Comunicación presentada al VI Congreso Edificios Energía Casi Nula
Autor
- Eduardo Martín del Toro, Investigador posdoctoral, Grupo de investigación «Arquitectura y paisaje», Universidad de las Palmas de Gran Canaria
Resumen
Que el correcto diseño y construcción de un edificio es fundamental de cara a conseguir unas condiciones higrotérmicas interiores adecuadas, con un mínimo consumo energético, es algo que todo el mundo conoce. Sin embargo, en ocasiones, el esfuerzo del proyectista no obtiene los resultados esperados debido a una utilización inadecuada del inmueble por parte de los ocupantes. Más concretamente, los elementos más débiles ante los ataques de los agentes climáticos y cuyo control directo está en manos de los usuarios son los que más peligro presentan ante un uso incorrecto, siendo éstos las carpinterías. Por ello, en la presente comunicación se exponen parte de los resultados obtenidos en el estudio realizado al edificio de la Sede administrativa de la ULPGC, donde los ocupantes sufrían situaciones de disconfort y se pretendía mejorar su ambiente térmico, pero únicamente por medio de estrategias pasivas, es decir, sin modificar o añadir nuevos equipos de climatización y donde una de las claves para obtener dicha solución fue educar a los trabajadores en el correcto uso de las carpinterías, en base a su orientación y a las condiciones climáticas del momento.
Palabras clave
Control de Huecos, Estrategias Bioclimáticas, Eficiencia Energética, Control Solar, Ventilación
Introducción
A pesar de que la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC) es una universidad joven (1989), cuenta con inmuebles de muy distintas antigüedades: desde edificios de reciente construcción, hasta otros cargados de historia, por los que se han sucedido diferentes usos.
Pero la gran mayoría de estas edificaciones fueron proyectadas antes de la entrada en vigor del CTE, primera normativa que realmente impone unas exigencias de confort y ahorro energético a los edificios canarios, puesto que su antecesora, la NBE CT-79 dejaba al archipiélago exento del cumplimiento de su punto más importante, el coeficiente de transmisión térmica global KG del edificio.
En los últimos años, y a través de las imposiciones que han marcado las directivas europeas, las exigencias de confort que se han de cumplir en un objeto arquitectónico han aumentado exponencialmente, al mismo ritmo que las de reducción de los consumos energéticos asociados a las labores de acondicionar el ambiente interior, en lo que se ha venido a definir como los Edificios de Consumo Energético Casi Nulo (EECN).
Es por ello, que resulta imprescindible adaptar la gran mayoría de los edificios actualmente en servicio para mejorar sus -generalmente- malas condiciones de confort (Martín del Toro, 2019). Y, esta adaptación, debe además cumplir un requisito nuevo, ha de hacerlo eficientemente, consiguiéndolo con el menor consumo de energía posible y produciendo la menor contaminación. Esto implica que en primer lugar hay que considerar las estrategias pasivas de acondicionamiento y las posibilidades de actuación en ese sentido en los edificios a rehabilitar (Martín del Toro, 2018a).
Parece importante recordar que, en un entorno como Canarias, donde gran parte del archipiélago goza de unas temperaturas suaves, el empleo de estrategias de control pasivo sin la intervención de mecanismos ni energías artificiales conlleva a la obtención de las condiciones de confort -o al menos acercarnos a ellas-, con lo que el empleo y tiempo de funcionamiento de las medidas activas se reduce enormemente y con ello los consumos energéticos (Martín del Toro, 2017b).
La rehabilitación energética, por tanto, supone sin duda una extraordinaria oportunidad para incrementar la calidad del patrimonio edificado de la ULPGC y la calidad de vida de sus usuarios: estudiantes, personal docente e investigador, personal de administración y servicios, etc.
El proyecto
Se recibe, por parte de la ULPGC, el encargo de la realización de un estudio bioclimático para la posterior propuesta de estrategias pasivas y de ahorro de energía, de cara a la ejecución de actuaciones de rehabilitación para la mejora de las condiciones de confort interior, en un grupo de edificios de la ULPGC, situados en tres polos diferentes: el Campus de Tafira, el Campus de San Cristóbal y el área de la Sede. Uno de estos edificios es la Sede administrativa de la ULPGC.
