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Hormipresa Arctic Wall: El sistema constructivo industrializado consigue la certificación de componente Passivhaus

Hormipresa Arctic Wall: El sistema constructivo industrializado consigue la certificación de componente Passivhaus Hormipresa Arctic Wall es un sistema constructivo totalmente industrializado con hormigón arquitectónico, certificado como componente Passivhaus en la zona de clima cálido-templado, ya que los valores U de los componentes exteriores están por debajo de 0,25 W/m²K y los detalles constructivos cumplen …

Hormipresa Arctic Wall: El sistema constructivo industrializado consigue la certificación de componente Passivhaus

Hormipresa Arctic Wall es un sistema constructivo totalmente industrializado con hormigón arquitectónico, certificado como componente Passivhaus en la zona de clima cálido-templado, ya que los valores U de los componentes exteriores están por debajo de 0,25 W/m²K y los detalles constructivos cumplen con los criterios de ‘ libre de puente térmico’.

El sistema consta de 9 cm de aislamiento térmico PIR, intercalado entre una capa de hormigón armado de 15 cm en la cara interior y una capa de hormigón arquitectónico, blanco, de 6 cm en la cara exterior. Las dos capas de hormigón se mantienen unidas con un sistema de celosía y conectores de acero galvanizado que minimizan la transmisión de calor al tiempo que
proporcionan resistencia mecánica. La cámara de instalaciones, se aisla con 4 cm de lana mineral. Para su certificación, se llevó a cabo una simulación tridimensional para determinar el efecto térmico de los conectores y la celosía de acero galvanizado, que penetran en la capa de aislamiento. La cubierta consiste en una losa alveolar de hormigón pretensado con 14 cm de aislamiento XPS. En el cerramiento de solera, se instalan 8 cm de aislamiento XPS en la cara superior de la losa de hormigón armado.

Para los cálculos de la certificación, se utilizó una ventana estándar Passivhaus (Uw = 1,00 W/m²K con Ug = 0,90 W/m²K). El valor U total de la ventana instalada, de tamaño estándar (1,23 m de ancho por 1,48 m de alto), no debe superar 0,05 W/m²K el valor Uw, para garantizar el confort de los usuarios; criterio que se alcanza en este caso.

La hermeticidad del sistema se logra del siguiente modo: las ventanas y puertas están selladas con cintas herméticas Iso-Connect Inside Blue Line. La capa hermética de los muros y la solera es el hormigón armado. En la cubierta, lo es la losa alveolar. Las uniones entre paneles y con otros elementos constructivos se sellan con Sikaflex 11-FC sellador de juntas elástico y se pintan con pintura hermética Soudal Soudatight SP.

El Passive House Institute ha definido criterios internacionales para componentes en siete zonas climáticas basados en criterios de higiene, confort y accesibilidad económica. En principio, los componentes que han sido certificados para zonas climáticas con requisitos más elevados también pueden usarse en climas con requisitos menos estrictos. Su uso podría justificarse económicamente según proyecto.

Consulta el sistema en la Base de datos de componentes certificados del Instituto Passivhaus

Un especial agradecimiento a Soraya Lopez del Passive House Institute por sus esfuerzos en acabar la certificación en los plazos acordados con el Cliente.

Casa A, Somió, Gijón: Vivienda unifamiliar certificada por Praxis como PHI Baja Demanda Energética

Casa A, Somió, Gijón: Vivienda unifamiliar certificada por Praxis como PHI Baja Demanda Energética Esta vivienda unifamiliar de estructura mixta está certificada como PHI Baja Demanda Energética por Oliver Style de Praxis. Se encuentra en la localidad de Somió, Gijón, Asturias. Fue diseñada por el arquitecto Juan Ignacio Corominas, con Patricia Borràs como Passivhaus Designer. …

Casa A, Somió, Gijón: Vivienda unifamiliar certificada por Praxis como PHI Baja Demanda Energética

Esta vivienda unifamiliar de estructura mixta está certificada como PHI Baja Demanda Energética por Oliver Style de Praxis. Se encuentra en la localidad de Somió, Gijón, Asturias. Fue diseñada por el arquitecto Juan Ignacio Corominas, con Patricia Borràs como Passivhaus Designer. Cuenta con muros de fachada con aislamiento SATE de 12cm sobre una fábrica de termo-arcilla rectificada de 24cm y una cámara de instalaciones con 5cm de aislamiento, U = 0,208 W/m2·K. La cubierta tiene 28cm de aislamiento térmico de XPS, U = 0,117 W/m2·K. Los muros contra terreno del sótano calefactado tienen 8cm de aislamiento, U = 0,437 W/m2·K. El forjado sanitario de la planta baja cuenta con 15cm de aislamiento térmico, U = 0,137 W/m2·K.

Las carpinterías son Cortizo COR-80 Industrial Passivhaus 1.0, con certificación de componente Passivhaus, con una transmitancia del perfil Uf = 0,94 W/m2·K. Los vidrios son de doble cámara, bajo emisivos con gas argón, Ug = 0,50 W/m2·K y g= 49%. Todas las ventanas tienen persianas exteriores enrollables para controlar las ganancias solares en verano. La producción térmica se lleva a cabo con una bomba de calor aire-agua Baxi PBM 10, de 9,2 kW de potencia calorífica, con suelo radiante como elemento terminal de calefacción. La misma bomba de calor produce agua caliente sanitaria. Una unidad de ventilación Aldes InspirAIR Side 240, con certificación de componente Passivhaus, se encarga de la renovación de aire, con una tasa de recuperación de calor sensible del 86 %. El ensayo Blower Door dio un resultado de N50 = 0,89 ren/h.

