Ficha de Proyecto presentada al V Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Pablo Carranza Navarro, Director Departamento Sostenibilidad y Eficiencia Energética, Grupo Lobe
- Clara Lorente Martín, Departamento Sostenibilidad y Eficiencia Energética, Grupo Lobe
Resumen Proyecto
Residencial Basa de la Mora es un proyecto residencial ECCN de 165 viviendas con 18.930 m² útiles, ubicado en Zaragoza, en fase de construcción y con previsión de finalización de la primera fase en diciembre de 2018. El proyecto se está construyendo mediante estándar passivhaus, habiendo adquirido el compromiso de certificación. La comunicación versará sobre las principales estrategias de diseño pasivo aplicadas en el edificio en un clima desfavorable para el alcance del balance energético, la aplicación de los cinco puntos del estándar mediante documentación de proyecto, avances de obra, las soluciones de diseño activo y los resultados obtenidos en su simulación energética.
Memoria descriptiva
Agentes del Proyecto
- Promotor: Grupo Lobe
- Proyectistas-Dirección de Obra: Dirección Integrada de Proyecto Grupo Lobe + Gonzalo Urbizu Arquitectura
- Dirección de Ejecución: Enrique Martínez, Inma Ferreira y Eduard Núñez, Grupo Lobe
- Consultoría energética: Área de Eficiencia Energética, Grupo Lobe
- Passivhaus Designers/Planners: Pablo Carranza y Clara Lorente, Grupo Lobe
- Otros Agentes:
- Certificador Passivhaus: VAND Arquitectura
- Infiltrometría: Área de Eficiencia Energética, Grupo Lobe
- Ventilación: Siber
- Aerotermia: Panasonic
- Carpinterías: Inrialsa
Antecedentes
Supone el primer edificio en construcción residencial a gran escala dentro de la estrategia de Grupo Lobe, consistente en la promoción, comercialización, diseño y construcción de todos sus edificios de consumo casi nulo y compromiso de certificación Passivhaus. Basa de la Mora es un proyecto en transición en cuanto a la industrialización y estandarización y optimización de soluciones constructivas para la edificación de consumo casi nulo mediante estándar Passivhaus.
Descripción del Proyecto
Basa de la Mora forma parte de un conjunto edificado en manzana situado en Miralbueno, área en el límite de la ciudad de Zaragoza. El edificio se está construyendo en dos fases, ambas con compromiso de certificación Passivhaus Classic. Las viviendas tienen una media de 85 m² de superficie y 3 o 4 dormitorios, son pasantes y cuentan con grandes terrazas en voladizo a las que se accede desde las estancias principales, proporcionando amplia protección solar de los huecos más expuestos. La presencia de ventanas en ambas fachadas permite la ventilación cruzada en todas las viviendas. El edificio tiene 8 alturas sobre rasante, 2 bajo rasante con garajes y trasteros, planta baja libre y viviendas dúplex con ático ocupando las dos plantas que coronan el edificio.
Prestaciones del Edificio
Residencial Basa de la Mora es un edificio de consumo casi nulo proyectado, simulado energéticamente y construido según los requerimientos del estándar Passivhaus: demanda de calefacción y refrigeración límite de 15 KWh/m²·año o carga de calefacción y refrigeración límite de 10 W/ m²·año, estanqueidad al aire de todas las viviendas con resultado del ensayo de presión n50 < 0,6 ren/h y demanda de energía primaria renovable límite de 60kWh/ m²·año.
Estrategia de simulación
La simulación energética del edificio para el cumplimiento del estándar Passivhaus se ha calculado a través de la herramienta de cálculo PHPP (PassivHaus Planning Package) y la herramienta de modelado y exportación designPH. La simulación para la certificación energética del edificio y justificación de cumplimiento del CTE DB-HE 2013 se ha simulado a través de la herramienta proporcionada por el Ministerio para la justificación de la limitación de la demanda HE1, limitación del consumo energético HE0 y certificación energética del edificio según RD 235/2013.
