Download ¿cómo conseguir un edificio de muy bajo consumo de energía?

¿CÓMO CONSEGUIR UN EDIFICIO
DE MUY BAJO CONSUMO DE ENERGÍA?
Master en Bioconstrucción 2009-11
Fundación ITL
Jordi Piquero y Jordi Camell
El objetivo de este trabajo es documentar el proceso de transformación de una edificio modular
“normal” en un edificio de muy bajo consumo energético o edificio modular pasivo.
Vamos a ir viendo como cada intervención en el proyecto mejora la eficiencia energética y reduce el
consumo de energía, analizando su eficiencia y su rendimiento en el conjunto global.
Toda la información se basa en el proyecto de investigación de la empresa Ecooci SL con la
colaboración de la Fundación ITL y el arquitecto Amarante Barambio. El objetivo del proyecto es
construir una casa modular pasiva como prueba piloto, para monitorizarla y estudiar los parámetros
del estándar pasivo en el sistema constructivo modular en el clima mediterráneo.
EL ESTÁNDAR PASSIVHAUS
El estándar Passivhaus requiere que el edificio alcance los siguientes objetivos:
Consumo máximo de calefacción:
Consumo máximo total:
Renovaciones de aire (50 Pa):
15 kWh/m2 any
120 kWh/m2 any
0,6 renov/hora
Transmitáncia térmica lineal máx.
(puentes térmicos)
0,01 W/mK
Los cálculos se realizan con el programa de cálculo del estándar passivhaus: PHPP2007.
ANALISIS DEL PROYECTO INICIAL
Empezamos analizando las características del proyecto inicial, para estudiar sus puntos débiles.
Emplazamiento
Ubicación:
Clariana de Cardener
Solsona, Lleida
Altitud:
510 m
Superficie:
62 m2
Superficie de ventanas según orientación
2
Norte
4,22 m
2
Oeste
6,68 m
2
Este
6,93 m
2
Sur
5,72 m
2
TOTAL
23,55 m
COMPOSICIÓN DE LOS CERRAMIENTOS
Grosor
Transmitancia (U)
PARED EXTERIOR DE FACHADA
Lana de Roca
100 mm
0,41 W/m2K
CUBIERTA
Grava de río
Lana de roca
50 mm
80 mm
0,42 W/m2K
SUELO
Poliestireno extruido λ=0,035
80 mm
0,41 W/m2K
PUERTA DE ENTRADA
Madera maciza
40 mm
2,5 W/m2K
VENTANAS
Marco madera maciza
Vidrio doble, aislante con cámara de aire (4/12/4 mm)
Total ventanas
1,6 W/m2K
2,9 W/m2K
70 mm
HERMETICIDAD
Renovaciones aire
2,6 W/m2K
0.6 renov/h
RESUMEN DE DEMANDA DE ENERGIA
Demanda energética calefacción
Demanda energética refrigeración
88 kWh/m2a
0 kWh/m2a
Demanda de energía inicial
88 kWh/m2a
1. COMPACIDAD DEL EDIFICIO
La forma del edificio es muy importante para el mayor aprovechamiento del sol y para la reducción de pérdidas
de energía. Realizamos un estudio comparativo con tres modelos para evaluar la influencia de la compacidad.
Demanda de energía:
Demanda de energía:
Demanda de energía:
88 kWh/m2a
85 kWh/m2a
82 kWh/m2a.
Se observa que a mayor compacidad menor es la demanda de energía. Por tanto la mejor opción
energéticamente sería la tercera. Pero esta opción reduce demasiado las ventanas de la zona común y por
tanto seleccionamos la opción intermedia.
Demanda de energía
85 kWh/m2a
Se reduce 3 kWh/m2a
2. CALIDAD DE VENTANAS: MEJORA DE LOS VIDRIOS
Substituimos el vidrio convencional por un vidrio especial.
VIDRIO CONVENCIONAL
Tipo
VIDRIO
CONVENCIONAL
Grosores U típica
2
(mm)
(W/m K)
4/12/4
2,9
VIDRIO ESPECIAL
Factor
G típico
Tipo
0,77
VIDRIO
ESPECIAL
PLANIBEL
Alta transmisividad
Bajo emisivo
Demanda de energía
80 kWh/m2a
Se reduce 5 kWh/m2a
Grosores U típica
2
(mm)
(W/m K)
4/16/4
1,6
Factor
G
típico
0,70
3. ORIENTACIÓN Y TAMAÑO DE LAS VENTANAS
Movemos y redimensionamos ventanas
VENTANAS EN PROYECTO
DE MUY BAJO CONSUMO
VENTANAS EN PROYECTO INICIAL
Orientación
Norte
Norte
Norte
Oeste
Este
Este
Este
Oeste
Este
Oeste
Oeste
Sur
Sur
Sur
Ancho
cm
Alto
cm
150
80
120
80
80
90
90
80
55
90
90
90
90
80
100
220
80
120
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
Norte
Oeste
Este
Sur
TOTAL
Superficie
2
m
Orientación
1,50
1,76
0,96
0,96
1,76
1,98
1,98
1,76
1,21
1,98
1,98
1,98
1,98
1,76
23,55
Norte
Norte
Norte
Oeste
Sur
Este
Sur
Oeste
Norte
Oeste
Sur
Sur
Sur
Sur
4,22
6,68
6,93
5,72
23,55
Norte
Oeste
Este
Sur
TOTAL
Ancho
cm
Alto
cm
75
80
75
80
80
90
90
80
55
90
90
90
90
80
80
220
80
120
220
220
220
220
220
220
220
220
220
220
Superficie
2
m
0,60
1,76
0,60
0,96
1,76
1,98
1,98
1,76
1,21
1,98
1,98
1,98
1,98
1,76
22,29
4,17
4,70
1,98
11,44
22,29
Demanda de energía
71 kWh/m2a
Se reduce 9 kWh/m2a
4. GROSORES DE AISLAMIENTOS
Aumentamos los grosores del aislamiento en suelo y cubierta.