Fotos: Juan Ignacio Corominas

Enlaces:

Lecciones aprendidas en proyectos y obras bajo el Estándar Passivhaus

Hace más de 10 años que se construyó el primer edificio Certificado Passivhaus en la península. Desde entonces los técnicos, desde diseñadores y consultores, hasta constructores y operarios, hemos ido obteniendo experiencias. ¿Qué hemos aprendido? ¿Qué retos plantea el futuro?

Lecciones aprendidas en proyectos y obras bajo el Estándar Passivhaus

Hace más de 10 años que se construyó el primer edificio Certificado Passivhaus en la península. Ha llovido mucho desde aquellos primeros proyectos, entre tanto los técnicos, desde diseñadores y consultores, hasta constructores y operarios, hemos ido obteniendo experiencias. ¿Qué hemos apreciado? ¿Qué hemos aprendido? ¿Qué retos consideramos para el futuro próximo?

El factor de forma y aislamiento

Como consultores Passivhaus, solemos trabajar en base a un anteproyecto o un proyecto básico, cuando la forma y volumetría del edificio ya están determinadas, a veces sin tener en consideración su importancia al momento de proyectar un edificio de alta eficiencia energética. Dicho diseño influye en el comportamiento energético del edificio, entre otros factores, mediante la compacidad, que se mide con el factor de forma. Éste se define como la relación entre la superficie de la envolvente térmica y la superficie de referencia energética:

Factor forma = Superficie envolvente (m2) / S.R.E (m2)

A menor valor de factor de forma, menor superficie de envolvente expuesta a pérdidas energéticas por m2 de superficie útil y por tanto, mayor eficiencia de nuestros cerramientos.

Hemos comparado algunos proyectos realizados hasta la fecha, según su tipología y los espesores de sus cerramientos, estableciendo un aislamiento equivalente para todos los proyectos con una conductividad térmica de 0,040 W/m·K, para que la comparativa no se distorsione por aislamientos con conductividades térmicas diferentes.

Edificios plurifamiliares

Se han analizado datos de 3 edificios plurifamiliares Passivhaus Classic, de 3 y 5 plantas, construidos en Girona, Puigcerdà y Donostia – San Sebastián:

Figura 1: Espesores de aislamiento equivalente en solera, muros y cubierta, según el factor de forma
Figura 2: Transmitancia Uw instalada de las ventanas según el factor de forma

Las gráficas indican una correlación clara: a mayor factor de forma, mayor espesor de aislamiento en los cerramientos opacos, así como una transmitancia Uwinstalada media menor en el caso de las ventanas. Lógicamente hay otros factores que influyen; como la orientación, el diseño pasivo solar, los puentes térmicos, y la inercia térmica, que pueden permitir una reducción en las prestaciones de los cerramientos, si se optimizan en la fase de diseño.

Edificios Unifamiliares

De las viviendas unifamiliares, el estudio se ha reducido a 9 viviendas, ubicadas en la provincia de Barcelona, a una altura media de 241 m sobre el nivel del mar:

Figura 3: Espesores de aislamiento equivalente en solera, muros y cubierta, según el factor de forma
Figura 4: Transmitancia Uw instalada de las ventanas según el factor de forma

Aunque la tendencia es similar a los plurifamiliares, el caso de las unifamiliares es más complejo: se observan ciertos cambios y casos en que el factor de forma no parece ser tan determinante en el espesor de aislamiento ni en las prestaciones de la ventana. Esto se debe a la influencia de otros factores; como la orientación, el diseño pasivo solar, los puentes térmicos, la inercia térmica, la radiación solar y las sombras que provoca el entorno del edificio, etc.

Figura 5: Transmitancia media de los cerramientos en contacto con el aire exterior según su factor de forma, en edificios plurifamiliares
Figura 6: Transmitancia media de los cerramientos en contacto con el aire exterior según su factor de forma, en edificios unifamiliares

Observando las gráficas anteriores, queda evidente que se puede reducir espesores de aislamiento y prestaciones de las ventanas si diseñamos edificios de mayor compacidad. Normalmente hay un pequeño sobre coste en obra al diseñarlo bajo el Estándar Passivhaus, pero, ¿por qué no usar una herramienta como el factor de forma para reducir los costes de construcción y llegar al objetivo de Passivhaus sobre coste cero?

El Blower Door no engaña

En la construcción en entramado de madera, es común utilizar el panel OSB estructural como capa hermética. Esta doble función del panel hace que la definición de su clase y su espesor se haga, no solamente por la clase de uso y esfuerzos estructurales que tenga que soportar, sino también por el grado de infiltraciones de aire que requiera el edificio. El Instituto Passivhaus publicó el siguiente gráfico de un estudio realizado entre varios fabricantes y tipologías de OSB [4]:

Gráfico, Gráfico de barras, Gráfico en cascada

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Figura 7: Resultados de hermeticidad (valor q50) de OSB 3 y 4 de diferentes fabricantes. Se muestra el valor q50 = 0,1 m3/m2h (línea punteada) como valor para alcanzar los requerimientos de hermeticidad del Estándar.

