Analizamos la propuesta de reforma de una vivienda unifamiliar para mejorar el confort térmico y la eficiencia energética

El sector de la construcción contribuye de manera muy significativa al consumo de energía y las emisiones de CO2. En la Unión Europea (UE) los edificios son responsables del 40% del consumo energético total, y hasta un 36% de las emisiones de CO2.

Esto implica que las mejoras en la eficiencia energética de los nuevos edificios no son suficientes para reducir de una manera significativa el consumo energético y los gases de efecto invernadero.

Las emisiones generadas por el consumo energético de los edificios están mayoritariamente relacionadas con el parque de viviendas existentes; ya que su proporción es significativamente mayor que el número de edificios que se van incorporando.

Para evitar que la temperatura global sobrepase el incremento de 2°C en comparación con los niveles de temperatura previos a la industrialización, los países desarrollados deberán reducir sus emisiones de gases de efecto invernadero en un 80-95% para el año 2050; tomando como base los niveles de 1990.

Para conseguirlo, el Consejo Europeo acordó en el año 2008 una reducción de al menos un 20% en la emisión de gases de efecto invernadero para el año 2020, a través del 20 20 by 20 memorandum [1] [2]. Esto implica que el número de edificios existentes reformados para cumplir nuevos estándares de eficiencia energética deberían duplicarse o triplicarse durante los próximos 40 años [3].

Con estos objetivos en mente, España puso en marcha numerosas políticas, normativas y regulaciones. Por ejemplo, el Código Técnico de la Edificación, el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios, los Certificados de Eficiencia Energética, el Plan Estatal de Vivienda y Rehabilitación, el Plan de Ahorro y Eficiencia Energética…

Sin embargo, los estándares contemplados en estas normativas y políticas no son suficientes para afrontar una reducción realista de la emisión de CO2 y del consumo energético [1]. Además, estas normativas no consideran criterios de diseño sostenible ni estrategias pasivas de ahorro energético, a parte del aislamiento.

Bien, analicemos el punto de partida de las edificaciones en el caso de España. En España, el 56% del parque de viviendas fue construido previamente a 1980 [4]; momeno en el que la primera normativa relativa a la eficiencia energética mediante aislamientos térmicos fue aprobada (NBE-CT 79). Esto significa que más de la mitad de los edificios del estado son totalmente dependientes de altos consumos energéticos para manetener el confort térmico de los espacios interiores [5].

Mientras afrontamos esta realidad, históricamente el porcentaje de reforma y de rehabilitación de edificios existentes en España es muy inferior al de países de nuestro entorno europeo. Por ejemplo, en España representaba el 19% del total de la actividad en la construcción; cuando la media europea era del 42%, y en Alemania llegaba hasta el 62% [3].

Por lo tanto, además de construir nuevos edificios siguiendo criterios de eficiencia y sosteniblidad, adaptar nuestro parque de edificios existentes es una de las claves hacia un futuro sostenible y con unos costes de climatización de los espacios interiores asequibles.

Después de esta introducción para comprender el punto de partida y hacernos una idea de todo lo que queda por hacer, trataremos de aportar ideas para revertir esta situación.

El objetivo será mostrar cómo podemos afrontar la reforma de una vivienda existente para que incorpore conceptos de sostenibilidad. Y para ello, lo haremos a través de una propuesta de reforma de una vivienda unifamiliar construida en los años 70 en Galicia, usando criterios de diseño sostenible y elementos de la arquitectura tradicional.

La vivienda que analizaremos fue construida en 1969 en Cee, A Coruña. Esta casa es un ejemplo representativo de las viviendas unifamiliares contruidas durante los años 70 en toda Galicia en cuanto a los materiales usados, la tipología constructiva y los problemas de confort que presentan hoy en día.

Aunque estas características también podrían aplicarse a bloques plurifamiliares construidos en esa época; la ausencia de características distintivas de este caso, hacen de esta vivienda un buen ejemplo.