Al formar parte de una manzana existe gran variación de la orientación de las fachadas y de las sombras que producen los edificios adyacentes sobre ellas. Como la simulación energética a través de la herramienta PHPP es unizona, se optó por dividir el modelo energético del edificio en módulos con comportamiento energético similar para acotar posibles descompensaciones térmicas entre viviendas. La unidad de simulación ha sido la escalera, de manera que la validación del cumplimiento del estándar passivhaus se verifica por grupos de 14 viviendas, a las que se accede desde un mismo portal. La comprobación de hermeticidad se realiza en cada una de las viviendas.
Las zonas comunes y cajas de escalera no se encuentran climatizadas, pero su envolvente presenta características térmicas. Para evitar la simulación de estas zonas como ambiente exterior, se aplica un factor de temperatura adimensional que bonifica la transmitancia del cerramiento vivienda-escalera, calculado según norma ISO 13798 y que representa la diferencia de temperatura entre esta zona no climatizada y el exterior.
Memoria constructiva
Sustentación del Edificio y Sistema Estructural
El sistema estructural del edificio se resuelve a partir de pórticos de hormigón armado ejecutado in situ. La cimentación se ejecuta mediante losa y los forjados son unidireccionales con viguetas y bovedillas de hormigón que incorporan elementos de alta resistencia térmica embebidos en los forjados para resolver los puentes térmicos de terrazas, dando continuidad al aislamiento de fachadas.
La continuidad de estos elementos de baja conductividad térmica se consiguió en la primera fase trazando el forjado unidireccional de hormigón con viguetas paralelas a fachada, de manera que una hilera de bovedillas de hormigón se sustituye por tacos continuos de EPS, únicamente interrumpidos por las vigas de pórticos estructurales. En estos puntos se realizó un tratamiento específico para cumplir los criterios del estándar.
Tras esta primera experiencia, hemos concluido que la ejecución de viguetas paralelas a fachada no es imprescindible para obtener resultados que cumplan los criterios passivhaus, pues la proporción entre nervio (12 cm) y ancho de bovedilla (60 cm) permite calcular un puente térmico ponderado suficientemente favorable. Por esta razón la segunda fase de la promoción se está ejecutando mediante forjados unidireccionales con las habituales viguetas perpendiculares a fachada, que incorporan elementos de baja resistencia térmica en las zonas coincidentes con fachada y particiones contra escalera. Esta solución evita sobrecostes, pues supone una optimización del comportamiento estructural de los nervios.
Sistemas de Envolventes y Acabados. Diseño Pasivo
La fachada se ha resuelto con albañilería de doble hoja, alcanzando un valor U de 0,23 W/m²K. En ciertos paramentos de la fase II se plantea incorporar sistemas de construcción en seco, que sustituyen la hoja principal de albañilería y permiten mejorar las prestaciones térmicas del muro para obtener una transmitancia equivalente o superior en un espesor de fachada más reducido. La racionalización de los espesores de fachada es un aspecto esencial para optimizar la ratio superficie útil/superficie construida, tan relevante en el diseño de viviendas que ofrezcan una adecuada calidad espacial.
La cubierta y el forjado de suelo de planta primera incorporan aislamiento por el exterior hasta alcanzar valores U de 0,19 W/m²K y 0,2 W/m²K respectivamente. La transmitancia de los muros vivienda-escalera se sitúa en torno a 0,4 W/m²K. Las carpinterías colocadas tienen marcos de PVC con transmitancia Uf = 1 W/m²K e incorporan vidrios triples con lámina bajo emisiva, alcanzando una transmitancia térmica Ug = 0,6 W/m²K, y g=0,46. Las cámaras entre vidrios están rellenas en un 90% de gas argón y en un 10% de aire. Las ventanas y balconeras situadas en salones y dormitorios incorporan persianas motorizadas de PVC aisladas con EPS, con una transmitancia en cajón de 0,7 W/m²K.
La solución de estanqueidad al aire se resuelve en paramentos horizontales mediante la capa de compresión del forjado de hormigón. En los paramentos verticales, se resuelve mediante el despiece prefabricado de planchas de poliestireno, tanto expandido como extruido, con posterior sellado de juntas mediante pintura polimérica estanca. La conexión entre ambos paramentos se garantiza a través de zunchos de hermeticidad previstos en estructura y sellado de encuentros mediante pintura polimérica estanca. Los ensayos Blowerdoor que se están realizando en obra de fase I presentan resultados promedio n50 de 0,26 ren/h (ISO 9972).
