Glaser vs. WUFI: ¿Qué método es fiable para analizar patologías por humedad en muros macizos con aislamiento interior?

Sabemos que una rehabilitación energética integral puede ser delicada, pueden crearse o agravarse problemas relacionados con la humedad cuando lo que se intenta es mejorar el confort y la eficiencia del edificio.

En muchas ocasiones, nos ha surgido la pregunta: ¿Qué herramientas puedo usar para el análisis higrotérmico del riesgo de patologías por humedad?

En este artículo, presentamos una comparativa entre el método de cálculo simplificado Glaser, recogido en la UNE ISO 13788 [1], y la simulación higrotérmica dinámica con la herramienta WUFI Pro 1D [2], conforme la EN 15026 [3], para los climas de Barcelona y Burgos. Se estudia el caso de un muro macizo de ladrillo manual, sin revestimiento, con aislamiento interior, analizando la humedad relativa en la cara interior del muro existente, para comparar los resultados de cada método de cálculo. Aunque la UNE-ISO 13788 hace explícito las limitaciones del método Glaser y deja evidente que no se debería de usar en casos como éste, en la práctica, se sigue usando entre profesionales del sector.  Los resultados muestran las limitaciones del método simplificado para el análisis de la transferencia de humedad en muros macizos con aislamiento interior.

Introducción

La rehabilitación energética de un edificio cambia de manera radical la respuesta higrotérmica de sus cerramientos. ¿Y qué pasa si solo puedo colocar aislamiento al interior de un muro de fachada macizo, expuesto a la lluvia? ¿Habrá condensaciones y humedad? ¿Qué herramientas puedo usar para analizar el riesgo? Una de las herramientas más comunes es el método de cálculo conocido como Glaser, recogido en la UNE-ISO 13788. ¿Son fiables los resultados que da?

Miremos los resultados de un estudio comparativo entre el método de cálculo Glaser y la simulación higrotérmica dinámica con WUFI Pro 1D de un muro macizo de ladrillo cara vista, con aislamiento interior, para los climas de Burgos y Barcelona.

¿Qué herramientas puedo usar para un análisis higrotérmico del riesgo de condensación intersticial en obras de rehabilitación?

El método de cálculo más conocido es el Glaser, recogido en la UNE-ISO 13788, y fue desarrollado en 1958 para el análisis de elementos constructivos ligeros. Es un método de cálculo simplificado, basado en valores medios mensuales de temperatura y humedad relativa interior y exterior. Asume lo siguiente:

• la transferencia de calor es en régimen estacionario
• la transferencia de humedad es únicamente vía la difusión de vapor
• los materiales se han secado por completo.

El cálculo determina si existen puntos críticos de condensación durante 1 año, despreciando los siguientes procesos físicos:

• la variación de las propiedades higrotérmicas de los materiales debido a su contenido de agua
• la absorción y emisión de calor latente
• la succión por capilaridad y la transferencia de humedad en forma de líquido dentro de los materiales
• el movimiento de aire a través de un elemento constructivo
• la capacidad higroscópica de los materiales

La UNE ISO 13788 indica que el método es válido sólo en elementos constructivos donde estos efectos son despreciables. Por tanto, no se debería usar para analizar elementos constructivos masivos con aislamiento interior o exterior, o para elementos sujetos a la lluvia o que puedan sufrir ciclos repetidos de congelación y descongelación. El Documento Básico HE del CTE también hace explícita esta premisa. No obstante, el método Glaser se usa frecuentemente de manera incorrecta.

Por otro lado, tenemos el cálculo higrotérmico dinámico mediante simulación numérica, recogido en la EN 15026 e implementado en programas como WUFI y Delphin. Este método de cálculo resuelve las limitaciones de Glaser a través un análisis numérico horario que toma en cuenta todos los procesos físicos descritos arriba, bajo condiciones de contorno realistas y condiciones iniciales de humedad en los materiales, que reflejan situaciones reales de una obra existente o nueva.

Comparativa: Glaser vs. WUFI, Muro de ladrillo macizo con aislamiento interior

A continuación, se presentan los resultados de un estudio comparativo entre Glaser y WUFI, para los climas de Barcelona y Burgos. Se aplica un aislamiento térmico de 5 cm de espesor en el interior del muro de ladrillo macizo. Se estudia una segunda variante con lámina barrera de vapor, en la cara caliente del aislamiento.

El muro de ladrillo tiene un espesor de 29 cm. De los 29 cm, se asume que un 80% es ladrillo y un 20% mortero de cal. La sección unidimensional se ha dividido para reflejar esta proporción ladrillo-mortero, conforme los datos de la Figura 2, siguiendo la metodología de Little et al [4]. Se han iniciado las simulaciones en WUFI con los materiales con un contenido de agua correspondiente a 80% de humedad relativa, a 20 ºC de temperatura. Las simulaciones se realizan para 10 años, empezando en el mes de octubre. Los resultados de WUFI presentados en la comparativa con Glaser son para el año 10. La orientación del muro en los cálculos WUFI es norte, con un coeficiente de penetración del agua de lluvia del 70%. Las propiedades higrotérmicas básicas de los materiales de muestra en la Figura 2.

