Passivhaus by BOA Arquitectos, una opción de consumo energético casi nulo en Navarra

PROYECTO ARQUITECTURA - SOSTENIBILIDAD

■Arquitectura
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Desde ‘tureforma’ os vamos a hablar a continuación de un proyecto llevado a cabo bajo el stándar passivhaus en Ibero, una pequeña población perteneciente a la Cendea de Olza, y que se encuentra a 13 km hacia el oeste de Pamplona. Un gran trabajo desarrollado por el estudio BOA Arquitectos (Iñaki Archanco Mancho, Raul Belloso Luqui y Pablo Díaz Torquemada).
En cualquier caso, antes de adentrarnos en las particularidades del proyecto cabe centrarse en el propio concepto de Passivhaus como opción de edificio de consumo energético casi nulo. Las diferentes normativas Europeas desarrolladas en los últimos años dan respuesta a la evidencia de que el excesivo consumo energético de las últimas décadas ha llevado a una situación de deterioro del medio ambiente que hace imprescindible actuar reduciendo los consumos energéticos y el tipo de fuentes energéticas.

En el ámbito de la construcción (responsable del 40% del consumo energético en la UE) las últimas directivas se han dirigido a la reducción de los consumos durante la vida útil de los edificios, y al empleo de energías renovables: En 1990, en Darmstadt, Alemania el doctor Wolfgang Feist y el profesor Bo Adamson desarrollaron el primer proyecto de edificio pasivo, dando comienzo al Estándar Passivhaus. La monitorización de este primer edificio, y la de muchos otros posteriormente, ha permitido comprobar la validez de las premisas iniciales y del sistema.
Así pues, se han construido multitud de edificios, de todo tipo, en diversos países de Europa, America,… y en varias ciudades y regiones de Alemania y Austria el estándar se ha incorporado a las normativas edificatorias estableciendo la obligatoriedad de su cumplimiento.

TRES CRITERIOS

El estándar Passivhaus establece tres criterios de certificación: que la demanda de energía para calefacción y refrigeración en los edificios sea igual o menor de 15 kWh/m²año, o una carga de calefacción máxima de 10 W/m²; que el consumo de energía primaria para calefacción, refrigeración, ACS y electricidad ≤ 120 kWh/ m²año; y que La envolvente exterior del edificio tenga una estanqueidad de n50 ≤ 0,6/h. La carga de calefacción máxima de 10 W/m² viene derivada de que la ventilación en las Passivhauss se reduce al mínimo requerido por higiene (30 m³/hp) para un nivel de ocupación en el ámbito residencial de 30m²/persona, y a la capacidad máxima de conducir calor del aire.

DIFERENTES CRITERIOS

El estándar además establece unos criterios indirectos de higiene (para evitar condensaciones superficiales la temperatura superficial de los paramentos no debe de bajar de los 12,3ºC) y de confort (para evitar el efecto pare fría la temperatura media de las ventanas no puede bajar de 17ºC; la velocidad del aire insuflado en las habitaciones no puede ser superior a 0,1 m/s; el tiempo de sobrecalentamiento en verano está limitado).

PRINCIPIOS PASSIVHAUS

En este sentido, hay que resaltar que existen “5 principios básicos” en los edificios Passivhaus:
1 – Un alto nivel de aislamiento.
2- Carpinterías exteriores de altas prestaciones.
3 – Ausencia puentes térmicos.
4 – La renovación mecánica del aire interior con intercambiador de energía.
5 – Un alto nivel de estanqueidad al aire.
A la hora de comenzar el diseño de un edificio Passivhaus hay dos “reglas” cuya aplicación es necesaria para poder tener la garantía de alcanzar los requerimientos del estándar. Se trata de la “regla del rotulador” y la “regla del lápiz”.

REGLA DEL ROTULADOR

Un edificio Passivhaus funciona como un termo, evitando las pérdidas de la energía interior. La “regla del rotulador” consiste en poder trazar, con un rotulador, una línea continua, del grueso equivalente al del aislamiento, sin levantar el rotulador del papel. Esto hay que poder hacerlo en planta y en sección. Esta sencilla regla garantiza la inexistencia de puentes térmicos y la ausencia de puntos sin aislamiento en la envolvente.

