Hermeticidad al aire

Estos días estamos instalando la barrera de hermeticidad al aire en nuestra obra de Ampliación del Colegio de Saldaña (Palencia).

Esta obra nos la ha contratado la Dirección Provincial de Educación de Palencia perteneciente a la Junta de Castilla y León. La obra tiene como objetivo ampliar el centro existente mediante la construcción de una edificación nueva, anexa a la anterior; la reforma interior del edificio existente y su conexión con el edificio nuevo; y la urbanización del patio interior en la parte afectada por las obras de implantación del edificio nuevo.

Una de las características de este proyecto es que, a propuesta de Garcia de Celis, se ha implementado una barrera de estanqueidad en el edificio de ampliación.

El objetivo que se pretende conseguir es reducir de manera muy notable todas las infiltraciones de aire no deseadas.

 

Instalando la Barrera en la cara caliente del aislamiento

 

En cualquier tipo de edificio que esté climatizado, vivienda, colegio, oficinas, etc., debemos tener muy presente que se debe impedir el paso incontrolado de aire. Este es uno de los principios de las casas pasivas.

En cualquier vivienda tradicional hemos tenido la experiencia de notar que entra aire frío por las cajas de las persianas, juntas mal selladas, los marcos de las ventanas, puertas y un largo etc.

Esto supone que cerca de las ventanas “circula” aire frío que hace muy poco confortable para los alumnos que están estudiando en sus pupitres.

Todo ese volumen de aire frío que nos entra supone que la misma cantidad de aire caliente se escapa. Aire que hemos calentando a 20-22 ºC. Dinero que hemos gastado en calentar aire que dejamos se escape.

La edificación evoluciona hacia una construcción casi hermética.

Para explicar esto, usamos la llamada “regla del lápiz”. La envolvente del edificio debe poder ser dibujada sin interrupciones en cada sección, tanto horizontal como vertical, con un lápiz. Al hacerlo de esta manera, encontramos los puntos conflictivos que pueden poner en peligro la hermeticidad de la edificación y podemos resolverlos de la mejor manera, consiguiendo el total control del proyecto. Aquello que es cuidadosamente diseñado puede ser bien ejecutado.

 

Los Arquitectos y Técnicos de la Dirección Provincial de educación de Palencia, supervisan los trabajos de sellado y estanqueidad, previamente a colocar el trasdosado de Pladur.

Por parte de Garcia de Celis supervisa los trabajos un técnico acreditado como Tradeperson por el Passivhaus Institute Alemán.

Además, se procederán a realizar varias pruebas de Blowerdoor. Esta prueba mide la cantidad de aire que podemos insuflar o extraer en un edificio a 50 Pascales en condiciones de sobrepresión y de depresión.

Para poder certificarlo como Passivhaus no debe ser superior a 0.6 renovaciones/hora.

Blower Door test

Con todo este proceso logramos lo siguiente

  • Reducir notablemente las pérdidas incontroladas de aire.
  • Reducir el consumo de energía en el colegio.
  • Mejor equilibrado de los caudales de aire del recuperador de calor.
  • Mayor confort dentro de las aulas.

En sucesivos días Garcia de Celis instalará y sellará las ventanas y puertas a la lámina de hermeticidad. Una vez concluido estos trabajos se procederá a realizar el Blower Door Test y verificar el grado de hermeticidad alcanzado en este edificio. En esta fase de la obra aún es posible corregir cualquier defecto de ejecución.

Finalmente, al acabar la obra, se volverá a realizar esta prueba para certificar el resultado una vez terminada y entregar un informe a la propiedad con los datos obtenidos.

 

Fdo.: Jose Mª Guerra Romero

Passivhaus vs CTE. Comparativa de consumo energético.

Consumo energético para viviendas según CTE y según Passivhaus.

Pretendo construir una vivienda en mi pueblo, Benavides de Órbigo (León) y no sé por cuál de estas dos soluciones decantarme.

  • Opción A: Vivienda construida según los mínimos del Código Técnico de la Edificación (CTE)
  • Opción B: Vivienda construida según los mínimos del Instituto Passivhaus.

