Muchos de los edificios europeos son antiguos, lo que significa que en muchos casos son ineficaces desde el punto de vista térmico y contribuyen de manera significativa al calentamiento global. El proyecto RenoZEB (Renovation for Zero Energy Buildings), financiado con fondos europeos, propone un nuevo sistema de paneles prefabricados para la rehabilitación que integran diferentes materiales, elevando el aislamiento térmico y la posibilidad de integrar energías renovables. La finalidad es optimizar varias tecnologías innovadoras para rehabilitar edificios y convertirlos en edificios de consumo de energía casi nulo (ECCN), reduciendo la huella de carbono del sector de la edificación.
Liderado por Solintel, el proyecto RenoZEB comenzó en octubre de 2017 y finalizó en enero de 2022, y cuenta con un presupuesto de más de 8 millones de euros, de los cuales casi 7 millones están financiados por el programa de investigación Horizonte 2020 de la Comisión Europea.
Un total de 20 entidades procedentes de nueve países: España, Italia, Bélgica, Alemania, Reino Unido, Estonia, Francia, Bulgaria y Chipre, componen el consorcio de RenoZEB. Además de la Fundación Tecnalia Research & Innovation, la participación española está representada por Cype Soft SL, Durango Eraikitzen, el Ayuntamiento de Durango y Symelec Renovables.
Las políticas de renovación energética, las hojas de ruta y los planes establecidos, promueven la rehabilitación energética como una prioridad máxima en las políticas nacionales y de la Unión Europea. Sin embargo, cumplir las normas de los ECCN en todos los edificios existentes, según el objetivo de la Unión Europea para 2050, supondría aumentar la tasa de renovación actual del 1,2% hasta alrededor del 2,9%, un objetivo muy ambicioso. Europa necesita un método simplificado para renovar los edificios antiguos y es lo que intenta proporcionar RenoZEB.
El equipo del proyecto desarrolló varios tipos de nuevas unidades de aislamiento de fachadas, que son fáciles de transportar e instalar de una forma normalizada, modular y lista para usar. Existen cuatro tipos de paneles: opacos, para ventanas, fotovoltaicos y aislantes. Una vez aplicados al exterior de un edificio, los paneles mejoran su eficiencia térmica y producen energía para los residentes. Además, el hecho de que estén listos para usar simplifica y acelera la instalación, pues todos los paneles encajan como un rompecabezas, son adecuados para la gran mayoría de edificios europeos y se pueden personalizar en función de las necesidades de aplicación específicas.
Fachada modular Plug & Play
El sistema de rehabilitación de la envolvente del edificio presentado en este proyecto es un sistema de fachada modular industrializado con propiedades aislantes. Está diseñado para incorporar sistemas de ventilación, solar térmica y fotovoltaica, de forma que el conjunto consiga un rendimiento térmico y energético muy elevado del edificio rehabilitado.
Está proyectado para ser un sistema Plug & Play prefabricado de modo que el tiempo necesario para llevar a cabo el proceso de renovación del edificio se pueda reducir al mínimo. Dado que los edificios de hormigón representan la mayor parte del parque de edificios, el sistema presentado en este trabajo tiene como objetivo ofrecer una solución para modernizarlos.
La fachada modular Plug & Play se superpone al edificio existente sin quitar su envoltura original y realiza las siguientes funciones: adición de aislamiento, mejora de la hermeticidad de la envoltura, reemplazo de ventanas e integración de sistemas solares y sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) eficientes.
Por otro lado, el sistema ofrece dos ventajas sobre otras soluciones de construcción de fachadas modulares: la optimización del proceso de instalación mediante la corrección y absorción de irregularidades en la fachada existente y la integración de sistemas de energía dentro del sistema de fachada.
Adicionalmente, se ha diseñado una herramienta de monitoreo y control automático para integrarse en el entorno colaborativo. Para ello se han llevado a cabo los siguientes pasos: diseño y configuración de modelos de flexibilidad de demanda de edificios y personalización de un mecanismo innovador de creación de perfiles de ocupantes para la provisión de modelos de flexibilidad conscientes del contexto.
Por su parte, se han proporcionado herramientas apropiadas para analizar la flexibilidad de la demanda de energía y sus capacidades para contribuir en la optimización del rendimiento energético del edificio.
