Comunicación presentada al III Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autores
- Juan José Tejedor Hernández, Arquitecto, Arquitejedor
- Sandra Sánchez Matéos, Arquitecto Técnico, Arquitejedor
- Gonzalo Tejedor Panchón, Ingeniero Técnico Industrial, GISA
- José Manuel Rodríguez Márquez, Ingeniero Técnico Industrial, GISA
- José Antonio Cobos Saiz, Ingeniero Industrial, ISSOS
Resumen
En 2014 se comienza con el diseño de una edificación destinada a vivienda particular, en la que se opta por un diseño en el que prima la arquitectura solar pasiva, de modo que se reduzcan al mínimo las demandas energéticas de la vivienda, minimizando costos energéticos y emisiones de CO2 a la atmósfera. Para lograr la máxima confortabilidad térmica, nos apoyamos en un sistema geotérmico con dos perforaciones de 100m de profundidad, el cual suministrará energía al suelo radiante (frio-calor), al agua caliente sanitaria y al agua de la piscina. Logrando con ello una edificación con calificación energética A en proyecto. Se implementa el sistema con una piscina desbordante a un gran patio ingles que ayudará a refrescar la vivienda conjuntamente con la ventilación cruzada. La fecha prevista de conclusión de las obras es para julio de 2016.
Introducción
La principal finalidad que se persigue al proyectar un edificio de consumo de energía casi nula es la de alcanzar el mejor confort térmico en verano e invierno, así como lograr la máxima cantidad de iluminación natural, reduciendo al máximo el combustible en calefacción, ventilación y refrigeración, con lo que la propiedad ahorrará dinero y la edificación emitirá menos dióxido de carbono a la atmósfera durante su vida útil.
Las estrategias de proyecto se sustentan en dos puntos, el primero en el propio diseño del edificio, y el segundo en el apoyo con sistemas externos que ayuden a mejorar la eficiencia energética alcanzada con la arquitectura solar pasiva (definida como aquella que utiliza la energía solar para calefacción, ventilación o acondicionamiento de los edificios, sin el consumo de los sistemas energéticos convencionales o electricidad y no aplicando movimiento mecánico de fluidos o elementos).
El proyecto
La parcela donde se enclava la edificación es una parcela rectangular de dimensiones 20.32m x 25.50m, con superficie de 518.16m2, las parcelas colindantes son de las mismas características. Alineada a vial con un intenso tráfico rodado, pero separada de este por un generoso acerado, carril bici y aparcamiento de vehículos en línea.
La edificación a diseñar se trata de una vivienda unifamiliar aislada para una familia de cinco miembros, la cual se desarrollará en dos plantas y sótano. La mayor parte de la vida diaria de los usuarios discurrirá en planta baja, en ella encontramos el acceso a la vivienda, un despacho, un aseo, cocina-comedor y salón, en planta primera encontramos 4 dormitorio, uno de ellos con vestidor y baño propio, y un baño de planta y el lavadero de la vivienda. En el sótano se encuentra un segundo salón, el distribuidor de la escalera, un trastero y un espacio destinado a todas las instalaciones de las que estará dotada la vivienda. El sótano queda abierto a un gran patio inglés que sirve para dotar de iluminación y ventilación natural a todo el sótano. Sobre uno de los paramentos del patio inglés desborda la piscina que se encuentra en el jardín interior de la parcela, localizado a la misma cota de la planta baja de la vivienda.
Metodología
La metodología a seguir es doble, en principio intentaremos realizar un diseño de la edificación utilizando los diferentes elementos que nos ayuden a un diseño apoyado en la Arquitectura Solar Pasiva, consiguiendo de esta forma la máxima eficiencia energética de la vivienda. Posteriormente, nos apoyaremos en sistemas para lograr la máxima eficiencia energética.
El diseño acorde a la arquitectura solar pasiva
Al comenzar el diseño nos enfrentamos a una serie de elementos a tener en cuenta y que afectarán al resultado final de la edificación, estos son:
Variables
- No controlables
- Climatología
- Estacional
- Día/noche
- Controlables
- Persianas
- Vegetación
Fijos
- No controlables
- Uso
- Situación
- Emplazamiento
- Accidentes geográficos
- Controlables
- Orientación
- Forma
- Distribución
- Volumen
- Materiales
- Huecos
En el diseño de la edificación tendremos que coordinar todos aquellos factores, variables o fijos, y controlables o no controlables, para lograr un funcionamiento lo más favorable para alcanzar el fin deseado, que no es otro que la máxima confortabilidad (térmica y lumínica) a lo largo de la vida útil de la edificación.