Para poder comparar los resultados de WUFI con el método mensual de Glaser (cuyos resultados no tiene resolución horaria), se han extraído los valores medios mensuales de temperatura y humedad relativa de los resultados horarios de WUFI.

Resultados

La Figura 3 muestra los resultados para el clima de Barcelona, con 5 cm de aislamiento interior. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 16% más altos que el cálculo dinámico, y un 14% más bajos para la humedad relativa.

La Figura 4 muestra los resultados para el clima de Burgos. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 22% más altos que el cálculo dinámico con WUFI, y un 4% más bajos para la humedad relativa.

La Figura 5 muestra los resultados para el clima de Barcelona, con una lámina barrera de vapor instalada entre el aislamiento interior y la placa de cartón yeso. En enero, Glaser arroja valores de temperatura un 16% más altos que el cálculo dinámico con WUFI, y un 81% más bajos para la humedad relativa. Los resultados del método Glaser indican que no hay riesgo de daños por humedad, con una humedad relativa máxima del 67 %, cuando los resultados de WUFI indican una humedad relativa media del 99%, habiendo riesgo de patologías por humedad.

La Figura 6 muestra los resultados para el clima de Burgos. Aquí la tendencia es idéntica: los resultados Glaser arrojan valores de humedad relativa mucho más bajos que el cálculo dinámico con WUFI.

Conclusiones

En el clima de Barcelona sin barrera de vapor, los resultados de la humedad relativa en la cara interior del muro existente son entre un 2% y 28% más bajos con el método Glaser que los resultados dinámicos con WUFI. En el clima de Burgos, varía entre un 2% más alto y 26% más bajo. En el caso del muro con barrera de vapor, la diferencia es mucho más marcada: de 48% a 81% más bajos en el clima de Barcelona, y de 62% a 116% en el clima de Burgos.

Los resultados indican que el método Glaser descrito en la UNE-ISO 13788 no es apto para el análisis de la transferencia de humedad en muros macizos sin revoco exterior, expuestos a la lluvia, con aislamiento interior. La gran diferencia entre los resultados podrá dar pie a un diseño higrotérmico erróneo y generar posibles patologías intersticiales.

Para este tipo de instalación, sensible en términos higrotérmicos, recomendamos realizar un cálculo dinámico y/o consultar con un técnico/a. Se recomienda ampliar el estudio para analizar el contenido de agua de los materiales y el efecto de las infiltraciones/exfiltraciones de aire (más allá de un análisis de la humedad relativa en la cara interior del muro). Además, se recomienda realizar una medición in-situ para determinar el coeficiente de transporte líquido de un muro de ladrillo macizo histórico, ya que su comportamiento higrotérmico es muy variable.

Referencias

[1] UNE-EN ISO 13788:2016. Características higrotérmicas de los elementos y componentes de edificación. Temperatura superficial interior para evitar la humedad superficial crítica y la condensación intersticial. Métodos de cálculo. (ISO 13788:2012)

[2] WUFI, o Wärme Und Feuchte Instationär, programa de cálculo higrotérmico dinámico para el análisis de transferencia de calor y humedad en elementos constructivos, desarrollado por el Fraunhofer Institut, Alemania.

[3] UNE-EN 15026:2007. Comportamiento higrotérmico de componentes de edificios y elementos constructivos. Evaluación de la transferencia de humedad mediante simulación numérica

[4] Joseph Little, Carolina Ferraro & Beñat Arregi 2015, “Assessing risks in insulation retrofits using hygrothermal software tools. Heat and moisture transport in internally insulated stone walls.” Historic Environment Scotland Technical Paper 15, Second Edition, 2015, Edinburgh, Scotland.

[5] ASHRAE 160-2016. Standard 160-2016 — Criteria for Moisture-Control Design Analysis in Buildings (ANSI Approved).

EnerPHit: certificación Passivhaus para rehabilitación de edificios existentes. ¿Qué es y cómo conseguirla?

A medida que crece la demanda de edificios energéticamente eficientes y que envejece el parque de viviendas existentes, la rehabilitación energética integral se vuelve cada vez más importante.

La nueva directiva europea de eficiencia energética de los edificios, la EPDB 2024/1275, marca la ruta para la descarbonización del parque edificado existente, poniendo como objetivo 2050. La certificación Passivhaus EnerPHit proporciona un marco riguroso y eficaz para rehabilitaciones integrales, garantizando una reducción en las facturas energéticas de hasta un 90%, y un alto nivel de confort y calidad del aire interior. A continuación, se describen las vías para lograr la certificación EnerPHit, sus ventajas y las consideraciones para reformas paso-a-paso o parciales.

Vías para lograr la certificación EnerPHit

Existen dos vías principales para obtener la certificación EnerPHit, una prestacional y la otra prescriptiva, con requisitos comunes:

1. EnerPHit por el Método de la Demanda Energética

Este enfoque se basa en el rendimiento, similar al Passivhaus para obra nueva, pero con requisitos ligeramente menos estrictos para las demandas de calefacción y refrigeración, ajustados a las siete zonas climáticas mundiales definidas por el Passivhaus Institut, mostradas en la Figura 2.

2. EnerPHit por Componentes

Este enfoque prescriptivo establece valores máximos de transmitancia térmica (valor “U”) para cada elemento constructivo, control de las ganancias solares, y ventilación mecánica con recuperación de calor o humedad, según la zona climática (Figura 4). Con el objetivo que la rehabilitación integral sea de alta eficiencia energética y segura en cuanto a patologías relacionadas con la humedad.