1. Estudio de la parcela y los condicionantes que marcarán las decisiones para conseguir la máxima sostenibilidad en la reforma de tu vivienda

Al igual que en el caso de una vivienda de nueva construcción; es imprescindible analizar cuidadosamente la normativa de aplicación y afecciones, pendiente y topografía del terreno, orientación y soleamiento, vientos predominantes y materiales del entorno.

2. Estudio y análisis de la arquitectura vernácula.

Como ya comentamos en posts anteriores; a través del estudio de las edificaciones tradicionales y tipologías concretas (vivienda aislada, vivienda en hilera, bloque de viviendas…), se pueden sacar conclusiones de diseño muy útiles para la reforma de tu vivienda; ya que la construcción tradicional recoge la experiencia de muchos años. También se pueden extraer soluciones constructivas específicas; que habitualmente están refinadas por la economía de medios y el conocimiento del entorno en el que se sitúan.

3. Estudio y análisis de la edificación existente y su estado de conservación

Construcción y estructura

Las técnicas de construcción utilizadas popularmente a mediados del sigo XX eran muy básicas, y los materiales generalmente de baja calidad; y como hemos comentado anteriormente, a finales de los años 60 no existían normas relativas a la eficiencia energética de edificios en España. Como resultado, los materiales y técnicas constructivas de baja calidad favorecieron la proliferación de patologías y un bajo confort en el interior de la vivienda.

La envolvente del edificio está formada por una hoja de ladrillo hueco, cubierta con un enfoscado de mortero tanto al interior como al exterior; y carente de cualquier tipo de aislamiento. Además, la estructura de hormigón está expuesta al exterior y únicamente protegida por la capa de mortero y pintura. Por lo tanto, todo el cerramiento puede ser considerado un puente térmico desde los criterios actuales.

Reformas

Debido al mal acondicionamiento, la casa tuvo una reforma importante en 1999. Durante esta reforma se modificó significativamente la composición de la fachada sur, que es la fachada más expuesta al viento y la lluvia. Sin embargo, esta fachada es también la que más radiación solar recibe, y hacia donde están las vistas más agradables.

En consecuencia, los huecos y la superficie acristalada en la fachada sur variaron de un 17,23% en 1969, a un 6,7% en 1999 con el objetivo de reducir los problemas asociados a la infiltración de viento y lluvia.

Sin embargo, como apuntábamos antes, esta reforma fue en detrimento de la luz natural en el interior, las ganancias de calor proveniente de la radiación solar y las vistas al mar.

Patologías

Los problemas de humedad existentes en el acabado interior del edificio sugerían la presencia de procesos de condensación superficial e intersticial entre las capas del cerramiento; independientemente de otras posibles fuentes de humedad como infiltraciones de agua de cubierta.

Estos procesos de condensación ocurrían con más frecuencia durante las estaciones frías; así que para corroborar estas observaciones se realizó un cálculo de las temperaturas a través del cerramiento existente. Este cerramiento tenía una eficiencia térmica muy pobre, con una transmitancia térmica elevada (valor U de 2,292 W/(m2K)).

Para simular unas condiciones reales en el caso que estamos abordando, suponemos una temperatura mínima media de 8,2°C (dato recogido de Climate Consultant para el mes más frío). Por otro lado, establecemos unas condiciones interiores de 20°C y una humedad relativa alta debido a que la casa se localiza en Galicia.

Ahora explicaremos brevemente por qué se producen humedades en paredes mal aisladas. El punto en el que la humedad existente en una determinada capa del cerramiento podría condensadar se llama punto de rocío. Este punto se produce cuando se alcanza la temperatura a la que el vapor de agua pasa a estado líquido. Traducido a términos de presión, se produce cuando la presión real del vapor (P) es mayor que la presión a la cual el vapor alcanza su punto de saturación (Psat).