Esta es una de las primeras preguntas que se plantean muchos auto promotores cuando deciden dar el paso y encargar la construcción de una vivienda.

Para ver la diferencia entre estas dos opciones vamos a analizar una vivienda de 300 m2 de 5 dormitorios con igual distribución, tamaño, orientación y situación.

Buscamos cuanto consume cada una de las viviendas para poder tomar una decisión a la hora de escoger una u otra solución. No entramos a valorar el mayor confort que puede aportar una Passivahaus ni otros aspectos más intangibles. Es un análisis cuantitativo de las necesidades térmicas en cada caso.

Para esto hemos de establecer unos criterios básicos para que todos hablemos de lo mismo.

Hay que tener en cuenta que en la vivienda se debe poder alcanzar una temperatura de confort de 22 º C, independientemente que a unos les sea suficiente con 19º C o para otros sean necesarios 25º C.

Las condiciones térmicas de Grados día y temperaturas exteriores las determinan las normas vigentes y son las mismas para ambos casos.

Como definición general, partimos de las distintas demandas de calor para los diferentes tipos de vivienda. Así, diferenciando tres escalones de demanda, podemos tener los siguientes valores máximos para estos tipos de vivienda.

  • Potencia térmica instalada en una vivienda según el CTE; aprox. 80 w/m2
  • Potencia térmica instalada en una vivienda de bajo consumo energético; 25 w/m2
  • Potencia térmica instalada en una Passivhaus; 10 w/m2

Así para una casa de 300 m2 la potencia térmica instalada para calefacción oscila desde los 3.000 w a los 24.000 w en función del tipo de construcción realizada.

 

Vivienda Passivhaus:                     10 w/m2 * 300 m2 = 3.000 w

Vivienda según CTE:                        80 w/m2 * 300 m2 = 24.000 w

 

En cuanto al ACS (Agua Caliente Sanitaria) se calcula teniendo en cuenta una ocupación de 6 personas con un consumo de 28 l/persona.

 

Ahora vamos a ver cuánto calor precisan mes a mes cada uno de los tipos de casa.

 

Calculamos por separado las necesidades térmicas para producir calor para la calefacción y las necesidades para producir ACS.

 

Demanda de Calefacción a lo largo del año para vivienda según mínimos del CTE.

 

MES NUMERO DE DIAS DEMANDA KWH (Térmicos)
ENERO 31 5.414
FEBRERO 28 4.331
MARZO 31 3.496
ABRIL 30 2.707
MAYO 31 1.686
JUNIO 30 0
JULIO 31 0
AGOSTO 31 0
SEPTIEMBRE 30 0
OCTUBRE 31 1.856
NOVIEMBRE 30 3.805
DICIEMBRE 31 5.166
TOTAL AÑO 365 28.460

 

 

 

Demanda de ACS a lo largo del año para vivienda según mínimos del CTE

 

MES NUMERO DE DIAS T AGUA RED DEMANDA KWH
ENERO 31 6 272
FEBRERO 28 6 246
MARZO 31 8 262
ABRIL 30 9 249
MAYO 31 12 242
JUNIO 30 14 224
JULIO 31 16 222
AGOSTO 31 16 222
SEPTIEMBRE 30 15 220
OCTUBRE 31 11 247
NOVIEMBRE 30 8 254
DICIEMBRE 31 6 272
TOTAL AÑO 365 2.933

 

 

Demanda de Calefacción a lo largo del año para vivienda según mínimos Passivhaus.

