Comunicación presentada al II Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Alicia Zamora Delgado, Arquitecta, Certified Passive House Designer. EA VERDE-GBCe, DUQUEYZAMORA arquitectos
- Iván G. Duque, Arquitecto, Certified Passive House Designer, DUQUEYZAMORA arquitectos
Resumen
Resultado de la búsqueda de una vivienda autosuficiente, la Casa EntreEncinas certificada por el Passivhaus Institut en 2013, integra en su diseño los conceptos de eficiencia energética del Estándar Passivhaus, que garantizan un EECN y los principios de bioconstrucción, que exigen el uso de materiales y sistemas constructivos de bajo impacto ambiental. Ha sido Premio en IV Premios de Construcción Sostenible de Castilla y León 2013. La comunicación propuesta pretende dar a conocer el proceso de trabajo de un EECN, desde su diseño, construcción, dirección de obra y mostrar los datos recogidos por la monitorización durante el primer año de vida de la vivienda.
Introducción
Se ubica en los alrededores del pueblo de Villanueva de Pría, perteneciente al concejo de Llanes en Asturias, a 500m de la costa. Desde su origen, en esta casa se han querido conjugar los conceptos de eficiencia energética del estándar Passivhaus, paso previo para conseguir un Edificio de Consumo de Energía Casi Nulo, con los principios de la bioconstrucción.
Como punto de partida de cualquier proyecto, se estudian dos aspectos que se consideran muy importantes: el clima y la topografía. En cuanto a la topografía, se encuentra en un entorno natural rodeado de vegetación autóctona, como son las encinas, robles, abedules, y con una topografía accidentada de roca caliza blanca, los cuetos, muy típicos de esta zona de Llanes. Se realiza un levantamiento de las afloraciones rocosas de mayor importancia y de la vegetación existente. La solución conjunta de la propuesta pasaba por respetar la escala del entorno e integrar las vivienda en el paisaje. Se tuvo en cuenta la forma y ubicación de las viviendas, su orientación, la disposición en el terreno para protegerse de los vientos dominantes en invierno, se busca el máximo aprovechamiento de los recursos naturales del clima, y por tanto un menor consumo energético.
Se procedió a un análisis del clima y el microclima con los datos meteorológicos obtenidos de la estación más cercana al lugar, Niembro, y se desarrollaron una serie de tablas, gráficos y diagramas para determinar las estrategias bioclimáticas apropiadas para conseguir las condiciones de confort más idóneo en los distintos espacios interiores y exteriores de la vivienda.
Estrategias de diseño
A nivel de diseño e implantación en el entorno, la solución de la propuesta pasaba por respetar la escala del entorno, buscar una alta compacidad minimizando la envolvente térmica para disminuir la demanda energética e integrar la vivienda en el paisaje. Surge tras esta reflexión, la idea de que el volumen edificado no tenía que manifestarse en su totalidad. Para ello, parte de la vivienda se “esconde” en un volumen de planta baja casi imperceptible aprovechando la fuerte pendiente que existe a lo largo de toda la diagonal de la parcela. El resto de la vivienda se plantea en un único volumen compacto de dos alturas y abierto al sur como un captador solar, este se asienta sobre la zona llana de la parcela y mantiene una altura inferior a la de las copas de los árboles del entorno. Con una superficie útil de 150 m2, la vivienda plantea una separación entre la “zona de día”, en planta primera, y la “zona de noche”, en planta baja. Esta última, de mayor superficie, se integra en el volumen principal y en el enterrado. Se abre completamente al sur y sin embargo mantiene la intimidad y privacidad de sus estancias gracias a su posición en la parcela. El talud y sus múltiples afloraciones rocosas serán su telón de fondo. Bajo los criterios de casa sana se estudió la radiactividad natural del entorno, muy baja al estar sobre terreno calizo.
En la planta primera, cuya cota se corresponde con la parte superior del talud, se sitúan las estancias de más vida de la vivienda, el salón, la cocina y comedor. La vista no se interrumpe desde esta altura y la luz incide con mayor intensidad y durante más horas. Esta se plantea como un espacio diáfano vinculada con el terreno a través de la cubierta ajardinada del volumen enterrado.
Con el objetivo de mejorar el comportamiento térmico de la vivienda, se plantea en todo el frente sur de la planta primera una galería. Esta, al igual que en la arquitectura popular asturiana, actúa como un invernadero que acumula el calor en los materiales con inercia térmica, como el pavimento de piedra caliza. Sin embargo, gracias a los sistemas actuales de carpinterías, podemos utilizar este espacio con una mayor flexibilidad, de manera que funcione a lo largo de todo el año. Durante la primavera y el otoño, la hoja interior puede recogerse sobre su parte fija, ampliando la superficie del salón. En verano, en contraposición, la galería funcionará como un porche, abriendo su hoja exterior. Respecto a las orientaciones Este y Oeste, protege la abundante vegetación, lo que ha permitido abrir huecos amplios motivados por las vistas.