Durante las épocas del año en las que la humedad relativa es menor, o las diferencias de temperatura entre el exterior y el interior son menores, el valor de la presión real y de la presión de saturación podrían no cruzarse; y por tanto, no producirse condensaciones.

Una vez analizado el estado actual del edificio sobre el que vamos a intervenir, es oportuno recordar que el objetivo es convertir una vivienda existente con un confort y eficiencia energética muy pobre en una casa sostenible, confortable y saludable.

4. Concepto general de la reforma de la vivienda; incluyendo estrategias pasivas y activas de arquitectura sostenible

Como hemos visto, el principal problema del estado actual de la vivienda es en un probre comportamiento térmico de la envolvente en general. Por otro lado, la fachada sur cuenta con numerosas patologías constructivas y desaprovecha la iluminación natural, la radiación solar y las mejores vistas de la parcela.

Como resultado, la propuesta de reforma de la vivienda se centra en resolver las grandes carencias térmicas y las deficiencias del diseño en la fachada sur.

El diseño propuesto incluye una capa de aislamiento con el espesor adecuado en toda la envolvente, un revestimiento de madera de eucalipto a modo de fachada trasventilada (el eucalipto es un material asequible, duradero y disponible localmente) [7] y una galería con elementos de protección solar en la fachada sur.

El objetivo de la nueva envolvente del edificio es reducir la transmitancia térmica a través del cerramiento para evitar las condensaciones. Además, el revestimiento de madera evitará que la lluvia y el viento alcancen de manera directa las capas interiores del cerramiento.

El objetivo de la fachada acristalada en el sur es evitar que las condiciones climatológicas desfavorables incidan directamente en esta fachada; mientras se permiten las ganancias solares durante durante el invierno y las vistas hacia la Ría de Corcubión.

Durante los períodos cálidos, la nueva ampliación hacia el sur está destinada a permanecer totalmente abierta y con ventilación natural. De esta manera, funciona como un protector solar adosado al edificio y permite un espacio sombreado y ventilado.

Además, como se trata de una vivienda habitual ocupada constantemente, se propone la sustitución del cerramiento de ladrillo de la fachada sur por un muro de piedra de granito. El granito es una piedra con una inercia térmica elevada y está disponible localmente. Este muro de piedra, en combinación con la galería, almacena la energía solar recibida durante el día; y la libera en forma de radiación calorífica cuando la temperatura ambiente desciende.

Esta estrategia de diseño pasivo proviene de la arquitectura vernácula, actuando como un elemento de regulación y estabilidad de temperatura. Este sistema capta calor en invierno y amortigüa los picos de calor en verano.

Cerramiento exterior y estructura

Debido a que la estructura de hormigón armado del edificio se encuentra en un estado de conservación aceptable, esta se conservará en su totalidad. Por lo tanto, la propuesa de reforma de la vivienda se centrará en solventar los problemas de confort térmico existentes, derivados en parte de los altos valores de transmitancia del cerramiento actual.

Para ello, se propone el nuevo sistema de fachada explicado anteriormente. El nuevo sistema conserva la hoja de ladrillo hueco existente y añade una capa de aislamiento externo, una cámara de aire ventilada y un revestimiento exterior de madera de eucalipto. Esta capa exterior de madera minimiza el efecto del viento y la lluvia sobre el rendimiento térmico de la pared. El sistema da como resultado un valor de transmitancia térmica U = 0,246 W / (m2K).

De manera similar, los problemas de condensación intersticial y las patologías de infiltración de agua deben solucionarse a través de la propuesta de reforma de la vivienda.

En esta situación, como vimos durante el análisis del estado actual, para las temperaturas mínimas promedio (8,2 ° C), el proceso de condensación no se produce una vez hemos mejorado la envolvente de la vivienda.

Y en todo caso, como se observa en el gráfico, el punto en el que la humedad podría condensarse en condiciones extremas y puntuales se sitúa en la cara fría del aislamiento. Además, este punto se encuenta en la cámara de aire ventilada, y esto permite que el agua se evapore de forma natural sin provocar ningún tipo de patología.

