Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Resumen Proyecto
Nobelia, 40.000 m2 con un eje peatonal como entrada principal al distrito de negocios de Kigali, Ruanda, es el primer diseño certificado 6 estrellas GBC en África intertropical. Consumirá un 17% de la electricidad estándar y 1% del agua. Alcanzará máximo confort con estrategias pasivas y activas: enfriamiento nocturno, enfriamiento libre, almacenamiento térmico, inercia térmica, orientación cuidadosa y microclima de plantas trepadoras sobre las pasarelas de sombreado que recorren la fachada. La construcción, de bajo impacto y bajo coste, minimiza importaciones y crea industria local, con materiales sencillos, ligeros y compactos, o producidos localmente. Es flexible para que el uso se pueda adaptar con el tiempo sin invertir más recursos.
Memoria descriptiva
Nobelia, The Gateway to the Kigali Business District, es un EECN de usos mixtos holístico e integrado en africa intertropical. Con un total de 40.000 m2, se configura como seis edificaciones, cuatro bajas y dos altas, conformando un recorrido peatonal, planteado como entrada principal al distrito de negocios de Kigali, Ruanda. Es el primer diseño en África intertropical que recibe la máxima calificación del Green Building Council, 6 estrellas (Green Star SA Office v1 Design Shell & Core), y de hecho el primero del continente fuera de Sudáfrica. Consumirá un 17% de la electricidad estándar y 1% del agua. Alcanzará máximo confort con estrategias pasivas y activas: enfriamiento nocturno, enfriamiento libre, almacenamiento térmico, inercia térmica, orientación cuidadosa y microclima de plantas trepadoras sobre las pasarelas de sombreado que recorren la fachada. La construcción, de bajo impacto y bajo coste, minimiza importaciones y crea industria local, con materiales sencillos, ligeros y compactos, o producidos localmente. Es flexible para que el uso se pueda adaptar con el tiempo sin invertir más recursos.
Agentes del Proyecto
– Promotor: HABI Ltd. (Rwanda)
– Arquitectura: Carlos Arroyo Architects (Carlos Arroyo)
– Ingeniería: BAC Engineering (Xavier Aguiló)
– Clima: Aiguasol (Aleksandar Ivancic)
– Agua: Asepma ABM (Jochen Scheerer)
Memoria técnica
La orientación es la clave y el punto de partida para un diseño exitoso que apunte al bajo consumo de energía. En Kigali, las fachadas norte y sur tienen solo ángulos solares altos, con un mínimo de 23º en cada solsticio. Los ángulos solares bajos se concentran en las fachadas este y oeste. Para un cubo abstracto, sería aconsejable bloquear completamente los rayos del sol en el este, oeste y techo, al tiempo que se abren las vistas al norte y al sur, con sombreado horizontal.
Para volúmenes más complejos, particularmente con las formas curvilíneas sugeridas por el Plan Maestro de Kigali, se debe encontrar un equilibrio. Las partes más bajas de los edificios, más sombreadas entre sí, pueden ser más libres, lo que permite un uso óptimo de las plantas bajas y adaptarse a la trama urbana. Las partes superiores, independientes y no sombreadas por otros volúmenes, deben buscar una orientación exacta norte-sur siguiendo los principios descritos para el cubo abstracto. A medida que ascienden las torres, proponemos achaflanar las esquinas, para obtener orientaciones este-oeste o norte-sur puras. Esto ayudará también a lograr la redondez sugerida por el Plan Maestro.
Todavía quedarán orientaciones angulares, que sufrirán de ángulos solares bajos durante una gran parte del día solar, por lo que proponemos fijar elementos cúbicos con un lado opaco al este o al oeste, y una fachada abierta y sombreada al norte o al sur. El modelado informático proporciona el equilibrio entre la redondez, las vistas, y la mínima ganancia solar. El sombreado será proporcionado por una doble piel. La imagen del edificio la proporciona una malla ligera de cable de acero. Este es un material caro, pero por su mínimo volumen el costo de transporte al centro de África es mucho menor que la importación de un muro cortina.
La malla puede contener los diversos elementos que necesita una piel especializada: desde sombreado muy simple o complementos de detección a mallas LED para fachada de medios, o vegetación. También sirve como protección para la pasarela de limpieza, facilitando al personal no especializado acceder el acristalamiento por el exterior.
El perímetro de la pasarela está equipado con jardineras para plantas, para que crezcan sobre la malla. La vegetación se prescribe siguiendo consideraciones climáticas de dos tipos: 1) proporcionan sombra evitando ganancias solares 2) crean un microclima más estable entre el acristalamiento y la malla.
Las fachadas orientadas al norte y al sur están protegidas de las ganancias solares por la pasarela en voladizo, no necesitando mayor sombreado. Las fachadas orientadas al este y al oeste necesitarán una proyección máxima, con un promedio de 70% de cubrición sobre la mallla. Mientras que las crecen plantas será necesario un sombreado temporal. Los dibujos describen elementos circulares ligeros de aproximadamente 10 cm de diámetro que se pueden colgar de la malla para obtener una textura con lentejuelas. Detrás de esta piel de alta tecnología, el cerramiento puede ser simple, carpintería de madera, para poder emplear materiales y mano de obra locales. Garantizada la reducción al mínimo de las ganancias solares, el sistema de clima ha de controlar las ganancias internas, por equipos electrónicos, iluminación, junto al calor y humedad aportado por las personas ocupantes.