El resultado del trabajo ha de ser una guía con una serie de recomendaciones o estrategias que permitan obtener el confort dentro del edificio, o conseguir unas condiciones próximas, en la mayoría de los momentos del año, únicamente por medio de estrategias pasivas, sin necesidad del empleo de equipos activos (Martín del Toro, 2017a).
Para ello, se pretende que las intervenciones realizadas exploten al máximo las posibilidades de los edificios existentes, conociendo sus características y estudiando una forma de uso racional, para -cuando sea necesario- completarlos con sistemas que no degraden el medio físico -como tecnologías blandas- mediante sistemas pasivos que no requieran aporte de energías. Todo ello buscando la mínima alteración en el aspecto estético del edificio con respecto al proyecto original.
Edificio de Servicios Administrativos
Es un edificio (Fig. 1) formado por tres módulos principales: el primero (módulo D), de acceso, es más bajo siguiendo la dirección norte-sur y los otros dos (módulos A y B), al sur del anterior y orientados casi perpendicularmente y con mayor altura. El primer módulo alberga un espacio de cinco alturas con un gran hall de cuádruple altura y espacios de oficinas. Los otros dos módulos albergan el grueso de los despachos y resto de espacios de servicio.
En cuanto a su funcionamiento, posee un horario habitual de 8 a 15 horas. En horario de tarde tiene un funcionamiento esporádico, pero a «puerta cerrada». Permanece cerrado de la 2ª a la 4ª semana de agosto. En Navidad y Semana Santa está una semana cerrado.
Material y métodos
Para el desarrollo del estudio, en primer lugar, se comenzó por analizar los condicionantes climáticos a los que tiene que enfrentarse el edificio a lo largo del año, por medio de los datos climatológicos de la zona, aportados por la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET) y del Instituto Tecnológico de Canarias (ITC). Estos valores son introducidos en los climogramas de Olgyay y Givoni, el climograma de bienestar adaptado y el diagrama de Isopletas, para establecer las estrategias de acondicionamiento pasivo (Martín del Toro, 2018b). Con los resultados obtenidos se genera una matriz que unifica valores y marca las primeras directrices a tomar.
En segundo lugar, otro aspecto a tener en cuenta, más en un territorio situado en latitud 28º norte, es la influencia de la radiación solar, de cara a conocer en qué momentos del día o del año, es necesario protegerse de ella y cómo, y cuándo captarla. Para ello se realiza un detallado análisis de las condiciones de soleamiento, estudiando el recorrido del sol a lo largo del año y la incidencia que tiene en cada una de las fachadas del edificio, sin olvidar la influencia de aquellos elementos, tanto propios como del entorno, que le puedan producir sombra. De dicho estudio, una vez conocida la posición del sol a lo largo del año, también se obtuvo las zonas de necesidades de sombra y se calcularon las máscaras de sombra para las orientaciones principales de cada una de las fachadas del edificio (Luxán García De Diego et. al, 2008).
En tercer lugar, una vez analizados los condicionantes del entorno se pasó a estudiar las características propias del edificio, analizando el comportamiento de la envolvente térmica, teniendo en cuenta el valor de transmitancia térmica de los sistemas constructivos que componen los principales elementos de la envolvente térmica: muros, cubiertas y elementos semitransparentes (huecos). A partir de su sección constructiva se analizaron las características de los materiales que configuran las distintas capas, tal como su densidad, conductividad, calor específico o espesor y se obtuvieron una serie de valores que nos indican cómo se comporta ese cerramiento, como son el coeficiente de transmitancia térmica (U), el amortiguamiento (fa) o el desfase (df) en muros y cubiertas; y la transmitancia térmica del marco y del vidrio (U), el factor de transmisión luminosa (Tl), el factor de transmisión energética (Te), el factor solar (g), la transmitancia térmica total del hueco (Ut), la absortividad del marco (α) y el factor solar modificado del hueco (Fs) en los huecos (Luxán García De Diego, 2009).