Por tanto, se puede concluir que la propuesta de cerramiento exterior tiene un comportamiento adecuado tanto en condiciones climáticas habituales como en casos extremos.

5. Comprobación y validación de las estrategias de eficienca y confort propuestas para la reforma de la vivienda

El caso que estamos analizando forma parte de la investigación que llevamos a cabo en Datum de manera regular y paralela a nuestra actividad; por ello, hemos considerado crucial validar la mejora en la eficiencia y sostenibilidad de esta propuesta de reforma de vivienda.

Asumiendo la mejora de la envolvente general del edificio, la galería con protecciones solares y la sustitución de la fachada sur por un muro de granito; hemos simulado el comportamiento térmico, las condiciones de humedad y el confort de las estancias adyacentes a la galería sur. De modo indicativo, sólo mostraremos los datos de una estancia en este post.

Antes de interpretar los datos obtenidos, aclaramos que hemos tomado como referencia de confort térmico los niveles determinados por ASHRAE Standard 55 - Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy [6]. Hemos estimado como semana representativa de invierno el período del 8 al 14 de enero.

Opción 1. Estado actual
Opción 2. Estado reformado

Al analizar la opción 1, la temperatura en el interior de la estancia varía de 17,1°C a 19,52°C, en ambos casos por debajo del mínimo requerido para alcanzar los estándares de confort térmico [6] [8] y, en consecuencia, las horas de incomodidad representan el 100% del tiempo. Atendiendo a los resultados de la opción 2, la temperatura varía de 21,13°C a 23,13°C, comprendida dentro del rango de temperaturas requeridas para obtener estándares de confort durante el invierno [19], y en consecuencia, las horas de confort representan el 100% del total. hora.

Conclusión

Como punto final, animamos a que se reformen las viviendas existentes teniendo en cuenta criterios de eficiencia y sostenibilidad. No sólo desde la implementación de sistemas constructivos eficientes, si no incluyendo el factor de diseño y estrategias globales en el proceso.

Así reducirás el coste de funcionamiento de tu edificio, la producción de CO2 y también mejorarás el confort y la salubridad de tu vivienda; repercutiendo directamente en tu bienestar.

Bibliografía

  1. COMMISSION OF THE EUROPEAN COMMUNITIES, “20 20 by 2020 Europe’s climate change opportunity" 2008.
  2. THE EUROPEAN PARLIAMENT AND THE COUNCIL OF THE EUROPEAN UNION. “DIRECTIVE 2010/31/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 19 May 2010 on the energy performance of buildings”.
  3. WWF, “Potencial de ahorro energético y de reducción de emisiones de CO2 del parque residencial existente en España en 2020” 2010.
  4. INE, últimos datos 2011.
  5. J. Terés-Zubiaga, A. Campos-Celador, I. González-Pino, and C. Escudero-Revilla, “Energy and economic assessment of the envelope retrofitting in residential buildings in Northern Spain,” Energy Build., vol. 86, pp. 194–202, Jan. 2015
  6. The Chartered Institution of Building Services Engineers London, “The limits of thermal comfort: avoiding overheating in European buildings.,” 2013.
  7. TRADA, “Timbers - their properties and uses,” 2002. [Online]. Available: http://www.homeextension.co.uk/timber.pdf.
  8. M. Hegger, M. Fuchs, T. Stark, and M. Zeumer, Energy Manual, Institut f. Kösel GmbH & Co. KG, Altusried-Krugzell, 2008.
  9. Spanish Ministry of Public Works, “Análisis de las características de la edificación residencial en España (2001)” 2013.
  10. Caixa Catalunya, “Informe sobre la coyuntura económica, número 104” 2005.
  11. G. Yáñez, “Algunas consideraciones en torno a la arquitectura solar” 1974.