Hacia el nuevo modelo de edificios 0,0 – 92 viviendas nZEB en Torrejón de Ardoz

Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:

Autores

• Miguel Díaz Martín, Director Rlab, Ruiz-Larrea & Asociados
• Gorka Álvarez Ugalde, Director Diseño, Ruiz-Larrea & Asociados
• Gabriel Ruiz-Larrea Fernández, Arquitecto Rlab, Ruiz-Larrea & Asociados

Resumen

A lo largo de esta comunicación se expondrán cuáles son las nuevas herramientas y su manera de combinarlas y aplicarlas para que nuestros edificios no demanden nada más que lo estrictamente necesario, siendo capaces de acondicionarse con el mínimo consumo de recursos. Así, sistemas como la recuperación de calor, el exacto dimensionamiento de aislamiento y carpinterías, junto con el uso de materiales reciclables y renovables y la adaptación arquitectónica al clima se conviertan en las líneas de trabajo imprescindibles para elaborar una vivienda de consumo de energía casi nulo.

Introducción

El  mundo está cambiando y con ello nuestra mentalidad. No es una frase hecha, es una realidad. Nuestras ciudades tienen que dar respuesta a los cambios que están surgiendo del mismo modo que lo tienen que hacer nuestros edificios.

Los crecientes costes de la energía, el agotamiento de recursos y el cambio climático han orquestado todo este cambio de tendencia. Los planteamientos antes rechazados son ahora más que válidos para dar respuesta a las necesidades actuales.

0,0 _La Sin de Solvia, proyecto ganador del concurso “Madrid 0,0”, combina las nuevas herramientas para el “cambio” y las aplica en el desarrollo de las 98 viviendas en Torrejón de Ardoz promovidas por Solvia. Sistemas como la recuperación de calor, el intercambio tierra-aire, un control exhaustivo en el diseño para eliminar los puentes térmicos, unido a la minimización de las pérdidas mediante el exacto dimensionamiento de los aislamientos y de las carpinterías, consiguen crear un bloque de viviendas con una demanda energética mínima y un confort máximo, entendiéndolas como la evolución consecuente de una vivienda de bajo consumo energético.

Arquitectura adaptativa a las solicitaciones climáticas

Antes de pensar la arquitectura de forma de cualquier proyecto, y en éste caso en concreto la de las viviendas de la calle Londres de Torrejón de Ardoz (Madrid), nos centramos en analizar el clima de la ubicación, para poder tomar las decisiones que aprovechen al máximo sus particularidades y favorezcan la reducción del consumo de energía del edificio.

Estudio del clima

Esta localización pertenece a un clima mediterráneo continental, siendo una zona D3 del CTE. Conociendo los datos climatológicos obtenidos de los diferentes Observatorios Principales, y elaborando las gráficas pertinentes, podemos observar que la Tª media mínima correspondiente al mes de enero no llega a alcanzar 1ºC con humedades cercanas al 80%, dándose la máxima Tª en el mes de julio con 32ºC y una humedad cercana al 40%. En el caso de las precipitaciones se observa que se producen en la mayoría de los casos en los meses de invierno junto a abril y mayo, detectándose veranos muy secos con precipitaciones bastante escasas. A su vez, el análisis del régimen de los vientos nos ayuda a determinar cuáles son las estrategias que debemos de plantear para aprovecharnos o protegernos de ellos a lo largo del año. En este caso disponemos de vientos más frecuentes por el noreste aunque los de componente suroeste son de mayor intensidad. Por este motivo nos interesa protegernos de los vientos del sur en invierno, a lo que nos ayuda el edificio de viviendas ya construido en la parcela, y en verano realizar una ventilación nocturna por el norte, ya que es de donde provienen los vientos frescos más frecuentes.

Transformando en arquitectura: Radiación Solar Acumulativa

Al definir el volumen capaz del edificio, constreñido por una normativa ineficiente y adaptada a otros criterios que no son los que hablan en términos de consumo y demanda de energía, nos resulta contraproducente la forma en U orientada a norte, ya que se produce un autosombreamiento que nos incapacita para captar la mayor energía posible de forma pasiva. Dentro de esta definición, trabajamos para convertir el lugar en la mejor de las oportunidades posible y maximizar así su eficiencia. Entendiendo gracias al estudio del clima que necesitamos equilibrar los kWh/m2 de captación solar en invierno y verano, se realiza un estudio de radiación tanto estacional como anual. Es determinante simular la radiación solar incidente en las fachadas para así poder conocer el comportamiento térmico que tendrán nuestras viviendas en los diferentes períodos del año respecto a la radiación solar recibida y, con los datos resultantes, poder dimensionar las pieles que realizan el intercambio energético o protección con el exterior. En verano, en función de la altura y con un diferencial por las propias sombras, la radiación que se percibe puede ser de entre 2 a 4 veces más de la que se recibe en invierno (de 0,6 a 2,8 kWh/m2), por lo que las estrategias más comunes que deberemos de realizar corresponderán a la protección solar en verano y la captación en invierno.