Edificio experimental Kubik
La transición de la investigación y el desarrollo a la implementación en proyectos comerciales tiende a llevar mucho tiempo y puede implicar asumir riesgos considerables. Para minimizar estos riesgos y acelerar la escalada del sistema modular Plug & Play a soluciones de fachada innovadoras listas para usar, se realizó una implementación en etapa inicial en las instalaciones de prueba de Kubik, en la sede en Bilbao del socio Tecnalia.
Se trata de una infraestructura experimental a gran escala para I+D sobre eficiencia energética y pruebas de sistemas envolventes de edificios. Así, Kubik permite la validación de sistemas en condiciones cercanas a las de servicio, en términos de diseño arquitectónico, implementación y evaluación de desempeño.
Este edificio permite evaluar y desarrollar los procedimientos de montaje, especialmente para soluciones industrializadas como el sistema de construcción modular Plug & Play. En este caso, el montaje de prueba ha consistido en un tramo de fachada de dos plantas con una superficie de más de 20 m2 donde se han utilizado cinco unidades de paneles opacos y un panel con ventana.
Esta prueba se utilizó para validar puntos críticos en el proceso de instalación. Se ensayó todo el procedimiento de instalación, incluyendo la instalación de anclajes en fachada, colgado de elementos de fachada sobre los mismos y sellado de uniones, y se comprobó todo el proceso de montaje. Además, se estableció un protocolo de validación para que el sistema demostrara ser adaptable a variaciones en la ubicación de los anclajes en 3D, permitiera el acceso del equipo de montaje para realizar dichas adaptaciones y resultara en un sellado satisfactorio de las uniones.
Demostración en edificios reales
En el proyecto, se pusieron en marcha tres demostraciones virtuales: un gran centro comercial en Italia, edificios de viviendas en Bulgaria y un bloque de oficinas en Grecia. Además, el equipo creó dos emplazamientos piloto reales para proyectos residenciales, uno en España y el otro en Estonia.
En el caso de España, se ha rehabilitado un edificio de viviendas plurifamiliares, construido en 1965, en el municipio de Durango. En la actualidad y tras varias reformas realizadas, tanto en el interior como en las zonas comunes, el edificio cuenta con siete viviendas.
En este trabajo se diseñó una intervención de fachada con el sistema de fachada modular Plug & Play en 416 m2 compuesta por 75 paneles opacos, 30 paneles con ventanas, 20 módulos fotovoltaicos y 6 paneles solares térmicos. Debido a la renovación de fachada y ventanales, la nueva fachada será mucho más estanca, por ello se ha instalado un sistema de ventilación mecánica del aire con recuperación de calor.
Considerando las mejoras energéticas asociadas a la integración del sistema de ventilación, producción de calor fotovoltaica y solar térmica, junto con la renovación del techo, la carga de calefacción inicial de 110 kWh/m2 se reduce en un 86% hasta 14,5 kWh/m2.
Con respecto a Estonia, se han rehabilitado las 16 viviendas de un edificio de dos plantas que fue construido a finales de los 80. La intervención sobre la envolvente del edificio ha incluido la fachada completa y todas las ventanas han sido sustituidas por ventanas con acristalamiento de alto rendimiento y baja emisividad. El sistema de ventilación de baja invasión RenoZEB se ha implementado para proporcionar recuperación de calor (eficiencia energética mínima del 80%). Gracias a la solución de fachada multifuncional los conductos de ventilación han quedado completamente integrados en la fachada proporcionando un aislamiento óptimo de los conductos.
El sistema de calefacción de los edificios ha sido reemplazado por uno nuevo. El principal efecto de esto es que la temperatura en los apartamentos se puede equilibrar y se pueden evitar las diferencias de temperatura entre las viviendas. Además, se ha desarrollado un sistema para el agua caliente que ayudará a reducir los costes adicionales que hoy en día producen las calderas eléctricas locales.
Los emplazamientos piloto se renovaron empleando la tecnología RenoZEB y se probaron para su validación final antes de que terminara el proyecto en enero de 2022. Las simulaciones sugieren resultados positivos, pero todavía están por confirmar.
Antes de los resultados finales, el equipo trabaja en el obstáculo de la escalabilidad, para su aplicación una vez concluido el proyecto. La tecnología de renovación del proyecto es un sistema que simplifica y ayuda a la rehabilitación de edificios antiguos empleando un conjunto de paneles exteriores listos para usar. Además, su empleo ahorra tiempo en la instalación, mejora la eficacia térmica del edificio, lo cual supone ahorros operativos, y la producción de energía in situ reduce las emisiones de gases de efecto invernadero.