 

MES NUMERO DE DIAS DEMANDA KWH
ENERO 31 773
FEBRERO 28 619
MARZO 31 499
ABRIL 30 387
MAYO 31 241
JUNIO 30 0
JULIO 31 0
AGOSTO 31 0
SEPTIEMBRE 30 0
OCTUBRE 31 265
NOVIEMBRE 30 544
DICIEMBRE 31 738
TOTAL AÑO 365 4066

 

Demanda de ACS a lo largo del año para vivienda según mínimos Passivhaus

MES NUMERO DE DIAS T AGUA RED DEMANDA KWH
ENERO 31 6 272
FEBRERO 28 6 246
MARZO 31 8 262
ABRIL 30 9 249
MAYO 31 12 242
JUNIO 30 14 224
JULIO 31 16 222
AGOSTO 31 16 222
SEPTIEMBRE 30 15 220
OCTUBRE 31 11 247
NOVIEMBRE 30 8 254
DICIEMBRE 31 6 272
TOTAL AÑO 365 2.933

 

Conclusiones de los datos obtenidos:

  • Como se observa, la demanda de ACS es idéntica en ambos casos, ya que depende del número de personas que viven en la casa y no en si esta está mejor o peor aislada.
  • La demanda de calefacción de la misma vivienda realizada según los mínimos del CTE es de 28.460 kwh.
  • La demanda de calefacción de la misma vivienda realizada según los mínimos de Passivhaus es de 4.066 kwh.
  • La diferencia es que consume un 700 % más en calefacción una vivienda aislada según CTE respecto a una según Passivhaus.

Ahora queda conocer cuánto es la factura que hay que pagar con cada uno de estos consumos. Esto depende mucho de qué equipo se instale para la producción de energía. Caldera de gasoil, gas, eléctrica, Geotermia, Aerotermia, etc.

Queda analizar cómo se distribuye el calor dentro de la vivienda. Radiadores, Suelos radiante, Fan coil, etc.

Nuestra recomendación;

“Para calentar una casa construida según los estándares del CTE se necesita 7 veces más calor (7 veces más dinero) que para calentar una casa construida según los estándares Passivhaus.”

Cnes. Garcia de Celis S.L. promueve y construye viviendas con el estándar Passivhaus, prestando asesoramiento a los clientes (Arquitectos, Promotores, etc) desde la fase de diseño hasta la construcción y entrega de la vivienda.

 

Fdo.: Jose Maria Guerra Romero

Aerotermia de absorción a gas

Actualmente es cada vez más habitual ver viviendas en las que se incorpora la Bomba de Calor como sistema para producir Agua Caliente Sanitaria ACS y calor para la calefacción.

Lo más habitual son las alimentadas por electricidad que extraen calor del aire exterior y lo aportan al agua interior. Aerotermia, aire-agua.

También las hay que extraen calor de la tierra, mediante unas sondas o perforaciones en el terreno. Geotermia, agua-agua. Este segundo sistema tiene un costo de instalación muy superior al primero, si bien, obtiene unas temperaturas del terreno uniformes a lo largo de todo el año.

En lo relativo a la aerotermia aire-agua el sistema se alimenta de electricidad y produce calor. Los rendimientos dependen de las condiciones de la temperatura exterior del aire y de la temperatura a la que queramos producir el agua. Así para ACS necesitamos mayor temperatura que para calentar con suelo radiante y en invierno con temperaturas más frías en el exterior tenemos peor rendimiento que en verano.

Tecnológicamente hablando, lo último en cuanto a eficiencia energética es la bomba de calor de absorción. Nivel de eficiencia energética A+++. Su funcionamiento es similar al de una bomba de calor eléctrica. Lo que marca la diferencia es que consume gas en vez de energía eléctrica. Para que el ciclo funcione lo que se hace es substituir el compresor eléctrico por un compresor termodinámico, que es el que fuerza la circulación de la energía mediante la aportación de calor. Esto es el proceso de absorción. Para esto se utiliza como refrigerante el amoniaco, el cual, cuando se mezcla con agua absorbe la energía de la fuente de calor.

El fluido utilizado en este ciclo de refrigeración es una solución de agua y amoniaco (NH3), siendo el amoniaco el refrigerante y el agua el absorbente. Una importante ventaja es que los agentes utilizados en la solución son totalmente inocuos para el medio ambiente. El ciclo aprovecha la gran afinidad del amoniaco con el agua, utilizado aquel como agente frigorífico dado que es fácilmente absorbido por esta. El NH3 es el más tradicional de los refrigerantes inorgánicos conociéndose como tal con la denominación de R-717.

