EFICIENCIA ENERGÉTICA

SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN SOSTENIBLE

El artículo es un poco largo pero da soluciones muy sencillas de construcción sostenible y ahorro energético.

Estándar Passivhaus

El estándar Passivhaus se formula oficialmente en 1988 por los profesores Bo Adamson, de la Universidad sueca de Lund, y Wolfgang Feist, del Instituto alemán de Edificación y Medio Ambiente

En 1990 se realiza el primer proyecto en estándar Passivhaus, 4 casas pareadas en Darmstadt-Kranichstein. En 1994 el Dr. Wolfgang Feist funda el PasivHaus Institut (PHI), en Darmstadt (Hessen, Alemania).

Se calcula que existen unas 20.000 construciones realizadas en este estándar que supondrían unos 6.000.000 m² útiles realizados de Passivhaus en todo el mundo, unos 1.060.000 m² útiles efectivamente documentados. La ciudad de Frankfurt o a renovar, sean realizados en el estándar. La región Voralberg (Austria) obliga a que todos los nuevos bloques de viviendas estén realizados en estándar Pasivhaus.

Se trata de un concepto energético aplicable a cualquier estilo de diseño arquitectónico, a cualquier estilo de construcción, y/o a cualquier material utilizado. El consumo energético se reduce a un mínimo gracias a la aplicación de medidas pasivas y a las características técnicas del estándar.

Estándar Passivhaus

• Se debe conseguir un caudal mínimo, de renovación de aire exigido por persona de 30m³/h.

• Para poder calefactar el espacio a través del sistema de ventilación controlada se tiene que limitar la demanda energética en una habitación a 10W/m²(u)‏

• En consecuencia el estándar Passivhaus consiste en la limitación de la demanda energética tanto en calefacción como en refrigeración a 15 kW/m2 a y en un consumo total de energía primaria de 120 kW/ m2 a.

• Es aplicable a todas las edificaciones independientemente del clima y la zona.

• En la rehabilitación se puede aumentar las duras limitaciones del estándar de 15 kW/m2 a a 25 kW/m2 a dado que se tiene que trabajar en condiciones predefinidas.

• Criterios Técnicos

  En el caso del estándar Passivhaus, las técnicas pasivas se concretan y definen con soluciones y materiales actuales, siguiendo los “criterios del estándar”:
  1-. El aislamiento térmico. Un buen aislamiento significa la reducción directa de las pérdidas de calor: es beneficioso tanto en invierno como en verano.
  2-. Estanqueidad de la envolvente.  Los orificios en la envolvente del edificio causan un gran número de problemas, particularmente durante los períodos más fríos del año. Flujos de aire del interior al exterior a través de grietas y huecos tienen un alto riesgo de provocar condensaciones en la construcción. Las infiltraciones de aire frío producen también a los usuarios sensación de baja confortabilidad.
  Estas infiltraciones de aire frío también incrementan la diferencia de temperatura entre distintos pisos. Debido a que en la mayoría de climas un edificio Passivhaus requiere un soporte mecánico para el suministro continuo de aire del exterior, se requiere una excelente estanqueidad de la envolvente del edificio. Si la envolvente no es suficientemente impermeable, el flujo de aire no seguirá los recorridos planteados y la recuperación del calor no trabajará correctamente resultando un consumo energético mayor.
  En climas muy suaves, es posible construir un edificio Passivhaus sin sistemas de recuperación de calor. En este caso, si no hay un sistema de ventilación, la estanqueidad ya no es tan importante. Por el contrario, edificios muy estancos sin sistemas de ventilación corren el riesgo de tener una mala calidad del aire y exceso de humedad. Una buena estanqueidad se consigue mediante un diseño apropiado. Es importante que una sola capa hermética al aire cubra todo el edificio.
  La estanqueidad puede comprobarse mediante un test de presurización, que consiste en la presurización y depresión forzadas mediante la acción de un ventilador colocado en una puerta o ventana exterior creando una diferencia de presión de 50 Pa.
  La envolvente exterior del edificio debe tener un resultado de la prueba de la presurización según EN 13829 inferior a 0.6 renovaciones de aire por hora (valor de estanqueidad 50 Pa) en climas de inviernos severos (centroeuropa), e inferior a 1,0/h en regiones con un clima más suave, donde las temperaturas nocturnas estén por encima de 0ºC, como por ejemplo algunas zonas de España.
  3-. Puentes Térmicos. Los puentes térmicos son lugares de geometría lineal o bien puntual del cerramiento exterior, donde el flujo de energía es más grande respecto a la superficie "normal" del cerramiento. Estos puentes térmicos perjudican la eficiencia energética del elemento constructivo.
  Para lograr un buen aislamiento térmico efectivo es necesario prestar atención a reducir los efectos de los puentes térmicos.
  Siguiendo unas pocas reglas simples es posible eliminar los efectos de los puentes térmicos:
  No interrumpir la capa de aislamiento
  En las juntas de los elementos constructivos del edificio, la capa de aislamiento debe unirlas y rellenarlas.
  Si interrumpir la capa de aislamiento térmico es inevitable, usar un material con la resistencia térmica más alta posible.
  Los puentes térmicos reducen las temperaturas superficiales de la cara interior de la pared en invierno, esto incrementa el riesgo de formación de moho.
  