Criterios generales para EnerPHit (para ambas vías)

Para ambas vías, existen requisitos comunes. En cuanto al nivel de infiltraciones de aire indeseadas, el valor máximo permitido en el ensayo de hermeticidad al aire “Blower Door” es n50 = 1,0 ren/h (en lugar del n50 = 0,6 ren/h que pide Passivhaus para obra nueva). Adicionalmente, se limita el consumo de energía primaria renovable total del edificio, según si se certifica EnerPHit Classic, Plus, o Premium (Plus y Premium incluyen la generación de energía renovable), mostrado en la Figura 6. Cada clase de certificación tiene su respectivo sello, mostrado en la Figura 7.

Figura 7: Sellos de certificación EnerPHit Classic, Plus y Premium

Ventajas de la certificación EnerPHit

EnerPHit ayuda al equipo de arquitectura y consultoría energética a crear una rehabilitación realmente eficiente, y optimizada en cuanto a coste-beneficio en energía. Permite valorar de manera sencilla la efectividad de las soluciones planteadas, y focalizar los esfuerzos, tanto de diseño como económicos, en las medidas más efectivas.

Obtener la certificación EnerPHit conlleva numerosos beneficios para promotores y usuarios:

• Rehabilitación integral y planificada que evita daños por humedad asociados a mejoras parciales.
• Hasta un 90% de ahorro en energía para calefacción y refrigeración.
• Mejor calidad del aire interior mediante una ventilación mecánica de alta eficiencia con recuperación de calor.
• Confort térmico superior gracias a una envolvente de altas prestaciones y sin infiltraciones de aire indeseadas.
• Sistemas eficientes de calefacción, refrigeración y producción de agua caliente.
• Reducción de emisiones de carbono a lo largo del ciclo de vida, evitando el efecto de «bloqueo» de emisiones por reformas parciales insuficientes.

Rehabilitaciones paso-a-paso y reformas parciales

Las rehabilitaciones por fases, o “paso-a-paso”, pueden pre-certificarse bajo un Plan de Rehabilitación EnerPHit (PRE), asegurando que, al finalizar todas las etapas de la rehabilitación del edificio, se cumpla el estándar EnerPHit. Esto proporciona seguridad a propietarios y proyectistas, estableciendo una hoja de ruta clara hacia la certificación final.

Por último, existe la certificación EnerPHit Unit para viviendas en edificios plurifamiliares. Los criterios incluyen:

• Hermeticidad: Se debe realizar un ensayo de hermeticidad Blower Door (cuyo resultado qe50 ≤ 1,0 m³/h·m²) o bien, presentar a la certificadora documentación técnica y fotográfica detallada de la ejecución de la capa hermética.
• Conexiones con espacios contiguos: Se deben definir medidas para garantizar que las obras de rehabilitación no generen daños por humedad en las viviendas vecinas.

Conclusiones

EnerPHit ofrece varios caminos para conseguir la certificación Passivhaus. Al momento de realizar una rehabilitación energética, es especialmente importante acometer las mejoras de una manera que no se generen patologías: la certificación EnerPHit ofrece distintas metodologías que son fiables y seguras en este sentido, para garantizar que los edificios existentes cumplen con los estándares modernos de eficiencia y confort, reduciendo considerablemente su impacto ambiental.

Formación en Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción. Un paso seguro para la entrega de edificios Passivhaus

El artículo presenta las experiencias y lecciones aprendidas en los cursos de formación de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción Passivhaus.

Los cursos han sido diseñados para ayudar a los profesionales de la construcción a ejecutar con éxito edificios Passivhaus grandes y complejos, evitando sobrecostes y alcanzando la certificación.

Edificios Passivhaus grandes y complejos: reducción de riesgos y control de los sobrecostes mediante formación práctica online

«Vuestro curso me ha ahorrado al menos 20.000 euros en costes de construcción.»

Este fue el comentario que recibimos del promotor de un pequeño edificio plurifamiliar del que fuimos consultores Passivhaus, tras el curso online de Supervisión de Obra que impartimos a su equipo. El edificio fue desarrollado, diseñado y construido por un equipo sin experiencia previa en Passivhaus y ahora ha conseguido la certificación Passivhaus Classic.

La falta de experiencia aumenta el riesgo de sobrecostes durante la fase de construcción, especialmente en relación con la ejecución de la capa hermética y la obtención del resultado exigido en la prueba final Blower Door. Nuestra experiencia con la formación de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción es que los cursos proporcionan a profesionales de la arquitectura, técnicos de obra e ingenieros las herramientas que necesitan para supervisar con éxito la obra y navegar por el proceso de certificación, y suponen un importante ahorro in situ para promotores y contratistas. 

Verificación de la Construcción en Edificios Passivhaus

Obtendrás las competencias avanzadas para afrontar con éxito obras Passivhaus de gran envergadura, desde el planteamiento estratégico de la obra hasta la supervisión y puesta en marcha de las instalaciones.