Una buena manera de medir la eficiencia de una bomba de absorción a gas es comparándola con un edificio que contase con calderas de condensación de última generación.

Si en el edificio muestra existieran unas calderas de condensación con un rendimiento teórico máximo cercano al 111%, (no hay mucho margen de mejora) y se sustituyeran por equipos de absorción a gas mucho más eficiente, se reducirían los costes de energía y las emisiones de Co2 en un 43% obteniendo un rendimiento de hasta un 153%. Las cifras lo demuestran por si solas.

Si hablamos de eficiencia al tratarse de una bomba no eléctrica no podemos medirla con el COP (Coefficient of Performance) que resulta de la división entre la energía térmica útil entregada dividido por el consumo eléctrico. Para medir la eficiencia de la bomba de calor de absorción a gas usamos el G.U.E. (Gas Utilization Efficiency) que relaciona la energía térmica útil con la energía primaria necesaria, en nuestro caso el gas. De esta forma si podemos compararlo y mientras una bomba de calor eléctrica consigue un G.U.E. de 1,33 la bomba de calor por absorción a gas llegaría hasta un valor de 1,53 mucho mayor que el conseguido por la bomba de calor eléctrica.

Por último, vamos a centrarnos en otras ventajas de utilizar la bomba de absorción a gas:

– Nivel de eficiencia energética A+++ (el más elevado del esquema de clasificación de las instalaciones de calefacción de la Comisión Europea).

– Puede funcionar con gas natural o propano.

– Mantenimiento sencillo, similar al de las calderas de gas.

– No necesita un contrato de mucha potencia eléctrica.

– Equipo con pocas piezas móviles lo que aumenta su fiabilidad.

– Utilización de refrigerantes respetuosos con el medio ambiente

Por todas estas características es la solución ideal para edificios de viviendas plurifamiliares, hoteles, casas rurales, pabellones deportivos, gimnasios, piscinas, residencias geriátricas y colegios e incluso para pequeña industria. En general se adapta perfectamente a cualquier instalación cuya demanda térmica sea de hasta 65º C.

Garcia de Celis está instalando 4 equipos de absorción a gas Robur en su obra de 43 viviendas en León. Montadas dos a dos y con el apoyo de una caldera de condensación Buderus aportan calor a un suelo radiante – refrescante.

Esta instalación de muy alto rendimiento, unido a un edificio con un elevado grado de aislamiento va a proporcionar un muy reducido consumo en la factura de calefacción de los vecinos.

Autor: José María Guerra Romero

Passivhaus y sus conceptos

PASSIVHAUS Y SUS CONCEPTOS

Passivhaus o Casa Pasiva,  es una nueva forma de construcción de edificios energéticamente eficientes nacido en Alemania, que se ha ido extendiendo por el resto del mundo. Son edificios con un elevado confort interior, en el que el consumo energético nulo es posible gracias a un sistema de ventilación controlada y un máximo cuidado de la envolvente del edificio.

Passivhaus  no es una marca comercial, es un concepto de construcción internacional que ha sido estudiado y analizado, obteniendo excelentes resultados  en los miles de  edificios construidos bajo su estandar durante  sus más de 20 años de experiencia.

Las casas pasivas permiten ahorros de energía relacionados con la calefacción y el enfriamiento de hasta un 90% en comparación con con los edificios de construcción más antiguos y más del 75% en comparación con la media de las nuevas construcciones.

DISEÑO

Diseño

Las Passivhaus, tienen unos criterios de diseño estandarizados que se basan en la optimización y correcta combinación de varios aspectos fundamentales:

 Compacidad:

La compacidad es la densidad  resultante de la relación entre la superficie envolvente exterior y el volumen que encierra. Cuanto más elevada sea esta más se reducirán las pérdidas energéticas del edificio. Sin embargo, la compacidad no debe anteponerse a la calidad arquitectónica de los edificios y de su entorno urbano, es únicamente uno de los diversos factores que permite una arquitectura de calidad.