Aunque se observa que el grado de infiltraciones depende principalmente del fabricante, los tableros OSB 4 de 22 mm de espesor son los que presentan un grado menor. En la práctica, nos hemos encontrado casos dónde, al reducir el espesor del OSB por cuestiones económicas, se ha comprometido la hermeticidad sin poder llegar a certificar:

Imagen que contiene interior, persona, hombre, pequeño

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Figura 8: Durante el ensayo Blower Door en el Edificio A, se observó que el plástico se hinchaba de aire exterior que se infiltraba a través del panel.
Tabla 1: Comparativa de resultados del test Blower Door de tres viviendas de entramado ligero.

Tomando en cuenta que la hermeticidad al aire de los tableros OSB varia por fabricante, podemos concluir que el OSB 3 de 18 mm es apto para conseguir una hermeticidad al aire de n50 ≤ 0,6 ren/h, siempre y cuando el sellado entre tableros y entre el resto de elementos se ejecute con cuidado y rigor.

La hermeticidad de las correderas

La industria de la fabricación de carpinterías ha experimentado un gran avance cualitativo en los últimos años. De tener problemas para encontrar en el país perfiles para triple vidrio, hemos pasado a productos muy sofisticados en madera, aluminio, PVC y mixtas.

Las correderas se convierten en el tipo de perfilería que, aun habiendo mejorado sus prestaciones hasta Clase IV de hermeticidad al aire con las oscilo-paralelas y las elevables, requieren más atención cuando diseñamos las aperturas de un edificio. Después de presenciar test Blower Door en edificios con correderas, concluimos que, para garantizar la hermeticidad, éstas deben tener como mínimo una hoja fija, y si son de varias hojas, que la fija quede en la posición central para que el cierre entre hojas fija y móvil sea hermético.

A continuación, comparamos los resultados de 3 edificios, dos con correderas de una sola hoja móvil y otra fija, y otro con 3 hojas correderas móviles:

Figura 9: Imagen tomada durante el ensayo Blower Door en la vivienda D, donde se observa un leve paso de aire durante la depresión producida.
Figura 10: Imagen tomada durante el ensayo Blower Door en la vivienda F, donde el paso de aire es mucho mayor.
Tabla 2: Comparativa de resultados del ensayo Blower Door de dos edificios con carpinterías correderas

Climatización y ventilación, juntas, pero no revueltas

Una de las propuestas del estándar Passivhaus es la de unir en una misma instalación el sistema de ventilación y climatización. Con años de experiencia en el diseño y la realización de instalaciones hemos constatado que no es recomendable climatizar mediante el aire de ventilación en climas húmedos o cálidos. Estos sistemas, que se basan en incorporar una batería de agua en el sistema de ventilación, tienen una potencia limitada, que en climas cálidos difícilmente llega a cubrir la carga de refrigeración, sobre todo en momentos de alta ocupación y durante olas de calor.

Por otra parte, se oye hablar sobre la idoneidad de los sistemas radiantes y refrescantes en los edificios Passivhaus. Recomendamos que, si se instalan este tipo de sistemas, sean de baja inercia térmica, para conseguir una respuesta térmica más rápida del sistema a un requerimiento puntual de climatización, por ejemplo, una semana nublada sin radiación solar en invierno. Para la refrigeración mediante sistemas radiantes, es imprescindible diseñar un sistema de deshumidificación por recirculación, independiente de la ventilación, y un control fiable de la temperatura del agua de impulsión para que la superficie radiante quede por encima de la temperatura del punto de rocío y se evitan condensaciones.

Después de este breve repaso por los 5 principios del Estándar Passivhaus, concluimos que, aun habiendo caminado mucho desde hace más de 10 años, queda mucho camino por andar. La clave para poder mejorar en el diseño y la ejecución de edificios Passivhaus la encontramos en recopilar y difundir experiencias, soluciones y proyectos entre los técnicos y empresas del sector.

Blower Door en Llerona

Descripción Realización de ensayos de hermeticidad al aire “Blower Door” según la norma UNE EN 13829 (A/B) para la comprobación de la ejecución de la hermeticidad en la construcción de una vivienda unifamiliar en Llerona, Barcelona. La vivienda es un edificio EECN y está diseñada por Divers Arquitectura. Se han realizado dos ensayos: durante la …

Praxis cabecera proyecto

Blower Door

Blower Door en Llerona

Descripción

Realización de ensayos de hermeticidad al aire “Blower Door” según la norma UNE EN 13829 (A/B) para la comprobación de la ejecución de la hermeticidad en la construcción de una vivienda unifamiliar en Llerona, Barcelona.

La vivienda es un edificio EECN y está diseñada por Divers Arquitectura.

Se han realizado dos ensayos: durante la obra, y después de su finalización. En el ensayo preliminar, se buscaron infiltraciones con generador de humo y anemómetro.

El resultado final de N50=0,83/h, está muy por debajo del grado de hermeticidad exigido por CTE DB HE-1 2019.