Fecha inicio: 14/10/202

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Supervisión de Obra en Edificios Passivhaus

Aprende cómo controlar de manera eficiente la ejecución de obras en edificios Passivhaus y estar así en la vanguardia de la arquitectura e ingeniería sostenible y de alta eficiencia energética. 

Fecha inicio: 28/10/2024

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Otro cliente, FIATC Residencias, que está desarrollando 7 residencias de mayores que aspiran a la certificación Passivhaus, ha hecho que nuestros cursos de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción sean obligatorios para los contratistas, instaladores y equipos de diseño en cada proyecto, con 3 cursos celebrados hasta la fecha. En la encuesta de satisfacción del curso, un estudiante valoraba:

«Quiero destacar especialmente lo útil que fue reunir en el curso a todos los que vamos a trabajar in situ, tanto contratistas de obra civil como mecánicos y eléctricos.» 

Salvando las distancias entre el diseño Passivhaus y la construcción Passivhaus: formación en línea en Supervisión de Obra y Verificación de Construcción

Según la base de datos de PHI, en 2023 había más de 700 diseñadores Passivhaus certificados en España y más de 1300 Passivhaus Tradesperson, frente a 195 y 25 respectivamente en Alemania. Esto sugiere que la formación de diseñadores y técnicos Passivhaus ha tenido un buen comienzo en el sector de la construcción. 

A pesar de la amplia formación de los diseñadores y técnicos Passivhaus, existe una clara laguna de conocimientos cuando se trata de la construcción y certificación de edificios Passivhaus grandes y complejos. Aquí es donde entran en juego los cursos oficiales de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción Passivhaus: están especialmente diseñados para llenar ese vacío, ayudando a contratistas, instaladores, jefes de obra y Tradesperson de edificios Passivhaus a entregarlos a tiempo, dentro del presupuesto y cumpliendo con la certificación Passivhaus.

Aunque los cursos pueden ser realizados por cualquier profesional de la construcción, aquellos con las titulaciones de Tradesperson y Diseñador pueden conseguir las titulaciones oficiales adicionales de Supervisión de Obra o Verificación de la Construcción, si realizan el curso y aprueban el examen. Por el momento, hemos organizado dos tandas de exámenes, de los que han salido los primeros Supervisores de Obra y Verificadores de la Construcción cualificados de España. El formato utilizado para los cursos y para el examen es 100% online, lo que facilita la conciliación con el trabajo de oficina, en obra y otros compromisos. La preparación del examen incluye una clase intensiva on-line, con repaso de los contenidos del curso y tiempo para resolución de dudas, preguntas y respuestas. El examen de Supervisión de Obra dura 45 minutos, y el de Verificación de la Construcción, 2 horas, ambos online.

Praxis ha diseñado el material del curso propio, basado en abundantes ejemplos prácticos de situaciones reales, in situ, mediante fotografías y vídeos. Durante cada curso, siempre hay dos formadores, uno impartiendo el contenido y otro de soporte, atendiendo el chat en directo, lanzando encuestas y publicando referencias a documentación en el campus en línea, donde 77 artículos técnicos, guías y documentos prácticos están disponibles para su lectura y descarga. Un foro en el campus en línea ofrece un espacio para que los participantes formulen preguntas, intercambien ideas y generen debate. Los participantes en nuestros cursos proceden a menudo de países y entornos técnicos muy diferentes, lo que proporciona un entorno de aprendizaje rico y diverso. El curso de Supervisión de Obra consta de 4 módulos, mientras que el de Verificación de la Construcción incluye 8 módulos, los cursos se imparten simultáneamente.

 Módulos y resumen del contenido de cada curso:

Cada sesión en línea incluye un ponente invitado que presenta un tema técnico específico relacionado con el módulo en cuestión. Tanto durante como al final de cada sesión, se presentan a los alumnos preguntas de opción múltiple, para consolidar el aprendizaje y generar debate y reflexión. Cada sesión queda grabada y se sube al campus virtual para poder ser vista de nuevo, y los asistentes comentan que les resultan un recurso muy útil para repasar y tomar notas después de las clases en vivo. Además, y para proporcionar oportunidades de establecer contactos, ofrecemos visitas a las obras para que todos los estudiantes puedan ver un edificio Passivhaus en construcción uno o dos meses después del curso.

Evaluaciones de nuestros alumnos

Cada curso incluye una encuesta de satisfacción de los alumnos. A continuación se muestran algunas de las respuestas proporcionadas por los estudiantes: 

Una herramienta necesaria para la ejecución satisfactoria de edificios Passivhaus grandes y complejos

Los cursos oficiales de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción Passivhaus vienen al caso: están especialmente diseñados para llenar ese vacío, ayudando a direcciones facultativas, contratistas, instaladores, jefes de obra, y otros en la ejecución con éxito de edificios Passivhaus grandes y complejos, a tiempo, dentro del presupuesto y cumpliendo con la certificación Passivhaus. 

El crecimiento de la construcción Passivhaus en España en los últimos años ha sido significativo: en 2021, España ocupaba el 2º puesto mundial, después de China, con más metros cuadrados de superficie certificada según el estándar Passivhaus. Cada vez más, los edificios Passivhaus más grandes y complejos están siendo diseñados o readaptados, licitados y construidos por grandes contratistas e instaladores «convencionales» que a menudo tienen poca experiencia en la ejecución de edificios Passivhaus. Los cursos de Supervisión de obra y Verificación de obra proporcionan a contratistas, instaladores, jefes de obra y comerciantes los conocimientos necesarios para la ejecución satisfactoria de edificios Passivhaus grandes y complejos.