Sistemas de Acondicionamiento e Instalaciones. Diseño Activo
A la hora de escoger los sistemas activos de producción de calor, frío y ACS se está llevando a cabo una estrategia de electrificación de la demanda. De esta forma los consumos de la vivienda son únicamente dependientes de suministro eléctrico, adelantándose a un posible futuro de producción renovable y aportando flexibilidad a la comunidad para instalar producción fotovoltaica de autoconsumo. Además, se evita el peaje mensual del precio fijo a pagar por la disponibilidad de otras fuentes de energía adicionales, como el gas.
Calefacción, refrigeración y ACS
El objetivo al elegir el sistema de climatización ha sido resolver con un solo equipo la producción térmica para agua caliente sanitaria y climatización, limitando sobrecostes en instalaciones. El sistema escogido es aerotermia individual para producción de calor, frío y ACS, con suelo radiante como unidad terminal. Los equipos utilizados son de alta eficiencia y el suelo radiante permite trabajar a baja temperatura: 35 ºC en invierno y 18 ºC en verano.
El sistema cuenta adicionalmente con batería de calor y frío (agua en torno a 50º y 7º, respectivamente) en el conducto de impulsión de ventilación, para pre-acondicionar el aire limpio impulsado a las estancias. La climatización mediante superficies radiantes es bien conocida por su capacidad de aporte de confort y bienestar, y su inercia la hace idónea para una vivienda pasiva que se va a utilizar como primera residencia.
Ventilación
Se ha instalado un sistema de ventilación individual de doble flujo con recuperación de calor programado con tres velocidades dentro del rango de caudales certificado PHI. El rango de caudales real del aparato es mayor, quedando esta prestación a disposición del usuario para poder ventilar en modo free-cooling de verano. El equipo se sitúa fuera de la envolvente térmica para evitar presencia de ruidos continuos en vivienda, aspecto especialmente sensible en la percepción de confort. Consecuentemente los conductos de conexión entre recuperador de calor y vivienda están debidamente aislados y se computa la pérdida de rendimiento del equipo en el balance de energía global.
El sistema de distribución en estrella escogido facilita el equilibrado final de caudales en boca a través del pre-equilibrado en la caja de distribución, mediante piezas capaces de compensar la pérdida de carga que se produce en los conductos largos. El precálculo de equilibrado de caudales en oficina posibilita que la tarea de equilibrado final en obra sea rápida y sencilla, agilizando un proceso que ha de verificarse vivienda por vivienda.
Iluminación
El proyecto incorpora luminarias led de bajo consumo en viviendas y zonas comunes. En trasteros y áreas de paso se coloca iluminación equipada con detectores de presencia, capaces de limitar consumos de energía innecesarios.
Automatización y Control
El sistema de climatización mediante aerotermia incorpora sondas de humedad y temperatura para posibilitar una regulación automática del equipo con el objetivo de conseguir unas condiciones ambientales pre-configuradas. El cuadro central de control permite monitorizar los consumos y el rendimiento del equipo, así como determinar la consigna de temperatura ambiental y de agua para ACS e impulsión en las unidades terminales. Se ha colocado un sistema de monitorización de consumos y condiciones ambientales de confort en una de las viviendas de la fase I (temperatura, humedad relativa y consumos eléctricos), para realizar comprobaciones y pruebas de eficacia y funcionamiento de los equipos y sistemas de instalaciones en fase de obra.
Energías Renovables
Se ha escogido la aerotermia como equipo para la producción de calor, frío y ACS. Conforme a la Directiva europea 2009/28/CE, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, la energía que es capturada por las bombas de calor, almacenada en el aire ambiente, puede computarse como energía renovable siempre que el rendimiento del sistema posibilite que la energía final supere el cómputo de energía primaria eléctrica utilizada en el accionamiento del compresor. El COP (Coefficient of Performance) de la bomba de calor instalada tiene un valor medio de 3,4 W/W, por lo que es computable como energía renovable.
