda de climatización prácticamente nula la utilización de una carpintería apropiada era prioritario. La carpintería a colocar es de PVC, acristalamiento 5+5/10/4+4, se colocaron ventanas practicables y fijos según corresponda por ventilación natural.
Cubiertas en contacto con el aire exterior:
El edificio en su estado previo a la rehabilitación constaba de tres tipos de cubierta.
La zona de la cocina era una cubierta plana con acabado de rasilla de aspe. No se apreciaban filtraciones en la cubierta, por lo que en ésta se colocó una capa de aislamiento térmico y un pavimento a modo de azotea invertida. El tejado se resolvió con teja cerámica curva y teja cerámica plana. En ambos casos se procedió al levantado de la teja y se colocó un panel sándwich con aislamiento térmico y acústico. Sobre el panel se volvieron a colocar las tejas existentes. Se colocó un espesor de aislamiento de 20cm en cubiertas según lo establecido en el análisis energético.
Suelos apoyados sobre terreno:
Se colocó cama de grava, sobre ella lámina de PVC de 1.2mm y, por último, encima de esta última se ejecutó el pavimento.
Sistemas de acondicionamiento e instalaciones
Calefacción
La vivienda no dispone de sistemas activos de calefacción. La rehabilitación de la vivienda ha sido diseñada para tener una demanda mínima de calefacción que pretende ser suplida mediante la radiación solar directa a través de las ventanas colocadas a sur. El sistema de recuperador de calor también colabora en mantener una temperatura interior de confort. En los días en los que la temperatura interior se preveía que pudiera descender de 19°C se usó un pequeño calefactor de baño de 700 W con una demanda energética de calefacción total inferior a los 6 kWh/m2 año. Para el año siguiente esta demanda se va a compensar con un sistema de bomba de calor con COP superior a 5, con lo que la demanda de energía primaria se llegará a situar prácticamente en 1 KWh/m2 año.
Refrigeración
La vivienda no dispone de sistemas activos de refrigeración. Se pretende cubrir esta necesidad mediante la ventilación natural. Los huecos en fachadas este y oeste permiten obtener una ventilación cruzada apropiada para conseguir temperaturas de confort en el interior cuando los requerimientos son de frio. En periodos en los que la ventilación natural no es apropiada para la refrigeración de la vivienda se tiene sistema de ventilación con recuperador.
Ventilación
Existe sistema de ventilación mecánica a doble tubo con recuperador de calor. Este sistema aportara el caudal de renovación de aire necesario según DB-HS, con el fin de asegurar las condiciones requeridas de calidad de aire interior. Un sistema de ventilación adecuado es fundamental en la vivienda pues esta tiene una alta hermeticidad.
Iluminación
El sistema de iluminación es a base de LEDs, con el fin de conseguir un consumo en iluminación mínimo.
Energías Renovables in situ o en el entorno
En la vivienda se pretende instalar en un futuro próximo un sistema de placas fotovoltaicas que permita cubrir la reducida demanda energética de partida.
Sistema pasivo de climatización
La rehabilitación de la vivienda ha sido planteada para conseguir una demanda de climatización prácticamente nula, según resultados obtenidos en la simulación, con lo que en un principio no se instalaron sistemas de climatización activos. Los requerimientos de refrigeración se suplen con la ventilación natural y los de calefacción mediante la radiación solar directa a través de las ventanas instaladas en la fachada sur. Se instala sistema de ventilación para asegurar calidad del aire interior y sistema de recuperador.
Presupuesto y viabilidad económica
El presupuesto total de rehabilitación de la vivienda ha estado entorno a los 80000€.
Cumplimiento DB-HE ahorro de energía
HE 0 Limitación del consumo energético
Cuantificación de la exigencia
Se calculó según apartado 2.2.1 Edificios nuevos o ampliaciones de edificios existentes de uso residencial privado el valor límite (Cep,lim) del consumo energético de energía primaria no renovable del edificio.
Siendo el consumo de enegía primaria estimado del edificio según certificación energética del edificio obtenida con la Herramienta Unificada Lider-Calener:
HE 1 Limitación de demanda energética
Cumplimiento del CTE-HE1 (Mediante método general)
Se adjunta la ficha realizada con la herramienta unificada LIDER-CALENER por la cual se justifica el cumplimiento del HE-1 para una vivienda localizada en Alboraya.
Mediante el software de análisis energético TRnsys 17 con el modelo energético de la vivienda, validado para su estado original, tras el proceso de optimización energética se obtuvieron unos valores de demanda de calefacción y refrigeración de:
- Calefacción Demandada: 0.7kWh / año m2,
- Refrigeración Demandada: 2.2 kWh / año m2.
Sin sistema de recuperación de calor y ventilación mecánica implementados (solo medidas pasivas):
- Calefacción Demandada: 7.4kWh / año m2,
- Refrigeración Demandada: 2.8 kWh / año m2.
Certificaciones energéticas y ambientales
Actualmente en la vivienda se han instalado en el interior sondas de temperatura y humedad para el control de las temperaturas, con el fin de poder hacer un seguimiento de las condiciones interiores y contrastar los resultados obtenidos en la simulación.
Según los datos de consumo eléctrico leídos en el contador de la vivienda, en el periodo comprendido entre el 8 de septiembre de 2017 y 13 de julio de 2018 el consumo fue de 24.95kWh/m2.Durante este periodo en los meses de invierno se tuvo que utilizar los días más fríos un convector eléctrico de baño de 700 W de potencia.
Durante el verano no fue necesario ningún sistema activo de refrigeración.
El consumo diario sin calefacción promedio es de 5.076 kWh. Atendiendo a éste el consumo estimado anual por m2 sin calefacción, estará en torno a 18.10 kWh/m2año.
Se ha llevado a cabo un test de Blower Door con el fin de verificar si el nivel de estanqueidad es el adecuado según Passivhaus. El resultado fue 1.49 renovaciones por hora, satisfaciendo la exigencia de estanqueidad para la rehabilitación de edificios según la norma Passivhaus.
Imágenes proyecto