Surfeando la ola (de calor). ¿Cómo puedo utilizar el PHPP para dimensionar un equipo de refrigeración

Un correcto dimensionamiento de los equipos de frío activo es clave si queremos mantener el confort térmico

Un dimensionamiento inadecuado provocará problemas de confort, expectativas fallidas y una brecha de rendimiento

Con olas de calor cada vez más frecuentes, prolongadas, y una creciente necesidad de refrigeración activa en los edificios residenciales Passivhaus, un correcto dimensionamiento de los equipos de frío activo es clave si queremos mantener el confort térmico de los usuarios, con un consumo energético mínimo. El sobredimensionamiento de un equipo de aire acondicionado encarece la instalación y genera consumos más altos de lo necesario, aumentando a la vez la presión sobre las redes eléctricas que intentan satisfacer los picos de demanda, especialmente en condiciones de ola de calor. Un dimensionamiento inadecuado provocará problemas de confort, expectativas fallidas y una brecha de rendimiento que los edificios Passivhaus han demostrado eliminar. Dado que se invierten horas en la creación del modelo de cálculo en PHPP, ¿podemos utilizar la herramienta con garantías para dimensionar un equipo de refrigeración?

El artículo analiza el uso del PHPP para dimensionar equipos de refrigeración y compara los resultados con cálculos multi-zona mediante simulación dinámica, basándose en un sencillo ejemplo práctico de una vivienda Passivhaus terminada y certificada en zona climática 5-Cálida. La investigación fue impulsada por las (dolorosas) lecciones aprendidas hace algunos años, cuando se utilizó el PHPP para dimensionar equipos de refrigeración en viviendas de bajo consumo con componentes Passivhaus, sin una modificación adecuada de las condiciones de contorno. Aún refrigeración activa las viviendas sufrían problemas de sobrecalentamiento y quejas de los usuarios.

¿Cómo calcula el PHPP la carga de refrigeración?

El PHPP calcula la carga de refrigeración sensible y latente como la potencia de refrigeración media diaria máxima necesaria para mantener la consigna de temperatura operativa, proporcionando una carga media para todo el edificio, basada en la temperatura media diaria máxima del aire exterior, el punto de rocío, la temperatura del cielo y la radiación solar. Las ganancias de ocupación suelen basarse en un valor por defecto (por ejemplo, para SRE = 150 m², ratio de ocupación = 51 m²/p, ocupación = 2,9 personas).

¿Cómo calcula una herramienta de simulación dinámica la carga de refrigeración?

Las herramientas de simulación dinámica permiten un cálculo multi-zona, basado en datos climáticos horarios, un perfil de ocupación detallado, y una programación horaria de los equipos consumidores, proporcionando un cálculo de alta resolución de las cargas de refrigeración para cada hora del día. Normalmente, las ganancias solares se calculan cada hora y las ganancias por ocupación se calculan dinámicamente, de forma que las ganancias latentes aumentan y las sensibles disminuyen a medida que aumenta la temperatura operativa interior (la gente empieza a sudar más a medida que aumenta la temperatura interior…). ¿Es realmente necesario este nivel de precisión, o podemos utilizar el PHPP para dimensionar la potencia del equipo de refrigeración?

¿Qué tipo de herramienta debo utilizar para dimensionar los equipos de refrigeración?

Encontrar la respuesta adecuada a esta pregunta implica plantearse algunas de las siguientes cuestiones: ¿de qué tipología de edificio se trata? ¿Cuáles son las condiciones climáticas locales a corto plazo, a lo largo de 24 horas, durante los días más calurosos? ¿Cuál es la densidad de ocupación del edificio, cuáles son las ganancias internas de calor y las ganancias solares, y en qué momento del día se producen?  Lógicamente, una herramienta de cálculo en estado cuasi estacionario para una única zona térmica, como es el PHPP, quedará limitado en el caso de edificios grandes y/o aquellos con ganancias pico a corto plazo derivadas de la radiación solar, la ocupación concentrada en cierto horario y/o el uso de equipos, especialmente si varían mucho de una zona del edificio a otra.

Ejemplo de cálculo: PHPP vs. simulación dinámica para el cálculo de la carga de refrigeración en una vivienda unifamiliar Passivhaus

La Figura 3 muestra los resultados de la carga de refrigeración por zona, para una Passivhaus unifamiliar certificada en Mallorca (Figura 1), con un SRE de 170m², comparando un cálculo dinámico multi-zona utilizando DesignBuilder/EnergyPlus, con los resultados unizona del PHPP. El archivo climático del PHPP para los cálculos de balance energético es ES0022b-Palma de Mallorca, pero las condiciones de contorno del archivo climático se han ajustado en el PHPP para las condiciones de día cálido, mostradas en la Figura 2 (derivadas de un fichero climático horario generado con Meteonorm v.7), con una temperatura del aire exterior de 38,1ºC y una temperatura del punto de rocío de 27,2ºC (tomada de la humedad relativa media en 24 horas del 54% @ 38,1ºC de temperatura del aire seco).

