Mente fresca: climatización con techo radiante en una rehabilitación Passivhaus 

Se presenta un sistema de climatización con aire de renovación y techo radiante, instalado en un edificio plurifamiliar en el centro histórico de Girona, certificado Passivhaus EnerPHit por Demandas.

Mente fresca: climatización con techo radiante en una rehabilitación Passivhaus 

Se presenta un sistema de climatización con aire de renovación y techo radiante, instalado en un edificio plurifamiliar en el centro histórico de Girona, certificado Passivhaus EnerPHit por Demandas. Para cada apartamento, el sistema consiste en una bomba de calor aire-agua como equipo de producción, un ventilador con recuperación de calor y humedad con batería de agua de post-tratamiento, y placas de techo radiante. El control se lleva a cabo con una centralita de domótica con sensores de temperatura y humedad por estancia. Esta solución ofrece calefacción y refrigeración con el mismo elemento terminal, trabajando de manera casi silenciosa y a baja temperatura, dando un alto confort térmico y un buen rendimiento trabajando con bomba de calor. Un funcionamiento fiable depende- entre otras cosas- de un buen dimensionamiento, una correcta puesta en marcha del sistema de ventilación y control, y un correcto mantenimiento de los filtros en los recuperadores de parte de los usuarios. No se recomienda este tipo de sistema para viviendas donde se abren mucho las ventanas en verano y funciona mejor en zonas cálidas secas. 

Se trata de un edificio plurifamiliar de 6 plantas, en el centro histórico de Girona, con certificación Passivhaus EnerPHit por Demandas. Esta promoción privada- que fue la primera de su tipo en Cataluña- lanzó 4 apartamentos de 129 m2 y un dúplex de 162 m2 al mercado.  

Por normativa patrimonial, se tuvo que instalar el aislamiento por el interior, con una consecuente pérdida de inercia térmica. Garantizar, entonces, el confort térmico para los usuarios en verano es especialmente importante. La climatización con el aire de renovación permite una simplificación de las instalaciones térmicas y una reducción en su coste. Sin embargo, su potencia térmica se puede ver limitada bajo condiciones exteriores extremas en verano. Se presenta aquí, una solución para potenciar la climatización con el aire de renovación y hacer frente a las altas temperaturas en el periodo estival.  

Figura 1: Edificio rehabilitado

Los datos del proyecto se muestran a continuación: 

  • Clase de certificación: Rehabilitación Passivhaus-EnerPHit por demandas 
  • Superficie útil / construida: 678 m2 / 1.038 m2 
  • Promotor: MBD Real Estate Group  
  • Constructora: Busquets Sitja  
  • Arquitectos: López-Pedrero-Roda Arquitectes  
  • Ingeniería de instalaciones: PGI Engineering 
  • Control/domótica: Progetic 
  • PHPP, diseño Passivhaus: Oliver Style, Bega Clavero 
  • Certificación Passivhaus: Energiehaus Arquitectos

Descripción y funcionamiento del sistema 

Al comienzo del proyecto, se plantearon 2 soluciones de climatización: 

  1. Climatización con el aire de renovación  
  1. Climatización con el aire de renovación + placas de techo radiante 

Se optó por la segunda opción, ya que no se podía mantener la temperatura de confort en verano a ≤ 25ºC climatizando únicamente con el aire de renovación. Añadiendo 19 m2 de placas de techo radiante (una cobertura del 15 % de la superficie del techo), se alcanzaba una cobertura del 100 % de las cargas térmicas máximas de verano, con condiciones exteriores de Taire ext. = 34,1 ºC (con Hespecífica ext. = 10,5 g/kg.a.s), según los valores calculados en proyecto.

Para un apartamento tipo, el sistema consiste en los siguientes elementos:

  • Equipo de producción térmica: bomba de calor monobloc aire-agua Daikin EWYQ005ADVP (5,20 kW frio / 5,65 kW calor) [Figura 2] 
  • Recuperador: Zehnder ComfoAir550 entálpico [Figura 3] 
  • Batería de agua: Zehnder ComfoPost CW10 [Figura 4] 
  • Placas de techo radiante: Zehnder NIC 150 & NIC 300 [Figura 5, Figura 6] 
  • Sistema de control:
  • 1 sensor de temperatura & humedad por estancia
  • 1 centralita mini server de Loxone [Figura 7]
  • Diversos elementos para controlar los circuitos de techo radiante, la temperatura de agua del clima / techo radiante, la válvula mezcladora y bomba de circulación del techo radiante, y la válvula de 3 vías de la batería de agua 