Año: 2021

Lugar: Llerona, Barcelona

Servicios:
Blower Door

Blower Door en Castellgalí

Descripción Realización de ensayo de hermeticidad al aire “Blower Door” según la norma UNE EN 13829 (A/B) para la comprobación de la ejecución de la hermeticidad en la construcción de una vivienda unifamiliar en Castellgalí, Barcelona. La vivienda es un edificio EECN y está construida por House Habitat. Se ha realizado un ensayo durante la …

Praxis cabecera proyecto

Blower Door

Blower Door en Castellgalí

Descripción

Realización de ensayo de hermeticidad al aire “Blower Door” según la norma UNE EN 13829 (A/B) para la comprobación de la ejecución de la hermeticidad en la construcción de una vivienda unifamiliar en Castellgalí, Barcelona.

La vivienda es un edificio EECN y está construida por House Habitat.

Se ha realizado un ensayo durante la obra, donde se buscaron infiltraciones con generador de humo y anemómetro.

El resultado final de N50=1,50/h, está muy por debajo del grado de hermeticidad exigido por CTE DB HE-1 2019.

Año: 2021

Lugar: Castellgalí, Barcelona

Servicios:
Blower Door

Keep cool and carry on: Experiencias en refrigeración de viviendas Passivhaus en clima cálido

Con el aumento de las temperaturas globales y las olas de calor en verano cada vez más frecuentes, mantener los edificios Passivhaus frescos se ha convertido en un tema candente.

Keep cool and carry on: Experiencias en refrigeración de viviendas Passivhaus en clima cálido

Con el aumento de las temperaturas globales y las olas de calor en verano cada vez más frecuentes, mantener los edificios Passivhaus frescos se ha convertido en un tema candente.

Bromas aparte, el sobrecalentamiento puede ser mortal: en Francia el pico de mortalidad que produjo la ola de calor de 2003 fue más alto que el pico durante la primera ola de COVID en 2020, como se muestra en la Figura 1 [Parienté et al 2021].

Figura 1: Tasa de mortalidad en Francia durante la ola de calor de 2003 frente a la primera ola de COVID en 2020
[Fuente: Parienté et al 2021]

La refrigeración activa en los climas templados-cálidos parece que se convertirá en necesaria. La pregunta es: para climas templados-fríos, ¿es suficiente la refrigeración pasiva, o es inevitable la refrigeración activa? ¿Cuáles son los pros y los contras de los diferentes sistemas? ¿Llamarán los clientes en la próxima ola de calor quejándose?

El artículo presenta el análisis técnico y las lecciones aprendidas de 10 años de experiencia aplicando estrategias de enfriamiento pasivo y activo en edificios Passivhaus residenciales en Catalunya. Se comparan 6 sistemas de refrigeración activa diferentes que han sido diseñados e instalados en viviendas unifamiliares Passivhaus, evaluando la simplicidad o complejidad del diseño, instalación y puesta en marcha; costos iniciales; facilidad de uso, robustez y comodidad; impacto ambiental de los refrigerantes para sistemas de enfriamiento activos; y el resultado final: comportamiento medido y datos de monitorización.

Refrigeración pasiva

Un diseño cuidadoso, aberturas de tamaño moderado con protección solar exterior, la consideración de la climatología local y unos usuarios activos parecen ser algunas de las claves para que la refrigeración pasiva sea eficaz. La reducción de las ganancias internas es primordial, con electrodomésticos eficientes y sistemas de Agua Caliente Sanitaria (ACS) compactos en diseño, que eviten la necesidad de recirculación. Si la recirculación es inevitable, las tuberías deben tener un alto nivel de aislamiento, con un control sobre el caudal de impulsión del agua, a la menor temperatura posible – siempre y cuando sea compatible con la prevención de la Legionela. La ultrafiltración y la desinfección química son alternativas prometedoras a la solución convencional de alta temperatura de suministro de ACS y prevención por choque térmico.

La protección solar exterior móvil es esencial, idealmente mediante persianas exteriores de lamas graduables y apilables motorizadas, ya sea controladas por el usuario o automatizadas. Incluso las ventanas orientadas al norte necesitan sombreamiento: la alta constante de tiempo de los edificios Passivhaus significa que incluso la radiación solar difusa puede causar sobrecalentamiento. Si sólo se pueden implementar elementos de sombra fijos, entonces se deben tratar soluciones concretas y apropiadas para cada orientación, con especial atención a las orientaciones este y oeste, que reciben más radiación solar en verano que la orientación sur (Figura 2). Los voladizos horizontales profundos en las aberturas a sur funcionan mejor (o a norte, en el caso del hemisferio sur), en cambio, para este y oeste se recomiendan los salientes verticales.

Figura 2: Radiación solar por orientación, fichero climático del PHPP para Barcelona

La ventilación nocturna combinada con la inercia térmica funciona bien cuando las temperaturas nocturnas son lo suficientemente bajas. Los colores exteriores claros, un alto nivel de aislamiento en cubiertas, el acoplamiento con el terreno y los ventiladores de techo también son estrategias efectivas. La Figura 3 muestra un ejemplo de datos medidos para una vivienda unifamiliar que emplea muchas de esas estrategias (pero con poca inercia térmica).