Figura 1: Vivienda unifamiliar Passivhaus Classic en Mallorca. Fuente: Àlvaro Martínez; Arquitectura: KLARQ

Figura 2: Condiciones meteorológicas para el cálculo de la carga de refrigeración

También se realizaron los siguientes ajustes en el PHPP: se aumentó la ocupación a máximos, en este caso 10 personas, se redujo la temperatura de consigna de refrigeración a 24ºC y se aumentó el factor solar del acristalamiento en un 5% (para eliminar el factor de suciedad por defecto incluido en la pestaña «Ventanas»), en línea con las condiciones de contorno utilizadas en el cálculo dinámico, y conforme el uso previsto de la vivienda en el momento más desfavorable. 

Los resultados mostrados en la Tabla 1 indican una diferencia mínima del 1% en los resultados de la carga de refrigeración media total del cálculo dinámico multi-zona y el cálculo en PHPP. Se concluye que- siempre y cuando se modifican las condiciones de contorno del PHPP de las condiciones por defecto que se usan para la certificación- la herramienta puede utilizarse con seguridad para dimensionar equipos de refrigeración para pequeños edificios residenciales. Esta metodología se ha usado en muchos proyectos de este tipo durante varios años, sin quejas de sobrecalentamiento.

Sin embargo, si nos fijamos en las cargas máximas de refrigeración de una zona a otra (Figura 3), varían entre +68% (WC) y -58% (pasillo). Aunque, en general, esto no ha supuesto un problema en la práctica en viviendas unifamiliares (y tampoco en el caso concreto de la vivienda usada como caso práctico en este estudio) implica que hay que tener cuidado con edificios más grandes o con las zonas de edificios más pequeños que cuentan con picos de ganancias internas a corto plazo (por radiación solar, ocupación o equipos). Además, el sistema terminal o de distribución de la refrigeración debe diseñarse y calcularse cuidadosamente, para garantizar que se elimine el calor de cada zona de manera adecuada, y evitar que determinadas zonas no se sobrecalienten.

Figura 3: Resultados del cálculo dinámico vs. PHPP

Tabla 1: Resultados del cálculo dinámico vs. PHPP

Por último, el correcto dimensionamiento de los equipos de refrigeración es importante por lo siguiente:

• Los equipos de refrigeración sobredimensionados producen consumos más altos que los necesarios, y por tanto, facturas energéticas excesivas.
• Si la potencia de refrigeración es mucho mayor que la necesaria, se llega antes a temperatura de consigna y el equipo se apaga (bajo órdenes de un termostato, que sólo considera temperatura, no humedad). Esto puede dar pie a problemas de confort, por un nivel de humedad interior excesivamente alto.

Asistimos a la 27ª Conferencia Internacional Passive House

Celebrada en Innsbruck, la conferencia combina presentaciones técnicas y visitas a edificios Passivhaus

Se presentaron novedades relevantes como el nuevo protocolo para certificar viviendas dentro de un bloque pluri-familiar

La Conferencia Internacional Passive House es el evento de referencia en el sector donde profesionales de todo el mundo se reúnen para analizar las últimas tendencias sobre Passivhaus. Celebrada en la ciudad alpina de Innsbruck, el evento combina presentaciones técnicas, visitas a edificios passivhaus y una exposición donde pudimos ver los materiales y componentes más innovadores para la construcción sostenible y energéticamente eficiente.

En la conferencia se presentaron novedades relevantes como el nuevo protocolo para certificar viviendas dentro de un bloque pluri-familiar, con el que -a partir de ahora- no será necesario realizar un plan de rehabilitación paso-a-paso para obtener la certificación EnerPHit, lo que nos simplifica el trabajo a los Passivhaus Designers y Certificadores e integra una realidad que nos solemos encontrar cuando un propietario decide rehabilitar y certificar su piso. También se presentó para este año una nueva variante del PHPP simplificada para la certificación de viviendas unifamiliares, que tiene como objetivo agilizar el trabajo de diseño y certificación de este tipo de inmuebles.

El CEO de Praxis, Oliver Style realizó una ponencia sobre nuestros cursos de formación de Supervisión de Obra y Verificación de la Construcción, que han ayudado a promotores, contratistas y diseñadores a minimizar sobrecostos y riesgos. Explicó como en las siete ediciones de ambos cursos, los más de 80  asistentes se han dotado de las herramientas y conocimientos necesarios para cerrar la brecha entre diseño y construcción, siendo capaces de supervisar y verificar obras Passivhaus de gran envergadura.

Fue muy enriquecedor para nosotros poder encontrarnos personalmente con profesionales de varios países y compartir ideas para seguir transformando la arquitectura y conseguir entre todos crear edificios más eficientes, saludables y confortables. Os dejamos dos videos donde Bega Clavero y Macarena Rossetti, consultoras energéticas en Praxis, cuentan su experiencia en la 27 edición de la Conferencia Internacional Passive House.

Casa SG Costa: Passivhaus Plus en clima cálido

¿Te puedes imaginar vivir en una casa super confortable, con aire fresco 24 horas al día y que además genera toda la energía que consume con las placas fotovoltaicas en la cubierta? ¿Te puedes imaginar una casa tan eficiente que se puede calentar con tan solo 2 secadores de pelo en invierno? ¿Te imaginas una casa que se mantiene fresca en verano gracias a los sistemas de protección solar, la ventilación natural, y una pequeña aportación del sistema de aire acondicionado?

