El reto al que se enfrentaron los arquitectos del Estudio de Arquitectura Calderón-Folch-Sarsanedas en este proyecto consistió en rehabilitar una vivienda construida en 1918 conservando la volumetría y fachada original pero mejorando sus prestaciones de confort térmico, acústico y de calidad de aire.
Los sistemas constructivos y materiales utilizados en la rehabilitación han permitido alcanzar este ambicioso objetivo que contó con la asesoría energética de la empresa Energiehaus, disminuyendo la demanda energética de 171 kwh/m2a a 17 kwh/m2a (considerado una rehabilitación energética de factor 10), transformando una edificación tradicional existente en una Casa Pasiva en tan sólo 120 días. La mala orientación, la poca libertad volumétrica, el tiempo limitado de ejecución y un presupuesto acotado, fueron factores muy determinantes para el desarrollo de la obra.
Uno de los factores claves para hacer realidad una vivienda pasiva es incorporar un sistema de ventilación con recuperación de calor de muy alta eficiencia. La obligatoriedad de ventilar una vivienda pasiva es lógica. Se trata de una construcción que busca reducir 10 veces el consumo energético, con unos aislamientos tan exigentes y una hermeticidad tan elevada que apenas permite ninguna filtración de aire natural. Por ello, hay que garantizar mediante un sistema mecánico la correcta ventilación interior. Al tratarse de una Casa Pasiva, la ventilación mecánica debe hacerse junto con un sistema de recuperación de calor que permita ventilar reduciendo el coste energético a casi cero. Si la recuperación de calor no fuera de muy alta eficiencia, reduciendo la carga térmica de ventilación al mínimo, esta misma carga implicaría un consumo de calefacción que haría imposible llegar a los mínimos energéticos que requiere una casa pasiva.
En términos de salud y calidad de aire respirado, el sistema de ventilación de confort, mediante su sistema de filtros garantiza que la vivienda pueda disfrutar de una alta calidad de aire en su interior, mejor incluso que la del exterior, proporcionando salud, confort, silencio y ausencia de olores en casa.
Sistema de ventilación utilizado
En el proyecto de “La casa eficiente Mz”, se ha instalado un sistema completo de ventilación con recuperación de calor Zehnder Comfosystems.
El sistema de ventilación completo incluye todo el sistema de distribución de aire “ComfoFresh”, desde la toma exterior hasta las bocas y rejillas de diseño interiores. También incluye los sistemas silenciadores del aire “ComfoWell”, y todo ello pasando a través del recuperador de calor modelo ComfoAir 200, certificado por el PassivHausInstitute, con un 94% de eficiencia. El sistema permite asegurar tanto el equilibrado estricto de caudales como los flujos de salida en cada boca individual.
Se trata de un sistema completo en el que todas las referencias y accesorios son estándares y normalizados para Zehnder, de modo que todos los elementos del sistema son compatibles entre ellos, garantizando una estanqueidad y eficiencia del sistema difícilmente conseguible con sistemas de conducto de panel o chapa. Este sistema además hace posible que toda la instalación de ventilación pueda realizarse en 2 o 3 días, algo muy importante precisamente en este proyecto debido al corto plazo de ejecución.
El recuperador de calor Zehnder CA200 se ha instalado en el falso techo del interior de la vivienda. El sistema de tubos que distribuyen el aire (tubos blancos) es crucial para garantizar el silencio y la ausencia de olores. La casa olerá igual que el jardín de donde toma el aire.
Durante la instalación del sistema de distribución de la ventilación, se pasan los tubos antes de cerrar las paredes medianeras por donde se ha pasado toda la instalación. En la imágen anterior, se puede observar como el tubo llega al elemento terminal (boca de impulsión) que se mantiene cerrado con una tapa desechable durante el montaje.
En interior de la vivienda finalizada solo se pueden apreciar las rejillas de impulsión de aire (en la imagen anterior en el extremo superior derecho).
La fachada que da al patio interior de la vivienda es una fachada ventilada de madera, detrás de la cual se sitúan las tomas externas de impulsión y extracción del sistema de ventilación.
Funcionamiento del sistema de ventilación
La unidad de ventilación contiene en su interior un intercambiador de calor donde se produce el intercambio entre el aire interior cargado de energía que extraemos de la vivienda por bocas de extracción situadas en las zonas húmedas (principalmente cocinas y baños) y el aire fresco exterior que se introducirá en la vivienda a través de los conductos de impulsión que reparten el aire hasta las bocas de impulsión en las zonas secas (salón y dormitorios).