Mi edificio es mi vivienda: Galería Solar

Nos propusimos como premisa el conseguir tanto en refrigeración como en calefacción una demanda límite de 15kWh/m2 para dimensionar los sistemas activos de forma exacta, basándonos en el concepto de Passivhaus pero adaptando sus criterios a las particularidades climáticas de nuestra ubicación. Por ello, tras el estudio de la radiación, entendimos que no podíamos tratar todas las viviendas de la misma manera, ya que no recibían la misma radiación durante el año. Se trabaja cada vivienda estudiándola y simulándola independiente del resto, redefiniendo los espacios a aislar, entendiendo que realizamos viviendas adiabáticas y por tanto no tenían por qué intercambiar energía con el resto, teniendo por tanto que climatizar lo estrictamente necesario. Así surge el concepto de Mi edificio es mi vivienda, adaptando la “piel” a cada ubicación y altura, aislando perfectamente los paramentos y controlando las demandas, de manera que se produjesen sobredimensionamientos.

Consecuencia de ello son elementos pasivo-activos que nacen o se adaptan en el proyecto como el “muro de inercia/emisor térmico”, la “chimenea solar” o la “galería solar”. Por ejemplo, en el caso de ésta última, no está diseñada en función del uso sino del clima, capaz de transformar esa energía solar (kWh/m2) recibida en calor, siendo nuestro elemento principal de captación en invierno y retranqueándose en verano para sombrearse y configurar un espacio intermedio climático en forma de terraza, que además en los entretiempos nos hiciese estar en rango de confort mediante técnicas de acondicionamiento pasivo. La adaptabilidad de la galería permite poder reducir la demanda de calefacción cuando el vidrio está en la posición más cercana al exterior para la captación solar, y la demanda de refrigeración, cuando el vidrio esta retranqueado. Se compone de dos pieles móviles en diferentes posiciones dependientes de las solicitaciones externas e internas, además de una tercera piel de lamas que favorecen el sombreamiento, la ventilación, y el enfriamiento evaporativo.

Fundamentos de la vivienda 0,0

Ante el reto de “Madrid 0,0” promovido por Solvia y el Colegio de Arquitectos de Madrid, se empezó a proyectar un edificio teniendo en cuenta su baja demanda energética no como un fin, sino como un punto de partida, que nos acompañase en cada decisión de proyecto. Además de diseñar un edificio con criterios pasivos, y para poder lograr nuestro objetivo, nos basamos en cinco pilares fundamentales:

• Minimizar las pérdidas mediante un correcto aislamiento y espesor adecuado al clima. Entenderlo como un elemento para conservar la energía. Estos nuevos niveles que redefinen los límites que debemos exigir a nuestras viviendas pasan por adecuar el tipo de aislamiento y el espesor al clima en el cual nos situamos. La capacidad de éste material no es solo la de protegernos contra el frío, sino que es igual de importante y efectivo para protegernos contra el calor. El aislamiento tiene que empezar a pensarse para la estación de verano como se ha hecho hasta ahora para la estación de invierno. Lo fundamental, como principio elemental en esta nueva concepción térmica de vivienda, es conservar la energía que nos hace estar en confort.

• Perfectos detalles constructivos para evitar los puentes térmicos. La premisa básica es conseguir una construcción libre de puentes térmicos. Se tienen que pensar, calcular y ejecutar correctamente en todos los encuentros, para conseguir así no derrochar nada de energía. Por ello es tan importante la continuidad del aislamiento en todos los paramentos de nuestras viviendas. En el proyecto objeto, este aspecto se resuelve al independizar térmicamente el espacio habitable y acondicionado de la estructura por todas sus caras y separarlo, de la misma manera, del resto de espacios, lo que nos permite tener solucionados los encuentros con la menor pérdida energética posible.

• Estanqueidad al aire, una premisa necesaria: La estanqueidad está totalmente garantizada ya que se plantea una envolvente continua sin juntas. Los puntos que podrían considerarse débiles, por los que se producen la entrada de instalaciones, están controlados mediante unos espacios en los testeros de las viviendas. De la misma manera, las carpinterías propuestas son específicas para garantizar la hermeticidad. Así, no confiamos la ventilación a la permeabilidad de la envolvente sino que la realizamos mediante el equipo de ventilación que utilizamos para la renovación de aire.

• Sistemas activos basados en la recuperación de calor. Proponemos utilizar un Sistema VMC de Doble Flujo Plurifamiliar Centralizado que se basa en un sistema de ventilación que consta de dos extractores colectivos en cubierta por cada bloque de viviendas, grupo de insuflación para insuflar el aire nuevo del exterior hacia dormitorios y salones, grupo de extracción para expulsar de cocinas, baños y aseos el aire viciado. Cada vivienda dispondrá de su propio recuperador de calor lo que permitirá la recuperación de hasta un 94% de las calorías del aire extraído gracias al intercambiador de alto rendimiento de cruce de flujos.