Al comenzar con el diseño, y paralelamente a concretar con la propiedad, que destinará el uso de la edificación a vivienda (factor fijo y no controlable), cúal será su programa de necesidades, se estudia la trayectoria solar en la parcela en la que se ubicará el edificio. En el caso que nos ocupa, la fachada principal está orientada al noroeste, (factor fijo y no controlable), por lo que será hacia el interior de la parcela donde desarrollemos las estancias diurnas en planta baja (salón y cocina) y el dormitorio y baño principal en planta primera, buscando de esta manera la mejor distribución posible (factor fijo y controlable).
Se realiza un estudio de aberturas en fachada, (factor fijo y controlable) convenientemente orientados y dimensionados captan la energía solar reteniendo el calor por efecto invernadero, a la vez que se dotan de voladizos en los dinteles, de diferentes longitudes, acordes a la orientación (mas elongados en el sur-este y menos en la cara noroeste), de tal forma que evitarán la incidencia solar en época estival (momento en el que el sol se encuentra en posición más alta) y la posibilidad en época invernal (momento en el que es sol se encuentra en posición más baja), (factores variables y no controlables). Realizando un modelizado de la edificación con un programa informático, conseguimos saber la incidencia solar en las diferentes épocas del año y en todas las fachadas, de manera que podemos ir variando los huecos y los voladizos sobre estos para controlar la entrada del sol en cada una de las estancias de la vivienda.
Al programa de necesidades de la propiedad, se añaden una serie de elementos que incrementarán el ahorro energético de la edificación, como son:
- la abertura de dos alturas en el vestíbulo de la vivienda, dotada con un acristalamiento de suelo a techo (6,5m de altura) orientada hacia la salida del sol, de manera que nos acogerá los primeros rayos solares de la mañana.
- caja de escalera abierta desde planta sótano hasta planta primera.
- patio inglés de 60m2, que dotará de iluminación natural al sótano, servirá de zona de juego y conjuntamente con la caja de escalera, dispuesta en el centro de la edificación, y la abertura de dos alturas en el vestíbulo ayudará a conseguir una corriente de ventilación que cruzará toda la vivienda.
Todo ello lo hacemos buscando un diseño compacto y un volumen sencillo, que evite las pérdidas energéticas.
Fahada Noroeste Fachada Sudeste
Hasta este momento tan sólo hemos estudiado factores de diseño en la edificación, en consenso con la propiedad, pero que no afectan a aspectos económicos en su construcción. La eficiencia energética la incrementamos actuando en la masa térmica, la cual tiene como finalidad almacenar la energía captada, para cederla posteriormente al interior de la edificación, de la fachada, optando por un cambio de construcción de un cerramiento convencional (enfoscado + citara + embarrado + aislamiento + tabique + enlucido), por otro de mayor inercia térmica y mejor aislamiento (material porcelánico + cámara aire + aislamiento + enfoscado + citara + embarrado + cámara aire + citara + enlucido). Así mismo, la cubierta se resuelve mediante cubierta invertida terminada con grava.
Sistemas de apoyo
Para lograr una mayor confortabilidad (térmica) en la vivienda y no tirar de recursos convencionales como son la electricidad o el gas, nos apoyamos en dos sistemas que nos ayudarán a calefactar-refrigerar la edificación.
Para ello partimos, entre otros, de los datos aportados por el programa LIDER, y los datos de proyecto y los del estudio geotécnico, siendo estos datos:
Piscina desbordante
Se dispone una piscina desbordante hacia el patio inglés, la cual refrescará esta zona, y en el momento en el que se abran las carpinterías del salón de planta sótano y la de la abertura a doble altura en el vestíbulo, lograremos una mejor corriente de aire que nos refrescará la vivienda.
Si bien este sistema podría parecer en principio que podríamos englobarlo dentro de los sistemas de arquitectura solar pasiva, no es así, dado que necesitamos reconducir el agua del vaso de recogida en el patio inglés hacia la piscina situada en planta baja, contradiciendo el principio de definición como aquella que utiliza la energía solar para calefacción, ventilación o acondicionamiento de los edificios, sin el consumo de los sistemas energéticos convencionales o electricidad y no aplicando movimiento mecánico de fluidos o elementos).
Geotermia
Aprovechando la energía calorífica de la tierra, mediante la captación de dos pozos de 100m de profundidad separados 7 m entre sí, se proyecta una instalación que dará servicio al ACS, suelo radiante (calefacción y climatización) y calefacción del agua de la piscina.
Conclusiones
Con esta instalación logramos un ahorro y una calificación energética como se muestra en los siguientes cuadros:
Los resultados aportados son de proyecto, y calculados con LIDER y CALENER, en el momento de concluir la edificación se realizará un nuevo cálculo de la calificación energética con HULC.
Avance de obra
Agradecimientos
Agradecimientos a D. Raúl Cerezo Zamorano, por el encargo a nuestro equipo para hacer realidad la vivienda que siempre ha soñado, y confiar en las soluciones de diseño y constructivas que le hemos presentado. Un buen proyecto sin un gran cliente detrás es imposible.