REGLA DEL LÁPIZ

La segunda regla tiene un proceso similar a la anterior. Pero en este caso lo que se busca es poder trazar, con un lápiz, una línea continua, sin levantar el lápiz del papel, por la envolvente del edificio. Esto garantiza que no se producen discontinuidades en la estanqueidad de la envolvente: que no se pueden producir infiltraciones de aire no deseadas desde el exterior.

EL ESTÁNDAR

Aunque el estándar Passivhaus está ampliamente extendido por varios países en España se está comenzando a implantar y las experiencias no son excesivas. Entre la población española empieza a propagarse la preocupación por el exceso de consumo energético; tanto en lo que se refiere al coste excesivo de esa energía (por desgracia empieza a ser muy conocido el concepto de pobreza energética), como por el impacto sobre el medio ambiente que este consumo tiene. Esto está llevando a la demanda de edificios más eficientes y a hacer evidente la necesidad de adecuar el parque edificatorio de España que presenta en un porcentaje muy elevado unas características de sus envolventes y sistemas técnicos muy deficientes.

El estándar Passivhaus es una de las alternativas más fiables para poder ofrecer a los ciudadanos edificios de bajo con sumo energético. Sin embargo al no ser conocido no es demandado. Había que dar a conocer el estándar y a la vez comprobar si la ejecución de edificios con el estándar puede ser asumida de manera sencilla por el sector de la construcción en España (en este caso, más concretamente, el de Navarra) y si es posible realizar rehabilitación con el estándar (se denomina Enerphit).

Una casa rural, que se pueda alquilar para cortas estancias, podía ser la opción para dar a conocer el estándar. Dos casas en las que se ejecutara una obra nueva y una rehabilitación era la opción perfecta.

DOS CASAS RURALES

Ibero es una pequeña población perteneciente a la Cendea de Olza, y que se encuentra a 13 km hacia el oeste de Pamplona. El punto de partida para el proyecto eran dos edificios:
El «Edificio este» es un edificio de planta irregular con fachadas dando al este y suroeste y hacia un patio interior en su límite oeste; con estructura de muros de carga de piedra, vigas de madera y forjados de bóvedas cerámicas sobre solivos de madera. La cubierta es de rasilla cerámica con capa de compresión apoyada en viguetas de hormigón.
El «edificio norte», vacío en su interior, es de planta rectangular y de muy poca superficie; con la fachada norte dando a la calle y la fachada sur dando al patio de manzana.
El proyecto define la rehabilitación del «edificio este» y el derribo y la ejecución de un nuevo edificio en el «edificio norte», debido a su reducida planta. La geometría resultante en ambos edificios es muy irregular: en el caso de la «vivienda este» es la del edificio existente, y en el caso del «edificio norte» viene condicionada por la forma de la parcela. Esto condiciona la distribución de los espacios interiores. En el caso de la «vivienda este» se recurre a una distribución de los espacios en forma de abanico, que se ve reforzada con la elección de un sistema constructivo de muros de carga.Ç