En cuarto lugar, y de cara a contrastar los resultados obtenidos de forma teórica con datos empíricos, se realizó una «Encuesta de condiciones de confort percibido en el interior de los edificios de la ULPGC» para conocer la sensación subjetiva general de las personas usuarias habituales del edificio como son los alumnos, el PDI, el PAS, etc. La información obtenida en estas encuestas ha sido complementada con entrevistas personales con el administrador del edificio y los propios usuarios, así como la recopilada en el trabajo de campo.
Por último, será imprescindible la monitorización de, al menos, los parámetros higrotérmicos -humedad relativa y temperatura- de cara a comprobar que las medidas empleadas mejoran suficientemente los problemas detectados, al tiempo que hace posible la realización de reajustes posteriores.
Resultados
El edificio de la Sede administrativa está fuertemente marcado por sus huecos, dado el alto porcentaje de la envolvente que suponen. Por tanto, su influencia va a ser crucial de cara al correcto comportamiento térmico del conjunto de la envolvente, por lo que su tratamiento hubo de ser estudiado con especial cuidado.
Con respecto a su comportamiento térmico, este edificio cuenta con dos problemas principales: la mala orientación de muchos de sus despachos -que orientados al sur sufren de sobrecalentamiento, al tiempo que los corredores que les dan servicio lo hacen al norte, siendo muy ventosos- y el mal uso que se hace de los elementos móviles de los huecos (puertas, ventanas, persianas, etc.) por parte de los usuarios del edificio, en lo que nos centraremos a continuación.
El ejemplo más significativo de inadecuado uso de las carpinterías por parte de los usuarios en el edificio de Servicios Administrativos de la ULPGC se presentaba (Fig. 2) en los despachos orientados al sur, donde se abrían las ventanas batientes de los huecos de la fachada sur, favoreciendo la entrada de la radiación solar, debido a que las persianas de protección se encuentran integradas en la propia hoja de las carpinterías, quedando inutilizadas cuando éstas se abren. Por otro lado, permanecen cerrados los huecos de la fachada norte lo que impide que se produzca ventilación cruzada, siendo ésta por tanto muy escasa y únicamente en las zonas próximas a la fachada sur, y cuando se abre la puerta de acceso al pasillo se producen fuertes corrientes de aire debido al gran tamaño de los huecos que, en ese momento, se encuentran abiertos en fachadas enfrentadas.
El correcto uso de las carpinterías (Fig. 3) se realiza mediante la apertura de los ventanucos superiores oscilantes en ambas fachadas, lo que permitiría una ventilación cruzada controlada y situada por encima de las cabezas, lo que elimina las molestias mientras que las ventanas permanecen cerradas e impiden, con sus persianas, la entrada de la radiación solar.
Otro ejemplo de mal uso de las posibilidades que permiten las carpinterías es el caso del servicio de informática (Fig. 4). El primer error en esta ocasión y que conduce al resto de los problemas es la distribución del mobiliario, con las mesas de los ordenadores en paralelo a las paredes en donde se encuentran las ventanas con el personal sentado de espaldas a ellas, lo que obliga a tener en todo momento las persianas bajadas y la luz encendida para evitar deslumbramientos, incluso las de la fachada norte. Por otro lado, la ventilación cruzada se produce por medio de las ventanas principales oscilo-batientes lo que genera corrientes de aire y los consiguientes conflictos entre el personal.
En su caso, habría que disponer las mesas perpendiculares a las fachas longitudinales de la sala, de tal forma que la luz no le llegue por detrás al personal sino por un lado, preferiblemente por la izquierda para los diestros y al contrario para los zurdos, con lo que se reduce la posibilidad de deslumbramiento (Fig. 5). Ya entonces se podrían abrir las persianas, al menos las que dan a la fachada norte, permitiendo la entrada de luz difusa que proporciona esa orientación, reduciendo la demanda de luz artificial. En cuanto a la ventilación se debe realizar mediante los ventanucos superiores que, al estar elevados y ser de menor tamaño, permiten una ventilación moderada sin incidir directamente sobre el personal.