  Los puentes térmicos también pueden minimizarse instalando las ventanas en la capa del aislamiento y cubriendo parte del marco con aislamiento térmico. Sin embargo, debido al cambio de grosor de la capa de aislamiento, es normal que quede un puente térmico en la junta entre la ventana y la pared.
  Reducir o evitar los puentes térmicos es en general una cuestión de coste-eficiencia para reducir las pérdidas por transmisión o la transmisión de cargas de calor. Mediante la aplicación adecuada de aislamiento en el Passivhaus, la transmitancia térmica lineal es reducida a valores por debajo de 0.01 W/mK.
  4-. Ventanas de alta calidad. Las carpinterías son el elemento más “débil” de la envolvente. Tienen una doble función: reducir el flujo térmico al máximo y permitir ganancias solares, sobre todo en invierno. Tienen que tener una calidad muy alta para garantizar un alto grado de confort.
  Al mismo tiempo habra que pensar un buen sistema de protección solar para evitar un sobrecalentamiento del edificio durante las horas del sol.
  5-. Ventilación natural. La ventilación natural cruzada en España es una de las estrategias más eficaces para controlar el confort climático en verano, tanto en edificios convencionales como en edificios "Passivhaus".
  La eficiencia de la ventilación natural cruzada depende en gran parte de la severidad climática del sitio en verano (ejemplos como en el caso de aislamiento: Milán/Girona, Roma/Barcelona, Palermo/Murcia).
  En un clima como Milán/Girona, donde la diferencia entre las temperaturas nocturnas y diurnas en verano son relativamente altas, la ventilación natural es más eficaz respecto a zonas como Palermo/Murcia, donde resulta más difícil reducir las cargas de calor diurnas en el interior de los edificios, debido a la poca diferencia entre las temperaturas interiores y exteriores.
  6-. Ventilación mecánica. La ventilación mecánica es un concepto fundamental para edificios de muy bajo consumo energético como es el Passivhaus. Su ventaja reside en la posibilidad de recuperar gran parte de la energía que sale hacia fuera, cuando renovamos el aire utilizado, de malas características higiénicas, con aire fresco de buenas características higiénicas. Este sistema respiratorio del edificio lo denominamos ventilación mecánica con recuperación de calor.
  
  Recuperador de aire (fuente: wohnen.pege.org)
  
  
  Para minimizar la demanda energética del edificio, se establece una renovación de aire de aprox. 1/3 (de acuerdo con la EN 15251). Cada hora se renueva aproximadamente el tercio del volumen de los espacios. Con este caudal de aire fresco, podemos aportar unos 10 W/m2 de calor, y 7 W/m2 de frío en el edificio. Esta cantidad de energía, que se puede suministrar a través del aire, no es muy grande, pero para edificios con una demanda energética muy baja, como es el caso en el Passivhaus, es suficiente para poder prescindir de un sistema convencional de radiadores o bien de suelo radiante, con el correspondiente ahorro económico que ello supone.
  
  sistema de ventilación mecánica sin recuperación de calor (fuente: www.heat.de)
  Para edificios de tipología Passivhaus se calcula una demanda de calefacción y refrigeración de aproximadamente 15 kWh/m2a. Para conseguir este límite hay dos parámetros respecto a la ventilación mecánica con recuperación de calor: uno es la eficiencia de la recuperación, y el otro es el caudal de la renovación por hora en los espacios interiores.
  
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  sistema de ventilación mecánica con recuperación de calor (fuente: www.heat.de)
  Cada hora se renueva aproximadamente un tercio del volumen de aire de los espacios (de acuerdo con la norma EN 15251). La ventilación mecánica permite la recuperación de calor (o frío) del aire renovado mayor del 75%.
  7-. Climatización. Muchas de las casas pasivas existentes, disponen de un sistema de calefacción eléctrico. Ciertamente y a día de hoy, la electricidad no es la alternativa más eficiente, bien por su coste en renovables, bien por el coste económico y ambiental una vez traducida a energía primaria. Sin embargo, es la instalación más cómoda de manejar y económica de instalar, y este tipo de edificios logran que su uso sea necesario muy pocos días al año, y que la potencia instalada sea igualmente reducida.
  Tanto es así, que podemos llegar a utilizar el aire de renovación como fluido caloportador para la calefacción de confort, intercalando en su flujo una sencilla batería eléctrica o baterías de agua fría y caliente. Eso será así, siempre que se emplee un sistema de ventilación mecánica controlada de doble flujo en la renovación de aire. De otro modo, los emisores de calor eléctricos deberán zonificarse.
  No obstante, las (mini)bombas de calor presentan rendimientos térmicos (COP y EER) superiores, además de aportarnos refrigeración. La diferencia está en que ahora el dimensionamiento debe particularizarse para las nuevas y disminuidas necesidades térmicas, que pueden favorecer en gran medida la centralización de instalaciones.
  En caso de que pretendamos utilizar el mismo caudal de aire de renovación como fluido caloportador, deben tenerse en cuenta en primer lugar las necesidades de refrigeración y calefacción a la hora de dimensionar la red de conductos. En esta ocasión, ya no vale hacer una estimación gruesa de potencias, sino que el cálculo debe ser detallado y exhaustivo
  Para la climatización del edificio bastaría con una pequeña bomba de calor (existen otras soluciones en el mercado).