Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Alberto Monreal Aliaga, Arquitecto, Arquitecturas Naturales
- Elisa Durán Pérez, Arquitecto, Arquitecturas Naturales
Resumen
Vivienda diseñada fundamentalmente con estrategias pasivas: orientación y captación solar, inercia térmica y utilización de la tierra como envolvente, ventilación cruzada natural y recogida de aguas pluviales. Estas, junto con la elección de los materiales y sistemas constructivos utilizados, nos ha permitido obtener una reducida energía en el ciclo de vida y un excelente comportamiento térmico y acústico a un precio sostenible. Las mediciones de consumo demuestran una demanda mínima. Sin refrigeración, la casa ha estado a 25º con una temperatura exterior de 45°.
Introducción
La vivienda unifamiliar que presentamos se terminó de construir en diciembre del 2014 en una zona limítrofe cercana al aeropuerto de la ciudad de Zaragoza y pertenece a una actividad de cuidado de animales, principalmente perros. Para el diseño fue preponderante el hecho de que la parcela estuviera en el campo, una necesidad propia de la actividad, con un alto contenido acústico por ladridos y aviones, además del clima continental zaragozano con inviernos más bien fríos, principalmente por el fuerte viento de baja temperatura y veranos muy cálidos. Al mismo tiempo, se buscaba disminuir en lo posible el impacto medioambiental de la construcción, tanto en su periodo de utilización como en el proceso de los materiales utilizados, su transporte y su demolición, e implementar la idea de casa saludable, favoreciendo la transpirabilidad de los cerramientos, introduciendo la luz y ventilación adecuadas y evitando la emanación de compuestos tóxicos de los materiales por evaporación o incendio.
La sostenibilidad de la vivienda empieza por estar contenida ya en su dimensión, limitándose a 150 m2 construidos (120,89 m2 útiles) para un matrimonio con 3 hijos. El programa constaba de un salón-comedor, una cocina, 4 dormitorios, dos baños y un cuarto de lavar distribuidos en una sola planta que debía ser accesible con silla de ruedas. Sin embargo, la propiedad quería tener acceso de algún modo a una zona de estar a cierta altura para disfrutar de las vistas de la llana vega zaragozana. La continuidad de la tierra en la envolvente permitió dar acceso de forma natural a la cubierta ajardinada sobre las bóvedas sur.
Las soluciones adoptadas y, en concreto, las estrategias pasivas en el diseño, han conseguido que la casa tenga una demanda muy pequeña, consumiendo la calefacción según las mediciones y estimaciones realizadas 11,65 kw.h/m2 año teniendo en cuenta que el usuario ha establecido un régimen variable de temperaturas interiores en invierno de entre 21,5º y 22,5º. El pasado verano, se dió una máxima de temperatura exterior de 45º, no sobrepasando las estancias en ningún momento y sin aporte de refrigeración, los 25º, lo que da una idea del comportamiento térmico de la casa en verano.
Estrategias pasivas de diseño
Envolvente de tierra ajardinada
Buscando la reutilización de materiales de cercanía, se eligió utilizar la tierra de la parcela removida por la construcción (se separaron los primeros 20cm para utilizarlos como sustrato) y parte de otra cercana, que iba a ir a vertedero, para sepultar la construcción. La solución conlleva un precio asequible para dotar de un buen comportamiento térmico-acústico a la vivienda en un clima continental y fuerte viento como es el de Zaragoza, así como para integrarla en el lugar. Por otro lado, su ajardinamiento permite aprovechar el enfriamiento evaporativo en verano, tanto en las cubiertas como en las fachadas sepultadas y fomenta la biodiversidad y la fijación de CO2.
La única cubierta no ajardinada es de teja tradicional, que marca la entrada y proporciona un porche de orientación norte muy fresco para los días estivales. Está realizada con cerchas de madera pino soria y vigas reutilizadas de una borda demolida de Viú, un pueblo del pirineo aragonés, lo que denota el esfuerzo en minimizar la energía imbuida en los materiales utilizados, tanto en su composición como en su transporte y demolición.
Captación/Protección de sol mediante orientación de carpinterías y atrios acristalados/no acristalados
El tratamiento de las fachadas es muy diferente según su orientación. Así, la fachada sur muestra la estructura abovedada de la casa que se abre en forma de atrios. Estos tienen un sistema de vidrios móviles que cierran los atrios en los meses fríos para recoger el calor del sol sin interferencias de sombra. Para la acumulación del calor por el efecto invernadero, dentro de los atrios se ha realizado un revestimiento de 15cm formado por una argamasa de mortero de cal y todo el escombro machacado de la cerámica utilizada, de modo que se han anulado los residuos por cascotes. En los meses cálidos se recogen los cristales quedando los atrios abiertos y produciendo sombreamiento sobre la envolvente de las estancias. Se crea, por tanto, una doble envolvente con la parte exterior adaptable a las condiciones exteriores que funciona muy bien térmica y acústicamente. En la actualidad, sólo se ha acristalado el atrio de la habitación principal, teniendo previsto el de los demás en un futuro cercano.