En temporada de invierno, se pueden regular las persianas de los huecos de la fachada sur para permitir la entrada de la radiación solar, de forma moderada, evitando deslumbramientos y así aprovecharse de la energía solar para calefactar el espacio de forma pasiva.
Discusión y conclusiones
Como se ha visto, es posible mejorar las condiciones de confort de un edificio con una serie de intervenciones estratégicas, de bajo coste en relación a los resultados que se obtienen. Pero para ello es necesario, previamente, la realización de un estudio bioclimático completo del inmueble, en relación con el ambiente que le rodea, tanto exterior -condicionado por el clima-, como el interior -en relación con los usos que se desarrollan-.
Por tanto, podemos determinar que el conocimiento de las estrategias bioclimáticas es de vital importancia para los técnicos relacionados con el proceso constructivo. La arquitectura diseñada mediante estrategias bioclimáticas es la más capacitada para garantizar el cumplimiento de los estándares de los EECN, diseñados desde un punto de vista sostenible, al tiempo que es imprescindible en el proceso de rehabilitación energética, de cara a mejorar las condiciones de confort interior del inmueble rehabilitado impidiendo que en la intervención se puedan desencadenar problemas o consecuencias inesperadas, incluso contrarias a las intenciones que se formulaban desde el proyecto, tanto para el propio inmueble como para los usuarios del mismo.
En este sentido, la forma como se utiliza un edificio tiene una gran repercusión en conseguir o no unas condiciones internas de confort. La más característica de estas acciones es la que se refiere al control de huecos y sus elementos de filtros: ventanas, persianas, cortinas, estores, etc., por lo que instruir a los usuarios del edificio en el correcto uso de las posibilidades que les ofrecen dichos elementos puede ser vital para acercarnos al máximo confort, únicamente por medio del empleo de medios pasivos.
Referencias
- Luxán García De Diego, M., 2008. Estado actual de la piel de la edificación. En: Moya González, L. Convenio de colaboración entre la fundación de la energía de la Comunidad de Madrid, la Universidad Politécnica de Madrid y la Escuela Superior de Arquitectura de Madrid, para la realización de una auditoría energética y un proyecto básico para la mejora de la eficiencia energética en la edificación de la ETSAM. Tomo I, Madrid: Consejería de Economía e Innovación Tecnológica de la Comunidad de Madrid.
- Luxán García De Diego, M., Vázquez Espí, M., Gómez Muñoz, G., Román López, E. y Barbero Barrera, M., 2009. Actuaciones con criterios de sostenibilidad en la rehabilitación de viviendas en el centro de Madrid. Aplicación para los barrios de Hortaleza, Jacinto Benavente, Lavapies, Chamberí, Justicia, Sol, Tetuán, Palos de Moguer, Arganzuela, y Areas de Salamanca y Goya. Madrid: Convenio de la Fundación General de la Universidad Politécnica de Madrid con la Empresa Municipal de la Vivienda y Suelo de Madrid. ISBN: 978-84-935719-8-6.
- Martín del Toro, E., 2017a. «Estudo do comportamento bioclimático de um imóvel antes da sua reabilitação», en Costa, A., Velosa, A., Tavares, A., Congresso da Reabilitação do Património (CREPAT). Universidade de Aveiro – Departamento de Engenharia Civil, Aveiro.
- Martín del Toro, E., 2017b, «Diseño de EECN para las condiciones particulares de Canarias» en Libro de comunicaciones: IV Congreso de Edificios de Energía Casi Nula (EECN), Grupo Tecma Red S.L. Madrid.
- Martín del Toro, E., 2018a, «El papel del usuario en los edificios de energía casi nula» en Libro de comunicaciones: V Congreso de Edificios de Energía Casi Nula (EECN), Grupo Tecma Red S.L. Madrid.
- Martín del Toro, E., 2018b, Los diagramas bioclimáticos, Sustentable & Sostenible (5 diciembre 2018)
- Martín del Toro, E., 2019, Relación entre eficiencia energética y confort, Sustentable & Sostenible (3 junio 2019)