Las condiciones de confort se alcanzan principalmente mediante la ventilación y la deshumidificación del espacio interior durante las horas de funcionamiento. La ventilación se prevé mediante la circulación forzada de aire exterior, con unidades de tratamiento de aire (AHU). El sistema de ventilación discurre por los núcleos de comunicación vertical, y por conductos horizontales embebidos en la estructura de la losa, con difusores unidos al techo de hormigón visto. La losa es hollow-core para conseguir ligereza y grandes luces, siendo los propios conductos de difusión los que hacen hueca la estructura.
Para conseguir la deshumidificación, se aprovecha el frio de la noche. En el clima de Kigali las temperaturas son estables a lo largo del año, con máximas diarias entre 27 y 31 grados, y mínimas nocturnas entre 16 y 19 grados, según se ve en la gráfica de la figura 7. Almacenamos el “frio de la noche” en tanques de agua situados en el sótano, con un volumen de 40 m3. Durante el día, las UTAs utilizarán el agua fría para deshumidificar el aire y, en los picos de temperatura exterior, mantener la interior por debajo de los 27º con un sistema de control entálpico, aplicando criterios de confort higrotérmico.
Además, el esquema incluye “night flushing” a través del sistema de ventilación, para enfriar el espacio y las losas por la noche y aprovechar su inercia durante el día.
Los volúmenes y dimensiones están diseñados para maximizar la luz natural y la ventilación dentro de los espacios. La planta de las torres maximiza el espacio contiguo a la fachada, mientras que las ventanas de piso a techo maximizan el alcance de la luz. La profundidad de los pisos comerciales a lo largo de la calle es limitada por la misma razón. La protección necesaria para minimizar las ganancias solares a través del sol directo (como se ha descrito anteriormente) evita el deslumbramiento, y se equilibra con la necesidad de luz natural y vistas. La luz artificial es controlada mediante sensores de luz, para minimizar el consumo, utilizando las fuentes LED y luminarias más eficaces, con control de iluminación por zonas de 100m2.
El principio básico es aspirar al nivel máximo de autosuficiencia que se puede obtener dentro de un costo razonable. Esto se logra mediante las siguientes tácticas:
- Reducir el consumo utilizando limitadores de caudal según cada uso
- Reducir el consumo de urinarios sin agua para WC de hombres
- Cosecha de agua de lluvia en todas las superficies de cubierta
- Limpiar una parte del agua usada hasta que pueda usarse para el contacto no humano y el riego
- Limpiar el resto del agua usada hasta que pueda utilizarse para usos en contacto humano, si se garantiza un mantenimiento adecuado
- Proporcionar distribuidores de agua mineral para beber, por seguridad
El sistema de agua se resume en el gráfico Figura 8, donde se aprecia lo siguiente: el consumo anual de agua se estima en 20.000 m3, que ya es reducido respecto a los edificios vecinos. Sin embargo, el agua extraída de la red en ese periodo es de sólo 200 m3, reduciéndose pues la demanda a 1% del uso real.
Minimizar el volumen de importaciones es esencial para mantener bajo control las emisiones y los costos del transporte. Elegimos materiales que puedan ser de origen local, al tiempo que proveemos oportunidades de negocio locale cuando la transformación de esos materiales puede establecerse en el país.
Simplicidad en los detalles constructivos reduce también la masa y el peso del edificio, y evita la adición de materiales de alta energía gris. En la mayoría de los espacios no habrá techo falso.
La excavación y la eliminación del suelo, así como la retención estructural asociada, pueden ser uno de los capítulos más consumidores de energía de un proyecto y, por lo tanto, un coste importante. La intención es minimizar la construcción subterránea y, por lo tanto, el nivel de estacionamiento más bajo se ubicará en el punto más bajo de la rasante en el perímetro del terreno.
Las losas de hormigón aligeradas se prevén introduciendo tubos el núcleo, donde la masa de hormigón es menos eficiente. Esto reduce el uso de cemento, así como el peso muerto total de la estructura, mientras que permite luces más grandes para facilitar la flexibilidad de uso. Los tubos forman parte del sistema climático, como se ha descrito anteriormente.
La cubierta está protegida del soleamiento directo por una pérgola fotovoltaica capaz de generar 35 kVAs.
El sistema BMS (Building Management System) monitorizará el origen de la energía en cada momento de manera que los contadores inteligentes puedan aplicar precios diferenciados según el mix de cada unidad de consumo.
Presupuesto y viabilidad económica
Nobelia es un concepto de edificio de muy bajo consumo de energía con un alto rendimiento, diseñado para mantener el costo de construcción por debajo del promedio y mantener los costos de operación en una fracción del estándar, alcanzando los niveles más altos de comodidad, funcionalidad, flexibilidad y percepción de calidad como hito urbano.
Tras la licitación efectuada, se ha establecido el presupuesto con un coste de 950 USD/m2, por debajo de los habituales en la región (1.100 USD/m2) con prestaciones muy superiores a sus vecinos.
El cliente tiene firmados MoU con diferentes compañías para su alquiler, tanto por criterios de economía como por Responsabilidad Social Corporativa.
Cumplimiento DB-HE Ahorro de energía
Certificaciones energéticas y ambientales
Es el primer diseño en África intertropical que recibe la máxima calificación del Green Building Council, 6 estrellas (Green Star SA Office v1 Design Shell & Core), y de hecho el primero del continente fuera de Sudáfrica.
Imágenes proyecto