Este sistema también permite que en las noches estivales en las que el sonido de los ladridos es excesivamente molesto para dormir, ya que es cuando hay un mayor número de perros, se puede aumentar el aislamiento acústico de los dormitorios cerrando los atrios que se necesiten.
La estructura se eligió buscando minimizar el ciclo de vida (ACV) manteniendo los parámetros medioambientales, económicos y sociales, lo que nos llevó a utilizar un sistema constructivo tradicional actualmente en desuso como son las bóvedas tabicadas sobre muros de carga. Estos nos permiten realizar cimentaciones de hormigón en masa (más baratas y de menor ACV que las armadas) al repartir la carga en toda la longitud del muro, a pesar de la escasa capacidad de carga del terreno existente, además de servir de separación entre las diferentes estancias con unas cualidades acústicas y de inercia superiores a las convencionales. Aquellas nos permiten soportar la cubierta ajardinada de más de 30cm de tierra sobre bóvedas de 6cm de espesor de ladrillo caravista y tabiquillos, que también minimiza el ACV de la cubierta, permite disponer de una gran cámara para colocar los mayores espesores de aislamiento exigidos por la normativa actual (aquí se utilizó celulosa de 10cm de espesor proyectada sobre las bóvedas) y dota de singularidad a la construcción.
Ventilación cruzada
La configuración de la semibóveda norte permite levantar por encima de las bóvedas sur unas ventanas rasgadas de orientación sur que configuran la ventilación cruzada desde los atrios, tal como se puede ver en el funcionamiento de verano de la figura 3. De esta forma se dota de luz natural y ventilación a la zona de paso hacia las habitaciones, así como a los cuartos húmedos y se facilita la ventilación nocturna en la época de calor. En la época fría y debido a su orientación, también captan calor durante los días soleados.
Recogida de aguas pluviales
Otra estrategia es el drenaje perimetral de los cerramientos ajardinados, de manera que las aguas pluviales no utilizadas por la vegetación llegan limpias y filtradas por la tierra hasta el drenaje, el cual las conduce para su reutilización a un aljibe enterrado cerca de la vivienda.
Estrategias activas y su consumo
Sistemas energéticos activos
Para obtener agua caliente y calefacción se eligió la aerotermia con distribución del calor por suelo radiante con agua. La máquina es una Genia Air 8/1 apoyada por un depósito de inercia de 150l y un depósito para agua caliente de 300l. Tiene limitada la salida de agua a 35º con el fin de que se le pueda considerar como energía renovable, tal como señala el documento del IDAE publicado en febrero del 2014 «Prestaciones Medias Estacionales de las Bombas de Calor para Producción de calor en Edificios». También tiene capacidad de refrigeración, aunque se ha demostrado innecesaria si se utiliza adecuadamente la ventilación nocturna.
Como apoyo y porque era parte del programa deseado por la propiedad, se ha instalado en el salón-comedor una chimenea de leña con potencia entre 11 y 23 kw y rendimiento del 76% que el propietario utiliza con asiduidad durante los meses fríos. Tiene cierres acristalados para evitar fugas de aire y aumentar el rendimiento.
Se tenía previsto colocar dos placas solares para apoyo de a.c.s. pero el propietario prefirió dejar por el momento la preinstalación, por lo que no se han instalado las placas y toda el agua caliente se consigue con la bomba de calor.
El usuario ha contratado la tarifa nocturna con los precios y horarios señalados en la Tabla 1. También se indica el régimen programado por el termostato de la calefacción, que se ha adaptado a dichas tarifas:
La regulación ha sido adaptada a la tarifa contratada, por lo que se ha configurado la centralita de la aeortermia para priorizar el funcionamiento de la máquina entre las 0 h y las 8 h. El precio pagado por los tres meses de este último invierno ha sido de 178 €.
La ventilación se asegura con un extractor Silentub-100 colocado en cada cuarto húmedo que lleva el aire por un tubo sobre las bóvedas hasta su expulsión por encima de las ventanas superiores. Se les ha colocado una compuerta antirretorno y un codo en la boca de expulsión para limitar la transmisión acústica y el paso de aire hacia el interior de la casa.