Figura 3: Collsuspina, refrigeración pasiva

La refrigeración pasiva es generalmente sencilla, de bajo coste, fácil de instalar, mantener y puede ofrecer un buen nivel de confort. Sin embargo, las estrategias de refrigeración pasiva son altamente dependientes del clima y del comportamiento de los usuarios. En los lugares donde las temperaturas medias del aire y los niveles de radiación solar son altos, las temperaturas mínimas nocturnas no bajan de ~ 20 ºC y la temperatura nocturna del cielo y la humedad del aire exterior son altas, la refrigeración pasiva no funcionará. La Figura 4 y la Figura 5 muestran un ejemplo durante una semana de la ola de calor en Barcelona en Julio del 2015. En este caso, la refrigeración activa es inevitable para mantener el confort interior.

Gráfico, Gráfico de líneas

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Figura 4: Temperatura del aire exterior, Barcelona 3 – 10 Julio 2015
Gráfico, Gráfico de líneas

Descripción generada automáticamente
Figura 5: Humedad absoluta exterior, Barcelona 3 – 10 Julio 2015

Refrigeración activa

Se comparan 6 sistemas de refrigeración diferentes que han sido diseñados e instalados en Passivhaus residenciales, evaluando 6 criterios a través de un simple sistema de puntuación de 1 a 5 puntos, que se muestra en la Tabla 1. Se presentan datos de monitorización para los sistemas Sistema 1, 2, 5, y 6.

Tabla 1: Comparación cuantitativa de 6 sistemas de refrigeración diferentes

Los sistemas de refrigeración radiante ofrecen un alto nivel de confort y eficiencia, pero son más complejos de diseñar, instalar y poner en marcha, con un mayor coste. El control de la humedad y la potencia de refrigeración pueden dar problemas en climas cálidos y húmedos, donde los usuarios entran y salen del edificio (jardín, balcón, etc.). La Figura 6 muestra los datos de monitorización de un sistema de refrigeración por suelo radiante. La figura 7 muestra los datos de monitorización de un sistema de refrigeración por techo radiante.

Gráfico

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Figura 6: Sistema 1, Terrassa, refrigeración por suelo radiante + deshumidificación mediante el sistema de ventilación
Gráfico, Diagrama

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Figura 7: Sistema 2, La Garriga, refrigeración por techo radiante + deshumidificación mediante el sistema de ventilación

Los radiadores de baja temperatura (instalados en el suelo o pared) ofrecen un equilibrio razonable entre simplicidad de instalación, coste, eficiencia y comodidad. Son equipos con menor potencia de refrigeración que los fan-coils y splits, por lo que requieren un mayor número de unidades para cubrir la misma carga que un sistema de fan-coil/split de conductos (donde 1 unidad interior puede refrigerar varias habitaciones). La Figura 8 muestra los datos monitorizados de este tipo de sistema.

Figura 8: Sistema 3, Moià, radiadores de baja temperatura

Según las experiencias de refrigeración mediante el aire de la ventilación, ésta puede ser problemática, debido a la potencia de refrigeración limitada, consecuencia de tratar el aire exterior en lugar de recircular el aire interior, la baja tasa de caudal y las ganancias de calor a lo largo del recorrido de los conductos. La potencia se puede aumentar utilizando la recirculación parcial, pero los datos de monitorización de la Figura 9 muestran que la temperatura y la humedad relativa sobrepasan el rango de confort extendido a menudo. Las ventajas de este sistema son la simplicidad y el bajo coste, pero la potencia de refrigeración limitada significa que las medidas de refrigeración pasivas deben ser robustas: una vez que el sobrecalentamiento se ha establecido, el sistema tendrá dificultades para eliminar el calor del interior del edificio.

Gráfico

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Figura 9: Sistema 4, Girona, refrigeración por aire de renovación + recirculación

La experiencia con los diferentes sistemas analizados arriba muestra que las soluciones convectivas convencionales a través de la recirculación de aire interior, es decir, sistemas de fan-coil/split, son los más robustos. Por lo general, son fáciles de diseñar, instalar y poner en marcha, tienen un coste menor que los sistemas radiantes y permiten una modulación de potencia para hacer frente a las cargas máximas de una ola de calor. Aun así, son menos confortables que los sistemas radiantes. Los sistemas de split con refrigerante ofrecen una mayor potencia de deshumidificación (debido a la temperatura más baja del refrigerante en comparación a la del agua) con una respuesta más rápida que los fan-coil, basados en agua. Sin embargo, el Potencial de Calentamiento Global (GWP) del refrigerante y el riesgo de fugas debido a la manipulación in situ es una consideración importante. La Figura 10 muestra los datos monitoreados para el sistema de splits por conductos. Las temperaturas que se extienden fuera del rango de confort se dan durante las horas en que la casa no estaba ocupada, y los clientes reportan un alto nivel de confort térmico.

Gráfico

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Figura 10: Sistema 6, Cardedeu, refrigeración por splits de conductos

Análisis termodinámico de suelo radiante eléctrico

Se presentan los resultados de un estudio de simulación termodinámica, comparando suelos laminados en base madera con suelos de cerámica y gres, calefactados con un sistema de folio radiante eléctrico, para instalaciones en seco y en húmedo.