Estrategias constructivas
Para la construcción de un edificio de consumo energético casi nulo, con lo que podemos identificar los edificios pasivos, tenemos que tener una serie de premisas básicas:
- El aislamiento térmico continuo, tanto en planta como en sección. Esto nos lleva a aislar la vivienda por el exterior de su estructura con 16cm, eliminando todos los puentes térmicos.
- Limitar las infiltraciones de aire es otra premisa fundamental. Las entradas de aire y salida al exterior producirían pérdidas energéticas, y por otra parte, la estanqueidad es importante para su funcionamiento correcto y equilibrado del sistema de ventilación mecánica con recuperador de calor.
En la Casa EntreEncinas, se ha querido ir un paso más allá. La elección de los materiales es esencial para el bienestar de los habitantes de la casa y para el equilibrio del medio ambiente. Se entiende la envolvente de la vivienda como su tercera piel.
Por todo ello, se opta por una utilización de materiales de bajo impacto ambiental, con reducciones importantes de los consumos de CO2, reciclables, no contaminantes, no tóxicos, sin emisiones de sustancias nocivas, con bajo impacto ambiental, con buena transpiración que ayude a conseguir un ambiente interior sano, preferiblemente de origen orgánico y 100% renovables.
Técnicamente, se busca una combinación equilibrada de materiales aislantes y acumuladores de calor, materiales lo más abiertos posibles a la difusión de vapor de agua e higroscópicos, asegurando al mismo tiempo la estanqueidad al aire y al viento.
En base a los mismos, exceptuando por motivos estructurales el uso de hormigón armado en la cimentación, se eligió: madera contralaminada para la estructura prefabricada; 16 cm de aislamiento de corcho para fachada y cubierta; aislamiento de vidrio celular bajo losa; tuberías, cableado y material eléctrico de polipropileno; revocos de fachada de cal; cubierta ajardinada; cortinas y estores sin pvc; y pavimentos naturales con piedra caliza y bambú.
La envolvente térmica se diseñó sin puentes térmicos y muy estanca, minimizando así las pérdidas por infiltración y consiguiendo que la diferencia de temperatura entre el aire y los cerramientos sea inferior a 4ºC, lo que garantiza el deseado confort.
El aislamiento de una casa pasiva comienza en la cimentación, en este caso, se ha colocado 10cm de vidrio celular bajo la losa, ya que es un material que procede del reciclado de vidrio y es apto para trabajos a compresión y también envuelve de manera continua su canto para darle luego continuidad por la fachada con 16cm de aislamiento de corcho.
La madera adquiere protagonismo tanto en la estructura horizontal como en la vertical de la vivienda, realizada a base de paneles macizos de madera contralaminada, procedentes de bosques de tala controlada con certificado PEFC, que funcionando como muros de carga y losas en los forjados permiten grandes luces con espesores reducidos. La industrialización de los procesos constructivos, representa una mejora respecto las calidades sostenibles de un proyecto. La obra en seco permite minimizar el consumo de agua en el proceso de ejecución, reducir los residuos y facilitar el posterior reciclaje. Además, las características de la materia prima garantizan un balance de CO² positivo y procede de explotaciones con el sello que certifica su gestión sostenible. A la vez, los sistemas prefabricados de construcción permiten acortar el planning propio de las obras mejorando la precisión de ejecución. La estructura de la vivienda se montó en 5 días. Proceso de montaje:
La carpintería de las ventanas es de madera de pino con acristalamiento doble de 4/16/4 o 3+3/16/3+3 con un espaciador tipo Swisspacer con rotura térmica «warm-edge», con vidrio bajo emisivo y cámara de Argón al 90%. Normalmente, las casas pasivas tienen triple vidrio, en este caso debido a las condiciones del clima, se vio que no era necesario. Esto forma parte de la adaptación necesaria que hay que hacer del estándar del passivhaus al clima de cada lugar. Mediante el cálculo energético, se tiene que garantizar un balance energético positivo entre las ganancias solares y las pérdidas energéticas por las ventanas.
La estanqueidad al aire puede comprobarse mediante un test de presurización, que consiste en la presurización y depresión forzadas mediante la acción de un ventilador colocado en una puerta o ventana exterior creando una diferencia de presión de 50 Pa. Realizamos un test en fase de obra errores en la envolvente estanca. Al concluir la obra, el resultado final fue de 0,39 renovaciones de aire por hora, el límite en una casa pasiva es de 0,6.
Casi todo el aire que entra y sale de la vivienda pasa por el recuperador de calor que constituye el corazón de una casa pasiva. La ventilación del aire es continua y a muy baja velocidad, garantizando una calidad óptima del aire en todo momento sin crear disconfort. A la calidad del aire se une la gestión de la energía almacenada, con el recuperador de calor se consigue recuperar un 85% del aire caliente del interior previo a su expulsión. Su consumo es muy bajo, y el único mantenimiento del sistema sería el recambio de los filtros colocados a la entrada y salida del aire. Con este sistema conseguimos una reducción del consumo de calefacción de 40%.