 Orientación:

Los edificios pasivos deben estar ideados para que con su orientación puedan aprovechar al máximo la energía solar, limitando los sobrecalentamientos para garantizar un buen balance energético. Una buena orientación es especiaLmente importante en climas con una alta radiación solar como es, por ejemplo, el caso de España.

Protección solar:

De la misma forma que la radiación solar es la fuente pasiva de calefacción en invierno, resulta un inconveniente en verano. Con la protección solar es posible optimizar los huecos del edificio para maximizar las ganancias solares en invierno y minimizarlas en verano.

Reflectividad solar:

Para disminuir la demanda de refrigeración en verano es necesario aumentar la reflectividad solar de las superficies exteriores, lo que permite minimizar la absorción de la radiación solar.

 

AISLAMIENTO TÉRMICO

AislamientoTérmicoUn buen aislamiento térmico  permite mejorar el comportamiento del edificio. Es especialmente necesario en invierno, cuando la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es mayor, impidiendo la transmisión de calor hacia el exterior.

El objetivo es optimizar el espesor del aislamiento térmico, en función del clima, hasta encontrar el punto de inflexión, a partir de este el aumento de grosor es muy poco relevante para la mejora de la eficiencia energética.

Podría pensarse que un aislamiento excesivo perjudicaría el comportamiento térmico de los edificios en verano, por la dificultad para disipar el calor absorbido durante el día, pero es posible contrarrestarlo con el resto de estrategias pasivas enfocadas al verano: una orientación y protección solar adecuadas para potenciar la disminución de ganancias solares y una buena ventilación nocturna.

 

INERCIA TÉRMICA

InerciaTermicaLa inercia térmica permite que un elemento constructivo en contacto directo con el aire pueda conservar la energía térmica recibida e ir liberándola progresivamente.Cuando la energía almacenada alcanza un punto de saturación, el flujo energético se invierte y la energía vuelve a fluir desde el elemento constructivo hacia el aire.

Puede considerarse la inercia térmica como un gestor de energía que funciona como una batería. Optimizar el uso de esta batería, cargándose tanto con la radiación solar y como con las ganancias energéticas internas y descargándose durante la noche de forma natural por medio de ventilación cruzada o artificial, permite una regulación térmica que puede resultar muy favorable para mejorar el confort interior y reducir el consumo energético.

 

AUSENCIA DE PUENTES TÉRMICOS

PuenteTermicoLos puentes térmicos son las zonas de la envolvente del edificio en las que se hace visible una variación de la uniformidad de la construcción. Puede ser por un cambio del espesor del cerramiento, de los materiales empleados,  penetración de elementos constructivos con diferente conductividad, etc…, lo que conlleva necesariamente una disminución de la resistencia térmica respecto al resto de los cerramientos. Estos puentes térmicos perjudican la eficiencia energética del edificio y aumentan el riesgo de condensaciones y moho superficial.

El estándar Passivhaus garantiza la máxima continuidad de la envolvente exterior reduciendo al máximo los puentes térmicos y garantizando la no formación de condensaciones ni de mohos superficiales.

 

 

ALTA CALIDAD DE VENTANAS

VentanasLa ventanas son el elemento constructivo más débil energéticamente de la envolvente del edificio. El estándar Passivhaus establece una serie de criterios muy rigurosos respecto a las ventanas. Se utilizan ventanas con doble o triple vidrio rellenas de un gas inerte, dependiendo del clima, combinadas con carpinterías de altas prestaciones térmicas.

Se usa un vidrio bajo emisivo, para reflejar el calor al interior de la vivienda en invierno, y mantenerlo en el exterior en verano.

En función de las condiciones climáticas se realiza la selección del vidrio esta varía en función del factor solar(relación entre la radiación solar a incidencia normal que se introduce en el edificio a través del vidrio y la que se introduciría si el acristalamiento se sustituyese por un hueco transparente). En algunas zonas climáticas puede interesar maximizar las ganancias solares durante el invierno y en otras minimizarlas durante el verano.