Análisis termodinámico de suelo radiante eléctrico

Se presentan los resultados de un estudio de simulación termodinámica, comparando suelos laminados en base madera con suelos de cerámica y gres, calefactados con un sistema de folio radiante eléctrico, para instalaciones en seco y en húmedo. Los suelos se han modelizado en la planta intermedia de un edificio destinado a uso residencial, en el clima de Madrid. 

El objetivo del estudio es analizar la respuesta térmica dinámica de los diferentes tipos de suelo y comparar el consumo de energía por calefacción.

Tipologías de suelo

Las tipologías de suelo estudiadas se ven en la siguiente Tabla:

Figura 1: Tipos de suelo y variantes incluidos en el estudio

Modelo de cálculo

Se ha modelizado un edificio plurifamiliar de 4 plantas sobre rasante, con 4 viviendas por planta, de ~ 86 m2 de superficie útil/vivienda, y 342,1 m2 calefactados en total. Se ha modelizado únicamente la planta segunda del edificio. La planta inferior y superior (consideradas como espacios ocupados y calefactados con las mismas condiciones de ocupación) se han modelizado como adiabáticas.

Para las simulaciones, se ha usado la herramienta DesignBuilder, con el motor de cálculo termodinámico EnergyPlus.

Figura 2: Render del modelo completo
Figura 3: Render del modelo con la planta analizada

Los muros exteriores son de doble hoja de ladrillo perforado cara vista de 14 cm, cámara de aire de 5 cm, aislamiento térmico de 6 cm, hoja de ladrillo hueco interior de 9 cm con enyesado (U = 0,39 W/m2·K). Las carpinterías son de aluminio con rotura de puente térmico (Uf = 3,6 W/m2·K) con vidrios dobles con aire en la cámara (Ug = 2,9 W/m2·K y g = 69%). La renovación de aire es mecánica con una tasa de renovación de 0,63 ren/h, con recuperación de calor sensible (η = 70 %). Para las viviendas, las infiltraciones de aire exterior se han considerado N50 = 5/h, convertidas a presión atmosférica y repartidas por zona conforme su área expuesta. Las infiltraciones de la escalera se han modelizado con 1/h.

Se han analizado los consumos energéticos de las 4 viviendas en la planta segunda, con un análisis detallado de la Habitación 1 (al sur oeste).

Sistema de folio radiante eléctrico

Se ha modelizado un sistema de folio radiante eléctrico. Se simulan folios con las siguientes potencias nominales debajo de cada tipo de suelo:

  • Suelo de madera laminada (sistema directo): 75 W/m lineal
  • Suelo de madera laminada, con mortero autonivelante: 116 W/m lineal
  • Suelo de gres/cerámica, con solera seca/mortero autonivelante: 116 W/m lineal

La potencia de folio radiante para cada vivienda y la para la Habitación 1, se muestra en la siguiente Tabla. Se ha modelizado el folio como un componente “ZoneHVAC: Low Temperature Radiant: Electric”, insertado en DesignBuilder mediante un script de EnergyPlus.

Figura 4: Potencias de folio radiante por vivienda

Consignas

Las consignas de calefacción usadas son las que indica el Anejo D “Condiciones operacionales y perfiles de uso” del CTE DB HE 2019:

  • Consigna principal: 20 ºC (07:00 – 22:59)
  • Consigna secundaria: 17 ºC

Resultados

Se han analizado los 3 periodos mostrados en la siguiente Tabla:

Figura 5: Periodos de análisis

Se han analizado los siguientes parámetros:

  • Consumo calefacción [kWh]
  • Potencia máx. folio radiante [kW]
  • Temperatura del suelo [ºC]
  • Temperatura aire interior [ºC]

Instalación seca: transmitancia térmica, resistencia térmica y capacidad térmica interna

La Tabla y Figura inferior muestra la potencia del folio radiante, la transmitancia térmica total (conforme la UNE-ISO 69446), la resistencia térmica de los materiales por encima del folio, y la capacidad térmica interna por unidad de superficie de los materiales por encima del folio (conforme la UNE-ISO 13786), de cada tipo de suelo, con instalación seca.

Figura 6: Transmitancia térmica total, resistencia térmica encima del folio & capacidad térmica interna por unidad de superficie encima del folio, instalación seca
Figura 7: Resistencia térmica y capacidad térmica interna por unidad de superficie de los materiales encima del folio, instalación seca

Instalación húmeda: transmitancia térmica, resistencia térmica y capacidad térmica interna

La Tabla y Figura inferior muestra la potencia del folio radiante, la transmitancia térmica total (conforme la UNE-ISO 69446), la resistencia térmica de los materiales por encima del folio, y la capacidad térmica interna por unidad de superficie de los materiales por encima del folio (conforme la UNE-ISO 13786), de cada tipo de suelo, con instalación húmeda.

Figura 8: Transmitancia térmica total, resistencia térmica encima del folio & capacidad térmica interna por unidad de superficie encima del folio, instalación húmeda
Figura 9: Resistencia térmica y capacidad térmica interna por unidad de superficie de los materiales encima del folio, instalación seca

Instalación seca: Planta 2ª, consumo calefacción, 1 octubre-01 marzo

La Tabla y Figura de abajo muestran los resultados de consumos de calefacción para cada tipo de suelo, con instalación seca.