La instalación eléctrica, las armaduras de la losa, las pletinas y piezas metálicas tienen una cuidada toma de tierra para una buena protección. Los cables de la instalación eléctrica están libres de pvc o halógenos y se han dispuesto en forma de estrella para evitar los campos eléctricos en el interior de la vivienda. Se ha instalado un desconectador de red que interrumpe el suministro interno en la zona de las habitaciones cuando no se está utilizando; además, para llegar a ser realmente autosuficientes, está previsto en el futuro la instalación de paneles fotovoltaicos para la producción de electricidad.
Resultados
Bajo la premisa «la mejor energía es la que no se consume», la vivienda aprovecha las estrategias bioclimáticas pasivas para reducir al máximo la demanda de calefacción. La captación solar, la compacidad, alto aislamiento, una alta estanqueidad al aire, combinado con una ventilación mecánica con recuperador de calor y un diseño sin puentes térmicos, son los pilares para conseguir una vivienda altamente eficiente de consumo casi cero. Se obtienen unos ahorros de energía de más del 80%, comparándolo con las referencias del CTE para la zona climática C1, en la cual se encuentra ubicada la casa. Además la calidad de los edificios pasivos no reside solo en su baja demanda de energía sino, sobre todo, en el gran confort interior que ofrecen a sus usuarios.
El resultado de esta demanda de potencia tan baja, permite reducir al mínimo la instalación de calefacción. Se prioriza el uso de las energías renovables. La energía solar para el ACS y la calefacción son una realidad. Se dispone de 6,9m2 de paneles solares que se utilizan para el ACS y apoyo de la calefacción, almacenándose en un depósito de inercia de acero inoxidable de 500l, que sirve para:
- Durante el invierno: Precalentar el ACS y aportar el calor a la batería de agua para el postcalentamiento del aire colocada en el sistema de ventilación y a dos radiadores toalleros colocados en los baños. Como apoyo a la calefacción tenemos una estufa de leña de 2-4kw colocada en el salón.
- Durante el verano: Calentar el ACS.
Se ha dejado prevista para un futuro, la instalación de paneles fotovoltaicos para la producción de electricidad y llegar a ser realmente autosuficientes.
Además se tuvieron en cuenta dos objetivos relacionados con la gestión sostenible de los recursos naturales: un sistema completo de gestión del agua, desde la recogida y reutilización del agua de lluvia de la cubierta para la lavadora, cisternas de los inodoros, grifo para la limpieza de la casa y riego de la parcela, almacenada en un depósito enterrado de 1.500l, hasta el tratamiento y saneamiento de las aguas negras para su posterior utilización en el riego de la parcela. Esto último se ha resuelto, mediante un depósito de oxidación total.
Monitorización
Desde Diciembre de 2012, se está monitorizando cada uno de los espacios de la vivienda, recogiendo datos de temperatura y humedad. Las conclusiones recogidas son las previstas en una casa pasiva, con el interés añadido de ver su funcionamiento temporal como segunda residencia y el funcionamiento de la galería.
Conclusiones
El diseño arquitectónico debería ser el resultado de un proceso complejo en el que es preciso sintetizar el análisis climático, aspectos funcionales, técnicos y estéticos con las necesidades del usuario. Las estrategias pasivas relacionadas con la reducción de calefacción, refrigeración, iluminación y energía, deberían de combinarse con el resto de prioridades en una fase temprana del proyecto. El hecho de que el edificio se diseñe bajo parámetros de diseño bioclimático pueden reducir el consumo de energía en un 40-50% sin coste alguno. El uso de la madera como sistema constructivo, tanto con estructuras de paneles de madera contralaminada como con entramados de madera, es una solución óptima para conseguir edificios de consumo energético casi nulo.
Reconocimientos
Los autores agradecen la colaboración en el desarrollo del proyecto a Enrique Alzaga, ingeniero industrial especialista Passivhaus, y a Micheel Wassouf que junto a Davide Reggiani, nos facilitaron todo el proceso de certificación por el Passivhaus Institut.
Por último y más importante por ser el origen del proyecto, a J.Zamora y C.Delgado por confiar en nosotros y apoyarnos durante todo su desarrollo.
Referencias bibliográficas
- F. Javer Neila González (2004). Arquitectura Bioclimática en un entorno sostenible. Ed. Munilla-Lería. Madrid, España.
- Rafael Serra (1999). Arquitectura y clima. Ed. Gustavo Gili, SL. Barcelona, España.
- Mariano Bueno (1992). El gran libro de la Casa Sana. Ed. Martínez Roca, S.A. Madrid, España.
- Philippe Lequenne, Vincent Rigassi (2011). Habitat passif et basse consommation. Principes fondamentaux. Études de cas. Ed. Terre Vivante. Mens, Francia.
- Passive House Institut: varios autores (2010). Active for more comfort: The Passive House. Ed. Passive House Institut. Darmstadt, Alemania.