• El hueco: precisión de la piel como fuente de calefacción. El principal problema del hueco es que se convierte en el principal puente térmico que tiene una vivienda. Por ello y para convertirlo en el principal elemento de captación solar en el invierno, el hueco está calculado para encontrar el equilibrio perfecto entre estos dos condicionantes, lo que nos da valores de transmitancia para Madrid de hueco en torno a los 0,5-0,8 kWh/m2 y un Factor Solar entre 0.4 y 0.55, en función de su altura y la radiación solar recibida. En verano, estos huecos se acompañan de una piel exterior, compuesta por lamas y un voladizo, que le garantizan estar en sombra. En invierno, este vidrio se proyecta en su plano más exterior, de forma que queda totalmente expuesto a la radiación solar, y así, ayudamos a la climatización del espacio interior.

Las estrategias del cambio

A continuación, detallamos otras estrategias de implantación en el proyecto, que se han estudiado y concebido desde la fase de diseño, para fomentar el acercamiento a conseguir un residencial nZEB.

• Efecto Isla de Calor: Se estudia la vegetación a im­plantar en toda la parcela y en el entorno más inmediato para crear un microclima que trabaje el confort a escala urbana y evite el efecto “isla de calor”.
• Ventilación natural: las viviendas están dise­ñadas también para el periodo de entretiempo, pudiendo así aprovechar las condiciones fa­vorables del clima de primavera y otoño, llegando al confort con estrategias pasivas como la ven­tilación natural cruzada.
• Envolvente norte: La piel que cierra el edificio al nor­te se tecnifica mediante una serie de capas que protegen las viviendas de la pérdida energética por dicha fachada. Además, los armarios ge­neran un colchón térmico que aísla la vivienda en su peor orientación.
• Flujo de viento planta baja: En planta baja se libera espacio en las esquinas para dar acceso a garaje y en el testero este para canalizar los flujos de personas y aire provenien­tes del pasillo peatonal verde al que se vuelca la edificación.
• Intercambio Tierra-Agua: es residencial se alimenta, para cubrir la demanda y por tanto el consumo que es necesario cubrir, de energía renovable que es generada mediante sondas geotérmicas que extraen del terreno la energía de forma limpia y respetuosa con el medio ambiente.
• Cubierta árido reciclado: La cubierta se resuelve, en el es­pacio para alojar instalaciones, con árido reciclado obtenido del proceso de valorización del es­combro de otras construcciones o de desechos urbanos.
• Usuarios finales: Los inquilinos al entrar en el edi­ficio reciben una formación y un manual para poder sacar el mayor rendimiento al edificio. Se les hace participes del funcionamiento de su vivienda, aprendiendo a usarla se­gún sus necesidades.

Más allá de la energía de tu vivienda

El problema actual no es sólo energético, aunque todo ello es transformable en la misma. Entendemos la sostenibilidad como una red de responsabilidades global que no es sólo abarcable desde un aspecto, sino que tiene que ser entendida desde múltiples aspectos, diferentes disciplinas y puntos de vista. Un proyecto puede ser de consumo de energía casi nulo, pero derrochar agua o utilizar en su concepción materiales derivados del petróleo con una energía incorporada mayor de la que van a ahorrar en todo el ciclo de vida del propio edificio. Por ello además, en el caso de las 92 viviendas de Torrejón de Ardoz, está proyectado para el cumplimiento de los criterios BREEAM y ViveCOAM. Esto se corresponde con un conjunto de herramientas avanzadas y procedimientos encaminados a medir, evaluar y ponderar los niveles de sostenibilidad de una edificación, tanto en fase de diseño, como en fase de ejecución y mantenimiento, contemplando las particularidades de cada uno de los requisitos y categorías aplicables: Gestión, Salud y Bienestar, Energía, Transporte, Agua, Materiales, Residuos, Uso del Suelo y Ecología y Contaminación.

Conclusiones

Este residencial, combina a la perfección los sistemas pasivos con los activos, junto a la utilización del máximo de fuentes renovables para cubrir la demanda de energía, encontrando el equilibrio en el sistema que haga maximizar las ganancias que el lugar nos puede aportar y minimizando el impacto que nuestra actuación tiene en el entorno más inmediato.  Por ello, y basados en los aspectos antes mencionados, se desarrollan sistemas pasivos como la “galería climática”, las “chimeneas solares” o el “muro de inercia” para captar y almacenar la energía proveniente del Sol, y sistemas activos como la geotermia con intercambio tierra-agua, que dotan a la vivienda de las necesidades, aunque ya minimizadas, de calefacción, refrigeración y ACS.

Las 92 viviendas de Torrejón de Ardoz marcan el camino de la eficiencia y la sostenibilidad global para los residenciales del “Nuevo Modelo de Habitar”.

Agradecimientos

A César Ruiz-Larrea y Antonio Gómez, por su confianza.