Figura 10: Resultados de consumos de calefacción, instalación seca, 1 oct. – 31 mar.

Los resultados indican que el consumo de calefacción de los suelos 2.1 y 2.2 de gres y cerámica con doble placa de solera seca, es un 20 % más alto que el suelo laminado 1.1 (sistema directo).

El consumo de los suelos 3.1 y 3.2 de gres y cerámica con 1 placa de solera seca, son un 5% y 4% más alto que suelo laminado 1.1. Estas diferencias caen dentro del margen de incertidumbre en los cálculos (alrededor de un 10 %).

Figura 11: Resultados de consumos de calefacción, instalación seca, 1 oct. – 31 mar.
  1. El consumo de kWh/m2 esta referenciado a la superficie total calefactada de 342,10 m2

Instalación húmeda: Planta 2ª: consumo calefacción, 1 octubre-01 marzo

La Tabla y Figura de abajo muestran los resultados de consumos de calefacción para cada tipo de suelo, con instalación húmeda.

Figura 12: Resultados de consumos de calefacción, instalación húmeda, 1 oct. – 31 mar.

Los resultados indican que el consumo de calefacción de los suelos 4.1 y 4.2 de gres y cerámica con mortero autonivelante, es un 10 % y 9 % más bajo respectivamente que el suelo laminado 1.2 con mortero autonivelante. Estas diferencias caen dentro del margen de incertidumbre en los cálculos (alrededor de un 10 %).

Figura 13: Resultados de consumos de calefacción, instalación húmeda, 1 oct. – 31 mar.

Instalación seca: Habitación 1, temperatura del suelo & aire interior, potencia folio radiante, y ganancias solares, 14 enero

Las Figuras de abajo muestran la evolución de la potencia del folio radiante, las ganancias solares, la temperatura del suelo, y la temperatura del aire durante el día del 14 enero, para cada tipo de suelo, con instalación seca.

Se indica la potencia máxima del folio radiante y la hora en la que ocurre, y la temperatura máxima del suelo y la hora en la que ocurre (antes de los efectos de la radiación solar).

El rango de consignas de calefacción (20 ºC de 7:00 – 23:00 y 17 ºC el resto de horas) se indica para entender el encendido y apagado del folio radiante. Se muestran las ganancias solares para apreciar las subidas repentinas de la temperatura del aire interior y del suelo cuando el folio esta apagado.

Figura 14: 1.1 Madera, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. aire
Figura 15: 2.1 Gres, 2 placas, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 16: 2.2 Cerámica, 2 placas, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. aire
Figura 17: 3.1 Gres, 1 placa, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 18: 3.2 Cerámica, 1 placa, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 19: Todos los suelos, instalación seca, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 20: Resumen de potencia máx. folio radiante, temp. max. suelo y desfase temporal, instalación seca

Las Figuras y la Tabla de arriba indican que el desfase temporal entre la potencia máxima del folio radiante y la temperatura máxima del suelo, es de aproximadamente 4 horas para el suelo de madera 1.1, aproximadamente 6 horas para los suelos de gres y cerámica con 2 placas de solera seca y aproximadamente 5 horas con 1 placa de solera seca.

Esto se debe principalmente a que la resistencia térmica y capacidad térmica del suelo de madera 1.1 (sistema directo) es menor que los suelos de gres y cerámica con placa de solera seca, por lo que tarda menos tiempo en calentarse y transmitir calor a la estancia.

Instalación húmeda: Habitación 1, temperatura del suelo & aire interior, potencia folio radiante, y ganancias solares, 14 enero

Las Figuras de abajo muestran la evolución de la potencia del folio radiante, las ganancias solares, la temperatura del suelo, y la temperatura del aire durante el día del 14 enero, para cada tipo de suelo, con instalación húmeda.

Se indica la potencia máxima del folio radiante y la hora en la que ocurre, y la temperatura máxima del suelo y la hora en la que ocurre (antes de los efectos de la radiación solar). Para el suelo de madera 1.2 se ha considerado que la máxima temperatura del suelo debido al calor emitido por el folio ocurre a las 12:00, y que, a partir de esa hora, el aumento de temperatura del suelo se debe a las ganancias solares.

Figura 21: 1.2 Madera con mortero, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. aire
Figura 22: 4.1 Gres, mortero auton., día invierno, pot. folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 23: 4.2 Cerámica, mortero auton., día invierno, pot. folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 24: Todos los suelos, instalación húmeda, día invierno, potencia folio, ganancias solares, temp. suelo & temp. Aire
Figura 25: Resumen de potencia máx. folio radiante, temp. max. suelo y desfase temporal, instalación húmeda

Las Figuras y la Tabla de arriba indican que el desfase temporal entre la potencia máxima del folio radiante y la temperatura máxima del suelo, para los suelos de madera, gres y cerámica con mortero autonivelante, es de aproximadamente 5 horas en los tres casos.

Aunque la capacidad térmica de los materiales encima del folio de los suelos 4.1 y 4.2 es mucho mayor que el suelo laminado 1.2, la resistencia térmica de estos materiales es mucho menor, por lo que la respuesta dinámica de los suelos y consumo de calefacción es similar.