AISLAMIENTOS EN PROYECTO
DE MUY BAJO CONSUMO
AISLAMIENTOS EN PROYECTO INICIAL
Grosor
(cm)
Tipo
5
Grava de río
8
Lana de roca λ=0,035
SUELO
8
Poliestireno extruido
λ=0,035
FACHADAS
10
Lana de roca
Ubicación
CUBIERTA
Grosor
(cm)
Tipo
5
Grava de río
15
Lana de roca λ=0,035
SUELO
15
Poliestireno extruido
λ=0,035
FACHADAS
10
Lana de roca
Ubicación
CUBIERTA
Demanda de energía
43 kWh/m2a
Se reduce 28 kWh/m2a
5. VENTILACIÓN CONTROLADA FORZADA CON RECUPERADOR DE CALOR
Introducimos un sistema de ventilación forzada con un recuperador de calor
Demanda de energía
35 kWh/m2a
Se reduce 7 kWh/m2a
6. CALIDAD DE VENTANAS: MEJORA DE LOS MARCOS
Aumentamos la calidad de los marcos de las ventanas
TIPO DE MARCO DE VENTANA
EN PROYECTO INICIAL
TIPO DE MARCO DE VENTANA EN
PROYECTO DE MUY BAJO CONSUMO
Tipo
Grosor
(mm)
U típica
2
(W/m K)
Tipo
Grosor
(mm)
U típica
2
(W/m K)
Madera
Convencional
68
1,6
Madera
Tipo Passivhaus
70
0,75
Demanda de energía
29 kWh/m2a
Se reduce 6 kWh/m2a
7. PUERTA DE ENTRADA
Aislamos de forma considerable los 2 m2 de la puerta de entrada
PUERTA DE ENTRADA
EN PROYECTO INICIAL
PUERTA DE ENTRADA EN
PROYECTO DE MUY BAJO CONSUMO
Material
Grosor
(mm)
U típica
2
(W/m K)
Material
Grosor
(mm)
U típica
2
(W/m K)
Madera maciza
40
2,55
Madera maciza con
aislamiento
250 - 300
0,25
Demanda de energía
26 kWh/m2a
Se reduce 3 kWh/m2a
8. ANÁLISIS DE LA HERMETICIDAD
El proyecto se ha calculado desde un inicio con una hermiticidad de 0.6 renovaciones/hora que es el mínimo
solicitado por el estándar Passivhaus. Esta hermiticidad es muy difícil de encontrar en la mayoría de los
edificios. El CTE obliga a unas renovaciones/hora que estan entre 5 y 2.5 renovaciones/hora. En la realidad
podemos encontrar fácilmente edificios con 10 renovaciones/hora incluso más.
Si en este proyecto consideraramos las renovaciones/hora que indica el CTE obtendríamos los siguientes
resultados.
0,6 renov./h a 50Pa
2,5 renov./h a 50Pa
5,0 renov./h a 50 Pa
26 kWh/m2a
33 kWh/m2a
41 kWh/m2a
Calidad alta: Passivhaus
Calidad buena según CTE
Calidad media/baja según CTE
RESUMEN
Demanda inicial de energía del edificio
88 kWh/m2a
Mejorar la compacidad del edificio
Mejorar los vidrios de las ventanas
Mejorar la orientación y el tamaño de las ventanas
Mejorar los grosores de los aislantes
Sistema de ventilación forzada con recuperador de calor
Mejorar los marcos de las ventanas
Mejorar puerta de entradas
- 3 kWh/m2a
- 5 kWh/m2a
- 9 kWh/m2a
- 28 kWh/m2a
- 7 kWh/m2a
- 6 kWh/m2a
- 3 kWh/m2a
Hermeticidad
0 kWh/m2a
+ 7 kWh/m2a
+ 15 kWh/m2a
0’6 renov/hora
2,5 renov/hora
5,0 renov/hora
Demanda final de energía del edificio
26 kWh/m2a
EL PROYECTO Y EL ESTANDAR PASSIVHAUS
El proyecto ha seguido evolucionando para alcanzar el estándar Passivhaus (15 kWh/m2a)
Ajustando ciertos parámetros: orientaciones, dimensiones de ventanas, secciones y detalles constructivos, se
ha alcanzado un consumo teórico de 12 kWh/m2a.
El proceso para reducir estos últimos 14 kWh/m2a ha sido el que más esfuerzo ha supuesto. Ya se sabe que
como en todas los retos de la vida, el esfuerzo acostumbra a ser exponencial en la recta final. Pero a pesar de
ser el más difícil, no ha supuesto cambios relevantes en el proyecto. Se ha tratado de ir afinando y ajustando
sutilmente y con maestría los distintos parámetros que hemos estado viendo.
Actualmente (julio de 2010) el edificio está prácticamente construido y en pocas semanas se transportará a su
ubicación definitiva y se empezará la monitorización. Entonces será la hora de la verdad.
REFERENCIAS
Passivhaus Institut
http://www.passiv.de
Plataforma Española Passivhaus
http://www.plataforma-pep.org
ECO OCI Arquitectura Modular
http://www.ecooci.com
Fundació ITL
http://www.itl.cat
NOVATECTURA - Amarante Barambio
http://www.novatectura.com/