CASA RURAL ENERPHIT

La decisión de mantener la envolvente exterior de la «vivienda este» conlleva el tener que realizar el derribo de su estructura interior manteniendo la cascara exterior, lo cual supuso que el proceso de derribo de la “vivienda este” fuera de gran complejidad: hubo que cimentar y elevar en el interior de la vivienda cuatro pilares metálicos para soportar la viga de cumbrera del edificio y otros tres para soportar la viga metálica del faldón oeste. Posteriormente se pudo proceder a derribar el interior del edificio hasta dejarlo vacío.
En la “casa este” el planteamiento ha sido ir más allá de la reducción de las demandas energéticas, tratando de realizar un edificio en el que los impactos sobre el medio ambiente se minimizarán, por ello se optó por mantener parte de la envolvente del edificio y se recurrió a plantear la estructura interior con muros de carga y losas de madera contralaminada. En la “vivienda este” todo el aislamiento se ha resuelto por el interior, salvo bajo la solera y bajo las zapatas corridas donde se ha colocado un aislamiento de 14 cm de EPS con una conductividad térmica de 0,031 W/mK. El aislamiento se ha subido por el borde de la solera y rodeando los pilares metálicos.
En la cara interior de las fachadas, y bajo la cubierta estaba previsto colocar manta de fibra de madera, recurriendo para la estanqueidad a un lucido de yeso por la cara interior del muro de mampostería y el celetip de cubierta; sin embargo la irregularidad de la cara interior del muro (diferencias de espesor, huecos, solivos de madera empotrados,…) obligó a recurrir a una lámina de estanqueidad colocada fijada a unas costillas de madera atornilladas a los muros de mampostería y ladrillo, y a insuflar el aislamiento de fibra de madera en el interior de los “cajones” conformados entre los montantes, el muro y la lámina. En la cubierta se ha empleado también fibra de madera insuflada de 32 cm. Para poder insuflar la fibra se ha ejecutado la misma solución que en las medianerías: se han fijado unas “costillas” de madera de 14 cm a las viguetas de hormigón existentes, a estas se ha atornillado una lámina de estanqueidad encintada en sus juntas y se han colocado rastreles de madera perpendicularmente para aguantar la presión del material insuflado; finalmente se ha insuflado la fibra en el interior.

Pese a que en la «Vivienda este» no existen elementos constructivos que atraviesen la línea de aislamiento se calcularon los puentes térmicos de las uniones de los diferentes elementos constructivos para conocer las pérdidas que se producían en ellos. Se optó por una carpintería de madera con triple vidrio y cámaras de aire y de argón.
La posición de las ventanas y su encuentro con el cerramiento va variando de un edificio al otro, y de una fachada a otra: en las fachadas de piedra y ladrillo viejo se colocaron con premarco, a la cara interior; en las fachadas de entramado de madera se colocaron al interior sin premarco. La unión de las carpinterías con la lámina de estanqueidad interior se ejecutó por medio de una cinta de estanqueidad para eliminar las infiltraciones en la unión de la carpintería y los paramentos. La renovación del aire interior se realiza mediante un equipo con recuperador de alta eficiencia que nos permite recuperar una parte importante de la energía que contiene el aire interior que se expulsa a la calle. La posición del equipo y el recorrido que tienen que hacer los conductos de admisión y expulsión de aire desde el mismo hasta la calle tienen gran relevancia a la hora de penalizar el rendimiento del equipo.
En el caso de las rehabilitaciones uno de los problemas fundamentales puede ser la falta de alturas para pasar los conductos de impulsión y expulsión de aire. Y así fue en esta obra que obligó a tener que ampliar las zonas con falso techo para poder hacer un correcto paso de los conductos: los conductos se colocaron en los falsos techos de pasillos, vestidores y baños.