Conclusión

Para las instalaciones en seco analizadas en el estudio, los resultados indican que el suelo laminado tiene un consumo energético menor (entre un 4 % y un 20%) y una respuesta térmica ligeramente más rápida, con los otros tipos de suelo analizados. En el caso de los suelos con instalación húmeda, los resultados indican que el suelo laminado tiene un consumo energético ligeramente mayor (entre un 9% y un 10%) y una respuesta térmica similar a los otros tipos de suelo analizados. En ambos casos, dado el margen de incertidumbre del cálculo, las diferencias son mínimas.

Agradecimientos

Este estudio fue financiado por FINSA.

Agradecemos a Germán Campos de Aurea Consulting por su colaboración.

Imagen de portada: enchux

Residencia de mayores Porta de la Morera

Descripción Consultoría Passivhaus para una residencia geriátrica asistida ubicada en la ciudad de Alicante, diseñada por el despacho de arquitectura Genars y promovido por FIATC Seguros a través de FIATC Residencias (Inverfiatc). El edificio de 8.400 m2 construidos, está en proceso de certificación Passivhaus Classic. Praxis ha realizado la simulación energética con PHPP, el diseño …

Praxis cabecera proyecto

Passivhaus

Residencia de mayores Porta de la Morera

Descripción

Consultoría Passivhaus para una residencia geriátrica asistida ubicada en la ciudad de Alicante, diseñada por el despacho de arquitectura Genars y promovido por FIATC Seguros a través de FIATC Residencias (Inverfiatc). El edificio de 8.400 m2 construidos, está en proceso de certificación Passivhaus Classic.

Praxis ha realizado la simulación energética con PHPP, el diseño de la envolvente térmica y hermética, asesoría en materiales de bajo impacto ambiental, y optimización de detalles constructivos y cálculo de puentes térmicos.

Se ha realizado un estudio termodinámico y lumínico del edificio con DesignBuilder (EnergyPlus & Radiance), con un análisis del confort en verano y elaboración de estrategias de protección contra el sobrecalentamiento.

Se ha auditado el proyecto de instalaciones, realizando propuestas de mejoras, asesorando en todo momento para el cumplimiento con el estándar Passivhaus y trabajando conjuntamente con la ingeniería redactora para el diseño de sistemas eficientes y de fácil mantenimiento. En obra, Praxis realiza una asistencia a la DF mediante visitas de control técnico de los elementos clave para la obtención de la certificación Passivhaus.

Año: 2021

Lugar: Elx, Alicante

Servicios: Consultoría & diseño Passivhaus, simulación termodinámica & lumínica, asesoría en instalaciones, Ensayos Blower Door

Carpintería Passivhaus ROI ELIT 93.2

Descripción Certificación como componente Passivhaus de la carpintería de madera ROI ELIT 93.2, de Grup-35. Cálculo de la transmitancia térmica, Uf, de los marcos de la carpintería según las normativas UNE-EN-ISO 10077 1 y UNE-EN-ISO 10077 2, mediante el programa de simulación de elementos finitos Dartwin Frame Simulator Pro. Asesoría para la optimización del comportamiento …

Praxis cabecera proyecto

I + D + i

Carpintería Passivhaus ROI ELIT 93.2

Descripción

Certificación como componente Passivhaus de la carpintería de madera ROI ELIT 93.2, de Grup-35.

Cálculo de la transmitancia térmica, Uf, de los marcos de la carpintería según las normativas UNE-EN-ISO 10077 1 y UNE-EN-ISO 10077 2, mediante el programa de simulación de elementos finitos Dartwin Frame Simulator Pro. Asesoría para la optimización del comportamiento energético del marco, y gestión del proceso de certificación con el Passivhaus Institut. En menos de 2 meses se consiguió la certificación clase phB para clima Templado- Cálido.

Año: 2021

Lugar: Glomès, Lleida

Servicios: Passivhaus component certification

Casa Pasiva en Gijón

Descripción Certificación Passivhaus para una vivienda unifamiliar aislada en Gijón, Asturias, diseñada por el arquitecto Juan Ignacio Corominas. La vivienda consta de 285 m2 distribuidos en una planta baja y una planta semisótano. La construcción es mixta, combinando muros de termo arcilla rectificada con aislamiento SATE y cubierta de estructura de madera con 28cm de …

Praxis cabecera proyecto

Passivhaus

Casa Pasiva en Gijón

Descripción

Certificación Passivhaus para una vivienda unifamiliar aislada en Gijón, Asturias, diseñada por el arquitecto Juan Ignacio Corominas. La vivienda consta de 285 m2 distribuidos en una planta baja y una planta semisótano. La construcción es mixta, combinando muros de termo arcilla rectificada con aislamiento SATE y cubierta de estructura de madera con 28cm de aislamiento térmico. Las carpinterías son Cortizo COR 80 de aluminio con certificación de componente Passivhaus.

En la auditoría, Praxis verifica todos los documentos de cálculo y diseño presentados por la Consultora Passivhaus, que incluyen planos y memorias de arquitectura e instalaciones, cálculo PHPP, informe del test Blower Door, puesta en marcha de ventilación, seguimiento de la obra y fotografías.

Año: 2021

Lugar: Gijón, Asturias

Servicios: Certificación Passivhaus