Figura 2: Bomba de calor aire-agua monobloc
Figura 3: Recuperació de calor entálpico
Figura 4: Batería de agua, silenciador & conductos (antes de la instalación del aislamiento en los conductos)
Figura 5: Placas de techo radiante
Figura 6: Imagen infrarrojo de una placa de techo radiante en modo frío
Figura 7: Cuadro del sistema de control 

En modo calefacción, la bomba de calor genera agua caliente, circulándola por las placas de techo radiante a una temperatura de impulsión/retorno de 45 ºC / 40 ºC. Al mismo tiempo, la batería de agua calienta el aire de renovación para impulsarlo en las zonas secas a aproximadamente 40 ºC. Se controla la velocidad del ventilador para evitar caudales excesivamente altos y una humedad relativa aire interior demasiado baja. 

En modo refrigeración, la bomba de calor genera agua fría, circulándola por las placas de techo radiante a una temperatura de impulsión/retorno de 7 ºC / 12 ºC. Al mismo tiempo, la batería de agua enfría el aire de renovación, para impulsarlo en las zonas secas a aproximadamente 15 ºC. La batería actúa de deshumificador en verano, para extraer agua del aire de impulsión y bajar la temperatura de rocío en la superficie de las placas de techo radiante, controlando de esta manera las condensaciones.  

El recuperador entálpico ayuda a aumentar la humedad relativa del aire interior en invierno y el inverso en verano, mejorando el confort térmico y reduciendo la carga latente a la que se enfrenta la batería. 

Con el caudal de ventilación de 0,4/h (135 m3/h), las placas de techo radiante típicamente cubren- tanto para calefacción como para refrigeración- aproximadamente 65 % de las necesidades térmicas. La batería y el sistema de renovación de aire cubren el 35 % restante. 

Un correcto control de un sistema de techo refrescante es imprescindible para evitar problemas de condensaciones superficiales. Para ello, se ha instalado un sensor de temperatura y humedad en cada una de las 5 estancias donde están las placas radiantes (comedor, cocina y 3 habitaciones). Los datos de temperatura y humedad permiten ajustar la temperatura del agua de las placas, actuando sobre la posición de la válvula mezcladora para evitar condensaciones. 

Al mismo tiempo, se actúa sobre el ventilador, para bajar o subir el caudal en función de las necesidades térmicas, con una programación (ajustable por el usuario) que impide que el ventilador trabaje en “modo fiesta” durante las horas de descanso. El control permite establecer diferentes temperaturas de consigna según horarios o según la ocupación, con el fin de obtener el máximo confort con el mínimo consumo de energía. 

El sistema de ventilación funciona de forma automática con horarios pre-establecidos, con posibilidad de ajuste manual según el nivel de ocupación, o las necesidades de deshumidificación. La Figura 8 resume su funcionamiento: 

Figura 8: Velocidades y funcionamiento de la ventilación

Conclusiones 

La climatización con techo radiante ofrece una solución eficiente para aumentar la potencia de los sistemas de climatización con el aire de renovación en verano. Al ser un sistema principalmente radiante de baja temperatura, da un mejor confort al usuario y una factura reducida en comparación con sistemas convectivos. Según las cargas térmicas del edificio, se puede dimensionar la cantidad de placas que haga falta por zona. Con las bajas cargas térmicas de edificios rehabilitados bajo el estándar Passivhaus, se puede llegar a coberturas de tan solo 15 % a 30 % de la superficie del techo, sin necesidad de elementos terminales como fan coils, que ocupan más espacio en falsos techos, siendo siempre un limitante en la rehabilitación.  

El sistema de control presentado aquí ofrece una solución flexible a un coste razonable, con un interfaz relativamente sencillo para el usuario. La posibilidad de visualizar y monitorizar datos reales a distancia y en tiempo real, facilita la optimización del sistema y el mantenimiento preventivo, permitiendo también, una mejora constante en el diseño, ejecución y operación. 

Este tipo de sistema es más apto para uso en zonas cálidas secas, ya que, en zonas de mucha humedad, la potencia del sistema se limitará en función del nivel de humedad del aire interior y la cercanía al punto de rocío. Su buen funcionamiento depende de un buen dimensionamiento, una correcta puesta en marcha del sistema de ventilación y control, y un correcto mantenimiento de los filtros en los recuperadores. 

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