Existen multitud de recuperadores de calor para ventilación, pero en vivienda los más utilizados son los de flujo cruzado (de eficiencia relativa) y los de flujo a contracorriente (de alta eficiencia).
El intercambiador de calor de flujo de aire cruzado
El recuperador de calor de flujo cruzado, debido a la geometría del intercambiador, obtiene eficiencias que raramente superan el 55-60%, ejemplo de funcionamiento de un recuperador de calor para flujo de aire cruzado. Nótese que sin consumo energético impulsa el aire al interior de la vivienda a 13 ºC, recuperando el 58% del calor sensible:
Eficiencia = Tη = Tadm – Text / Tret – Text = 13º – 2º / 21º- 2º = 58%
Intercambiador de calor de flujo de aire a contracorriente
El recuperador de calor de flujo a contracorriente, gracias al recorrido del flujo de aire y al diseño de las láminas y sus microcanales, obtiene eficiencias que pueden superar el 90-95%. Ejemplo de funcionamiento de un recuperador de calor para flujo de aire a contracorriente. Nótese que sin consumo energético impulsa el aire al interior de la vivienda a 20 ºC, recuperando el 94% del calor sensible:
Es importante señalar las diferencias de eficiencias en ambos casos. El recuperador de calor de flujo cruzado envía el aire al interior de la vivienda a 13º C. El recuperador de calor de flujo a contracorriente envía el aire al interior de la vivienda a 20º C sin consumo extra de energía. En la siguiente tabla comparativa se puede apreciar las diferencias de temperaturas de funcionamiento de un sistema de ventilación de confort con recuperación de calor con una eficiencia del 94% frente a un recuperador de calor con una eficiencia del 58%.
A pesar de la aparente poca diferencia de eficiencia entre el 58% y el 94 %, la realidad es que el aire que impulsa el recuperador de alta eficiencia (94%) a 20ºC solo debe ser calentado en 1ºC para igualar la temperatura de la vivienda. El aire del recuperador de eficiencia 58% debe calentarse en 8ºC. Es decir, el recuperador de flujo a contracorriente es 8 veces más eficiente que el de flujo cruzado. De esta forma podemos definir el Factor relativo de Eficiencia Energética como el cociente de los saltos térmicos a levantar en el aire de renovación:
Φ= Factor de Eficiencia Energética = Tret – Tadm2 / Tret – Tadm1
Obviamente este Factor de Eficiencia crece asintóticamente conforme la eficiencia del recuperador se aproxima al 100% y es este crecimiento el responsable de las grandes diferencias de eficiencia real que ofrecen los distintos tipos de recuperadores. Si tomamos como referencia un recuperador estándar de eficiencia 55% y comparamos distintos recuperadores obtendremos la gráfica siguiente (Gráfico del Factor (Φ) de Eficiencia Energética de distintos recuperadores de eficiencias entre 40% y 98% con respecto a un recuperador estándar de eficiencia 55% (Φ = 1)):
Beneficios en términos de ahorro energético
Como se ha señalado anteriormente, en una casa aislada y hermética como lo es una casa pasiva, es imprescindible garantizar una ventilación constante. Por el contrario, para llegar a demandas energéticas tan pequeñas como exige una casa pasiva, no se puede asumir la pérdida de energía que supone tener que calentar el aire de renovación.
La pérdida térmica por ventilación, es la pérdida de calor más importante que tiene hoy en día una vivienda estándar construida según las demandas del CTE actual, ya que éste obliga a ventilar de manera importante y continua las viviendas, suponiendo una muy importante carga térmica. En la casa eficiente Mz, gracias a este tipo de ventilación de alta eficiencia energética, únicamente el 36% de la demanda de calefacción es debido a las necesidades de ventilación.
En el caso de este proyecto concreto, la carga térmica total de la vivienda (80 m2) se reduce de 2.131w a 1.332w, un 38%, gracias al sistema de recuperación de calor del 94%, de esta manera conseguimos reducir la demanda de calefacción de 27w/m2 a 17w/m2.
En este gráfico se compara la demanda térmica de calefacción de “La casa eficiente Mz”, utilizando el sistema de recuperación de calor del 94% de eficiencia, frente a un sistema de ventilación sin recuperación de calor.
En definitiva, el importante aislamiento que necesita una Casa Pasiva hace necesaria la ventilación de doble flujo. Y es este concepto de vivienda estanca y eficiente el que obliga a usar una recuperación de Muy Alta Eficiencia para conseguir estos consumos casi nulos. Sin la recuperación de calor de Muy Alta Eficiencia la vivienda Pasiva es imposible.