Presupuesto y viabilidad económica
El trabajo mediante Dirección Integrada de Proyecto (IPD) de Basa de la Mora ha compatibilizado criterios energéticos con criterios de promoción comercial, optimización económica y planificación de obra. Esta convivencia se traduce en un edificio con rentabilidad inmobiliaria que alcanza los requisitos del estándar passivhaus a través de soluciones constructivas sencillas que suponen una evolución a partir de la tradición constructiva de la zona. El cálculo analítico ha sido vehículo de optimización para, a través de sucesivas iteraciones, explorar las soluciones constructivas y tratamiento de encuentros necesarios para el edificio y el clima concreto en el que nos encontramos, evitando sobredimensionamientos.
Cumplimiento DB-HE Ahorro de energía
Residencial Basa de la Mora cuenta con una calificación energética A en ambas fases.
Certificaciones energéticas y ambientales
Ambas fases de Residencial Basa de la Mora se han calculado y se están construyendo conforme a las especificaciones y requerimientos establecidos por el estándar de certificación de la eficiencia energética en edificios Passivhaus categoría Classic.
El estándar requiere un riguroso cálculo del balance de energía y un continuo control de calidad en la ejecución de la obra para asegurar y justificar adecuadamente ante la entidad certificadora las prestaciones del edificio que se construye. La certificación somete al edificio a una exigente verificación por tercera parte que comprueba y garantiza cumplimento de los requisitos preestablecidos por el Passivhaus Institut.
Podemos remarcar el importante cambio que supone en la ejecución y planificación de obra el cumplimiento de los requisitos de hermeticidad al aire, que se verifica vivienda por vivienda mediante un ensayo de infiltrometría a final de obra, con el edificio en fase de acabados. La obligatoriedad de cumplimiento de la prueba Blowerdoor supone un control de calidad muy exigente que condiciona el diseño y la ejecución del edificio desde fase de estructura, y requiere la realización de tests intermedios para comprobar la eficacia de la capa de hermeticidad cuando es todavía reparable.
La comercialización de las viviendas se establece desde un primer momento con compromiso de certificación, cuestión que supone un distintivo de calidad para el cliente y una garantía de confort en cuanto al cumplimiento de unas exigentes condiciones de calidad de ambiente interior.
Conclusiones
En la simulación energética de edificios de viviendas en altura influye notablemente el factor de forma en el resultado final. A mayor volumen de aire interior a climatizar y menor superficie de paramentos en contacto con el exterior, se pueden cumplir los criterios passivhaus con menos sobrecostes respecto a un edificio construido según CTE 2013. Las transmitancias necesarias en cerramientos no requieren espesores de aislamiento mucho mayores, pues los requeridos para cumplir CTE están ya cerca del espesor óptimo para el clima de la península.
La simulación energética con PHPP escalada a edificios multifamiliares requiere una inversión de tiempo elevada. Dado el número de elementos a manejar, con cifras como 200 particiones de ventana por escalera o más de 60 puentes térmicos calculados en el edificio, resulta indispensable encontrar modos de trabajo que sistematicen las comprobaciones y vinculen la evolución y optimización en el diseño, tan cotidiana a los procesos de proyecto, con la verificación de cumplimiento de requisitos passivhaus. Automatizar y digitalizar en lo posible el trabajo de medición e introducción de datos en la herramienta PHPP es el camino para reducir tiempos de iteración en cálculo y fomentar que el estándar se extienda a equipos de trabajo reducidos que por falta de recursos no puedan asignar profesionales con dedicación completa a la simulación y cálculo passivhaus.
Un modo de trabajo bidireccional diseño-simulación, como el que posibilitan los entornos de trabajo BIM, facilitaría la evolución del estándar al poder dedicar más tiempo a obtener conclusiones y a optimizar la relación eficiencia/coste de las soluciones constructivas utilizadas.
La herramienta de modelado y exportación designPH es un paso en esta dirección, pero presenta todavía errores en aspectos esenciales como la simulación de sombras, factor importante a controlar con precisión en climas mediterráneos.