CASA RURAL PASSIVHAUS

En la “casa norte” la estructura es un sistema “convencional” de pilares y vigas de hormigón, y forjados de viguetas pretensadas, bovedillas de hormigón aligerado y capa de compresión de hormigón armado. Las fachadas se resolvieron con hojas de ladrillo perforado aisladas por el exterior y trasdosadas por el interior.El objetivo era testar si con sistemas habituales, que no requieran de soluciones, tecnologías o materiales poco habituales somos capaces de hacer edificios Passivhaus.
En la “vivienda norte” todo el aislamiento se ha resuelto por el exterior, salvo en las medianerías. La cimentación es una losa de hormigón armado de canto 35 cm, y canto 60 cm bajo los pilares de hormigón. Tras realizar la excavación se regularizó la base con todouno y sobre este se colocó, al igual que bajo las zapatas corridas de la “casa este”, una placa de 14 cm de EPS. En este caso la placa no se colocó bajo toda la losa: en la parte donde iba el garaje se realizó la losa directamente sobre el todouno. Pero para que la discontinuidad del aislamiento en ese punto sea lo menor posible el aislamiento se prolongó 60 cm bajo la losa en el garaje. Se colocó el aislamiento por el exterior haciendo una fachada SATE al norte y una fachada ventilada al sur, soportadas sobre la hoja de ladrillo. En ambos casos con aislamiento de fibra de madera.
La cubierta se recurrió a colocar un aislamiento de XPS por el exterior. En los tramos próximos a fachada las placas se colocaron entre los rastreles que se prolongan para conformar el alero. En el resto de la cubierta el aislamiento se coloca sobre el forjado y toda la cubierta se cubre con una lámina cortavientos e impermeable. Se ejecutó la estanqueidad de la casa por medio de un lucido de yeso por el interior de las hojas de ladrillo.
Al igual que en la «Vivienda este» en esta no existen elementos constructivos que atraviesen la línea de aislamiento. Pese a ello se calcularon los puentes térmicos de las uniones de los diferentes elementos de la envolvente. En este caso las ventanas y puertas de acceso en se colocaron, sin premarco, en el interior de la hoja de ladrillo. La renovación del aire interior se realiza, también, mediante un equipo con recuperador de alta eficiencia.
En este caso la posición del equipo se pudo “elegir” y hacerla próxima a la cubierta con lo que el recorrido de los conductos de admisión y expulsión de aire desde el mismo hasta la calle eran menores y la penalización sobre el rendimiento del equipo es menor.

Asimismo, desde el estudio nos detallan que el proceso de obra resultó complejo y hubo que tomar muchas decisiones que implicaban cambios sobre las soluciones iniciales.

EJECUCIÓN DE OBRA + ENSAYOS

En la “casa este” a los requisitos del estándar se sumaba el sistema estructural de muros de carga y losas de madera contralaminada era nuevo para la mayoría de los agentes intervinientes. Tal y como queda establecido en la norma UNE que regula los ensayos de estanqueidad tipo “Blowerdoor” se procedió a efectuar un ensayo intermedio en ambas viviendas. Previo a dichos ensayos “oficiales” se pudieron hacer varios ensayos “no oficiales” en la “casa este”, lo que permitió corregir varias deficiencias que habrían penalizado en gran medida el resultado final.
El optar por hacer el ensayo el mismo día, y el desarrollo tan diferente de las dos obras, supuso tener que hacer dicho ensayo en la “casa norte” cuando todavía algunos de los elementos que tenían que atravesar la línea de estanqueidad no estaban instalados. El resultado de ambos ensayos quedaba por debajo de los mínimos establecidos por el Passivhaus Institute: 0,48 renovaciones para la «vivienda norte» (Passivhaus, para la cual el máximo es de 0,6) y de 0,67 renovaciones para la «vivienda este» (Enerphit, para la cual el máximo es de 1,0). Una vez finalizada la obra se procedió a realizar los ensayos blowerdoor finales “oficiales”. Estos se tienen que realizar una vez el edificio se encuentra en un estado que va a ser el de uso.

El resultado final para la “casa este” varió a menos, respecto al ensayo intermedio, gracias a varias mejoras efectuadas por recomendación de la empresa que había realizado el ensayo intermedio: el resultado fue de 0,62 renovaciones. Para la puesta en marcha del sistema de renovación, con recuperador, es clave proceder a un correcto equilibrado.

PHPP
El Instituto cuenta, para el proceso de certificación, con una herramienta propia: el PHPP. En la herramienta se introducen todas las características formales, de la envolvente, de las instalaciones, el uso, la incidencia solar,… y el resultado es la demanda energética y la energía primaria del edificio.
La herramienta se utiliza como herramienta de diseño en el proceso de redacción del proyecto, y una vez finalizada la obra se introducen las modificaciones efectuadas en obra y los resultados de los ensayos. En ambas casas el resultado ha sido inferior a los máximos establecidos en el estándar: en la “casa este” ha sido de 18,75 Kw/hm²año (máximo en Enerphit de 20 Kw/hm²año) y para la “casa norte” ha sido de 14,64 Kw/hm²año (máximo en Passivhaus de 15 Kw/hm²año).