Así es la vivienda SG Costa en Sitges, que acaba de recibir la certificación Passivhaus Plus. Diseñada por Sergi Gargallo de SGarq, la vivienda está certificada por Oliver Style de Praxis Resilient Buildings, experto en edificios Passivhaus para climas cálidos y certificador homologado por el Instituto Passivhaus en Alemania.

Con una superficie de referencia energética (SRE) de 230 m2, la vivienda se desarrolla en una planta sótano, planta baja y primera. Los muros consisten en una hoja de fábrica con bloque cerámico rectificado- o “termocarcilla”- de 19 cm de espesor, con un aislamiento térmico exterior “SATE” de EPS de altas prestaciones de 10 cm. Para proteger la vivienda del castigo del sol en verano, la cubierta cuenta un espesor de aislamiento térmico generoso, de 20 cm de XPS. Las carpinterías son de la marca WERU Afino One, con certificación de componente Passivhaus, y con una transmitancia media Uf = 1,04 W/m2·K. Los vidrios son triples, bajo emisivos, con gas argón en las cámaras, Ug = 0,72 W/m2·K y factor solar g = 49 %. Las ventanas de todas las zonas de noche cuentan con persianas exteriores para el control de las ganancias solares en verano. El color del acabado de la casa es blanco, que- como prácticamente todos edificios en el centro histórico de Sitges- ayuda a reflejar el sol en verano y reducir la temperatura al interior. La ventilación mecánica controlada se realiza con una unidad Zehnder ComfoAir Q600 ERV, con certificación de componente Passivhaus. En verano, esta unidad recupera no solo calor (η sensible = 80%) sino también humedad (η latente = 68%): esto ayuda a reducir la temperatura y el nivel de humedad del aire que se introduce desde el exterior con el sistema de ventilación, reduciendo el consumo de aire acondicionado y mejorando el confort.

Una bomba de calor de expansión directa o “aire-aire” de la marca Daikin, se encarga de la calefacción y refrigeración, y otra bomba de calor “aire-agua” compacta, Panasonic PAW-DHW270F, del agua caliente sanitaria.

Por último, 16 paneles fotovoltaicos forman un generador de 5,7 kWp. Conforme los cálculos del proyecto, en el transcurso de un año, la instalación fotovoltaica generará más energía de lo que consume la casa….¿te lo puedes imaginar?

Fotos: © Joan Giribet

https://passivehouse-database.org/index.php#d_7161

Gas radón: invisible y letal. ¿Qué es y cómo prevenirlo?

El gas radón es un gas radiactivo de origen natural que puede concentrarse en el aire interior. Es actualmente la segunda causa más importante de cáncer de pulmón después del tabaco. Un gas incoloro, sin sabor ni olor, que se produce a partir de la desintegración radiactiva natural del uranio, presente en muchos tipos de suelos y rocas.

¿Cómo se mide el gas radón en un edificio?

La radiactividad se mide en becquerelios (Bq). Un becquerelio corresponde a la transformación o desintegración de 1 núcleo atómico por segundo. En el aire, se mide la concentración de radón por el número de transformaciones por segundo en un metro cúbico de aire (Bq/m3).

El nivel de referencia medio anual nacional, que establece la OMS en su “Manual de la OMS sobre el radón en interiores: una perspectiva de salud pública”, es de 100 Bq/m3. Cuando ese nivel no pueda alcanzarse debido a las condiciones específicas de cada país, el nivel no debería superar los 300 Bq/m3.

Los dispositivos de medición de radón se dividen entre detectores pasivos y activos, con un rango de incertidumbre de entre 8% y 25%, según el tipo de dispositivo. Los dispositivos más comunes suelen ser pasivos, que tienen un precio menor que los activos e incorporan sensores de trazas para partículas alfa, o cámaras iónicas de electreto, para medir la concentración de radón.

Como la concentración del gas en el aire interior puede variar de manera importante a muy corto plazo (en horas), se recomienda realizar mediciones a más largo plazo (por ejemplo, durante 3 meses). Si el inmueble cuenta con un sistema de ventilación o renovación de aire, es conveniente realizar la medición con el sistema apagado, y con el sistema encendido, en ambos casos durante un tiempo prolongado.

Existen equipos de bajo coste como el RadonEye RD200, o Airthings Wave, mostrados en la Figura 2 y Figura 3.

El gas radón y el Código Técnico de la Edificación

En su actualización del 2019, el Código Técnico, en su Documento Básico HS Salubridad, Sección HS6 “Protección frente a la exposición al radón”, establece un ámbito de aplicación y una exigencia con relación al gas radón con un nivel de referencia para el promedio anual de concentración de radón en el interior de los locales habitables de 300 Bq/m3 (el triple de lo que recomienda la OMS).

Aplicable a todos los edificios de nueva construcción, ampliaciones, cambios de uso y reformas de edificios existentes, la normativa exige las siguientes medidas, conforme la zona de riesgo:

Nivel 1:

• Barrera de protección entre los espacios habitables y el terreno
• Cámara de aire ventilada entre los espacios habitables y el terreno

Nivel 2:

• Barrera de protección entre los espacios habitables y el terreno
• Sistema adicional de protección:
  • Cámara de aire ventilada entre los espacios habitables y el terreno.
  • Un sistema de despresurización del terreno que permite extraer los gases del terreno.