La iluminación de la casa se ha realizado mediante lámparas y lineales led para minimizar su consumo.
Mediciones de consumos
Los datos obtenidos en las mediciones del consumo eléctrico de la máquina (Tabla II) muestran un consumo total de calefacción y a.c.s. de 1.921,4 kw.h, es decir, 14,8 kw.h/m2. Para separar el consumo de agua caliente, se han estudiado las gráficas diarias, estimando un consumo diario de entre 1,75 y 0,7 kw.h/día según los meses, dando un total anual de 423,3 kw.h. Habría que sumar el calor aportado por la chimenea, en la que se han utilizado unos 300kg de leña en el año (dato aportado por el propietario), lo que equivale aproximadamente a 1,7 kw.h/m2. Por tanto, el consumo total de calefacción de la vivienda es de 11,7 kw.h/m2, tal como se muestra en la tabla II junto con los consumos por mes.
Estamos contrastando los consumos diarios con temperaturas, viento y sol de cada día, pero por el momento no parece haber una influencia decisiva entre los primeros, que al adaptarse a las horas valle junto con la propia inercia de la casa, hacen un funcionamiento muy homogéneo frente al clima, que se comporta de manera mucho más variable. Se muestra en la Figura 5 una gráfica comparativa de enero.
Materiales empleados Y CICLO DE VIDA (ACV)
Se han elegido materiales lo más naturales posible, locales y de bajo impacto con el fin de obtener una energía baja de ACV y garantizar una casa saludable y de bajo impacto en su demolición:
Sistema Constructivo
- Estructura vertical: Muros de carga de bloque cerámico aligerado
- Estructura horizontal: Bóvedas cerámicas de ladrillo macizo manual y vigas de madera aserrada pino soria y en gran parte reciclada.
- Cerramiento Norte-Este-Oeste: Muro vegetal sobre estructura abovedada cerámica con cámara.
- Cerramiento Sur: Doble envolvente formada por Muro acumulador de cascotes-escombro recuperados con encofrado de cañizo y rollizos de madera reciclados y Atrio-invernadero con vidrio antivandálico (4+4) móvil.
- Cubierta: Azotea vegetal ajardinada transitable con especies autóctonas sobre tabiquillos y tablero machihembrado cerámico, formando cámara de aire ventilada.
- Impermeabilización: Lámina EPDM de fabricación española
- Aislamiento: Celulosa proyectada de 10 cm de espesor
- Carpintería: Madera pino soria tratada con aceites naturales de la casa Livos. En carpinterías de fachada sur, vidrio (4+4)/14/(3+3) y en fachada norte (4+4)/14/(3+3) Bajoemisivo
- Pavimentos: Baldosa de gres
- Revestimientos interiores: Mortero de cal en su color, madera pino soria y ladrillo macizo artesano.
- Revestimientos exteriores: Mortero de cal, tierra y vegetación, ladrillo macizo artesano en entrada.
Sistemas energéticos
- Calefacción-ACS: Aerotermia Genia Air 8/1 (la temperatura de salida es a 35º para considerarla renovable) con sistema emisor por suelo radiante (tubos de polietileno reticulado).
- Preinstalación solar térmica para ACS. Las dos placas solares previstas aún no se han colocado.
- Sistema de recirculación para salida inmediata de agua caliente.
- Apoyo a la calefacción: Chimenea de leña en salón para (11-23 kw con rendimiento del 76%)
- Refrigeración: En principio con Aerotermia, aunque se ha demostrado en la realidad que no es necesaria (máxima temperatura detectada en salón = 26º y en dormitorios = 25º).
- Saneamiento: Tubos de polipropileno (sin PVC) Recogida de agua de lluvia mediante drenaje a depósito con filtrado a través de la propia tierra.
- Distribución de agua: Tubos de polietileno reticulado y calorifugación con la celulosa de la fachada.
- Electricidad: Tubos empotrar de polietileno (sin PVC) 0 Halógenos mecanismos de bajo impacto ambiental
El cálculo del Ciclo de Vida realizado con la base BDEC en relación a la utilización de materiales, transporte a obra de los mismos y colocación se expone en la Figura 4, consiguiéndose una emisión de 1.427 kg CO2/m2 y una energía primaria de 3.903 MJ/m2 repartida por materiales según la Figura 5.
Aunque no se ha tenido en cuenta la energía necesaria para su demolición y reciclado, se estima baja al derivarse principalmente de madera y vidrio, que se puede reutilizar/reciclar fácilmente y escombros inertes provenientes de la albañilería (cerámica y morteros) y hormigones. La tierra quedaría en la parcela.