 

HERMETICIDAD

HermeticidadDebido a que las casas pasivas tienen un aislamiento térmico muy alto, las juntas constructivas deben tener muy pocas pérdidas de infiltración de aire. Las infiltraciones forman parte de las pérdidas energéticas no deseadas y no controladas que provocan un flujo de aire caliente hacia el exterior en invierno y hacia el interior en verano.

Además del aspecto energético, las infiltraciones de aire exterior generan pérdida de confort y un movimiento de aire húmedo a través de los cerramientos, lo que aumentan el riesgo de condensaciones y moho superficial.

En el del estándar Passivhaus la hermeticidad del aire es un aspecto clave, dado que repercute de manera importante en la eficiencia energética del edificio y garantiza el correcto funcionamiento y el rendimiento de la ventilación de doble flujo con recuperación de calor.

La hermeticidad se mide con una prueba de presión, o ensayo Blower Door, que consiste en crear una diferencia de presión entre el interior y exterior a través de un ventilador colocado en una puerta o ventana creando una diferencia de presión de 50 Pa. Para cumplir el estándar el resultado debe ser según EN 13829 inferior a 0.6 renovaciones de aire por hora (valor de estanqueidad 50 Pa).

 

VENTILACION CONTROLADA CON RECUPERACIÓN DE CALOR

VentilacioMecanicaLa ventilación mecánica con recuperación de calor es un concepto novedoso por el cual el aire de la vivienda se renueva de forma automática, de forma que no es preciso controlar la apertura y cierre de puertas y ventanas.

Para minimizar la demanda energética del edificio, se establece según el estándar Passivhaus una renovación de aire aproximadamente del 30% del volumen de los espacios interiores (en verano puede ser algo mayor).

La función primordial de leste tipo de ventilación es asegurar la calidad higiénica de los espacios interiores y garantizar la extracción de agentes que pueden ser nocivos para el cuerpo humano o el edificio como CO2 y otros gases nocivos como el radón, vapor de agua, componentes orgánicos volátiles (COV) y olores de la actividad humana.

La ventilación mecánica controlada nos proporciona una mayor calidad del aire en el interior por tratarse de una ventilación constante, ya que filtra el 90% de los pólenes y de las partículas nocivas que se puedan encontrar en el aire (especialmente en grandes ciudades con altos niveles de contaminación), lo que hace a estos edificios especialmente aptos para alérgicos y asmáticos, niños y ancianos.

Los recuperadores de calor de los edificios Passivhaus son capaces de aprovechar hasta un 95% de la energía contenida en el aire de expulsión, transfiriéndolo al aire de impulsión, de tal manera que si el aire interior se encuentra a 20 Cº y el exterior el a -10ºC se consigue que este último entre a una temperatura de 16.5 ºC.

 

VENTILACIÓN NATURAL CRUZADA EN VERARNO

VentilacionNatural1

La ventilación natural resulta muy importante para los edificios Passivhaus.

A pesar de la variabilidad y el difícil de control de las fuerzas motrices naturales, la ventilación natural puede reducir costos en el consumo de energía, además de proporcionar aire fresco y mejorar el bienestar y las condiciones de higiénicas del aire para los ocupantes.

Este tipo de ventilación resulta más favorable en zonas climáticas donde las temperaturas nocturnas descienden considerablemente con respecto a las temperaturas durante el día, como en el norte de Europa y climas donde existe una mayor diferencia de temperatura entre interior y exterior tanto en invierno como en verano.

Durante el verano, la ventilación natural nocturna resulta muy eficaz para disipar el calor absorbido durante el día.

 

MODELIZACIÓN ENERGÉTICA DE GANANCIAS Y PÉRDIDAS

El cumplimiento del estándar Passivhaus se basa en el modelado con el software de cálculo PHPP (Passive House Planning Package) del edificio. El cumplimiento de los requisitos del estándar Passivhaus se consigue a través de la optimización del balance energético del edificio (relación entre ganancias y pérdidas) con la herramienta de cálculo PHPP.

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