El mapa de gas radón de España conforme la clasificación de nivel 1 y 2 del HS6 se muestra en la Figura 4.

¿Cómo entra gas radón en un edificio y como se puede evitar?

El radón entra en un edificio por las fisuras y aperturas en los cerramientos, principalmente por los que se encuentran en contacto con el terreno (soleras, muros de contención etc.), por lo tanto, la concentración del gas suele ser más alta en las plantas inferiores o bajo rasante (sótanos y plantas bajas). Esto se acentúa durante el periodo de calefacción, donde el aire caliente sube y, por efecto chimenea, crea una infiltración de aire en las plantas inferiores y/o en contacto con el terreno (con una exfiltración de aire en las plantas superiores).

Se puede reducir y/o eliminar la entrada de gas radón mediante una lámina barrera de aire resistente al gas, con un coeficiente de difusión frente al radón menor a 10^-11 m2/s. Se muestra un ejemplo en la Figura 5. Es imprescindible que la barrera tenga una continuidad completa en encuentros, juntas, puertas y pasos de instalaciones selladas. Es recomendable realizar un ensayo de hermeticidad al aire en fase de obra para detectar fugas y corregirlas.

En zonas de Nivel 1, como alternativa, se puede proyectar una cámara de aire ventilada entre los espacios habitables y el terreno (por ejemplo, un forjado sanitario), aunque es una solución menos segura que una barrera de aire.

En zonas de Nivel 2, la barrera de aire es imprescindible, junto con una cámara de aire ventilada o bien, un sistema de despresurización del terreno.

Este sistema consiste en instalar una red de conductos perforados de captación, con extractores mecánicos que conducen el aire al exterior. La despresurización del terreno presenta los mismos inconvenientes que la cámara ventilada y adicionalmente depende de un sistema mecánico, siendo esta solución aún menos segura y robusta que la cámara ventilada.

Aunque se han realizado pocos estudios epidemiológicos del posible vínculo entre gas radón en el agua potable y la incidencia de cáncer de estómago, un estudio realizado por Kyle P. Messier and Marc L. Serre de la University of North Carolina, E.E.U.U indica que el radón en el agua potable aumenta el riesgo de cáncer del estómago. Por lo tanto, el agua se convierte en una vía de entrada doble, por ingestión de agua contaminada o por respirar gas radón evaporado del agua de consumo. En circunstancias normales, la cantidad de radón que se inhala al respirar es mayor a la que se ingiere al beber.

Se puede reducir y/o eliminar el radón en el agua potable mediante filtros de carbón activado granular, aunque hay que tomar en cuenta que el filtro en sí puede acumular radiactividad y debería de ubicarse fuera de la envolvente térmica (en un garaje, por ejemplo), cuidando su tratamiento como residuo tóxico al final de su vida útil.

Estudio de la incidencia del gas radón en 122 viviendas en Irlanda

Barry Mc Carron, Xianhai Meng y Shane Colclough realizaron un estudio de medición de gas radón en 122 viviendas en Irlanda, 97 de las cuales tenían certificación Passivhaus y 25 viviendas eran convencionales (de referencia). Los resultados se aprecian en la Figura 6. El nivel medio de presencia de gas radón en el interior de las viviendas Passivhaus era por debajo de 40 Bq/m3, tanto en planta baja como primera. No obstante, en las viviendas convencionales el nivel medio era de 104 Bq/m3 en la planta baja, y 69 Bq/m3 en la planta primera.

Las diferencias muestran claramente la eficacia de una capa hermética al aire para prevenir la entrada de gas radón: uno de los requisitos de la certificación Passivhaus es tener un nivel de infiltraciones de aire n50 ≤ 0,6, comprobado mediante un ensayo de hermeticidad “Blower Door”.

Pero no solo esto, las viviendas Passivhaus cuentan con un sistema de ventilación controlada con recuperación de calor, que renueva constantemente al aire, eliminando el aire viciado y contaminado, e introduciendo aire fresco y filtrado (precalentado por la recuperación del calor del aire de extracción). Esto se puede apreciar en la gráfica de la Figura 7, donde el Profesor Walter Reinhold Uhlig de la Universidad HTW de Dresde, midió el gas radón en una vivienda Passivhaus con el sistema de ventilación controlada encendido, y apagado. Con la ventilación apagada, en determinadas estancias el nivel de radón aumentó hasta 350 Bq/m3, habiéndose mantenido por debajo de 100 Bq/n3 con la ventilación funcionando.

Es sorprendente que el gas radón haya pasado desapercibido entre profesionales del sector, administraciones y profesionales sanitarios, considerando su letalidad. Gracias a una mayor concienciación al respecto, junto con la actualización del CTE, ya no podemos obviar la necesidad de tratar, medir y prevenir la entrada de radón en nuestros edificios.

Los resultados empíricos mostrados arriba, indican que una barrera de aire o de gas radón, junto con un sistema de ventilación controlada, es una combinación muy eficaz para reducir el ingreso del gas radón en un edificio y proteger así la salud de los usuarios.