Category Archives: Casas pasivas

Introducción a la termografía

En el video, el periodista y divulgador científico Antonio Martínez Ron nos muestra cómo funciona y para qué se emplea una cámara termográfica en una serie de curiosas demostraciones, en una intervención en el programa de televisión Órbita Laika.

https://www.youtube.com/watch?v=-V10UsDPBYg

El uso de cámaras termográficas es esencial para el diagnóstico y la detección de puentes térmicos en los edificios. Si sois lectores habituales de nuestro blog, ya sabéis la importancia que tiene para LAR Arquitectura, la prevención y eliminación de puentes térmicos, como base para llevar a cabo una arquitectura sostenible y responsable.

Una termografía (literalmente “imagen de la temperatura”) es una imagen térmica que nos muestra, mediante un gradiente de color, la temperatura superficial del elemento que estemos estudiando. En arquitectura, su uso más común es para analizar fachadas antes de su rehabilitación, aunque se pueden utilizar también en interiores de edificios, para ver estructuras ocultas o para inspeccionar instalaciones eléctricas e incluso, en medicina, por ejemplo.

La cámara detecta patrones térmicos en el espectro de longitud de onda infrarroja sin tener que estar en contacto directo con el elemento que estemos estudiando, también conocido como blanco. Ésta es una de las ventajas principales de las termografías, ya que se pueden hacer comprobaciones sin tener que hacer alteraciones o catas invasivas en la fachada, por ejemplo.

Tradicionalmente se han considerado equipos caros, pero en la última década se han generalizado cámaras portátiles de mucho menor coste, con gran calidad en las termografías y que incorporan un software para facilitar su análisis posterior.

Hoy en día, es imprescindible detectar por dónde pierden calor nuestros edificios, nuestra vivienda, para reducir el gasto energético. La clave para realizar un buen análisis es saber cuándo realizar las termografías y saber hacer una buena comprensión de ellas. Por ejemplo, en el análisis de una fachada hay que tener en cuenta la época del año (¿está puesta la calefacción en el interior de la vivienda?) y las condiciones climáticas del momento. Sin embargo, la interpretación correcta de una termografía  suele ser más difícil y requiere una experiencia o conocimientos previos.

Aquí os dejamos algunas claves para empezar:

–  En la termografía del exterior de una vivienda se mostrarán diversos patrones de color en función de los elementos constructivos. Se deben marcar los cantos de los forjados y de los pilares sin aislamiento suficiente.

– No se deben realizar termografías en situaciones de mucho viento o con lluvia ya que los resultados obtenidos no serán reales.

– El “punto caliente rojo” de una imagen térmica no siempre indica el problema principal.

– Una zona azul u oscura en una termografía en una imágen interior muestra una humedad anormal en una techo.

Nuevos criterios de certificación Passivhaus

Atendiendo a la necesidad de reducir la demanda y el consumo energético de los edificios en el horizonte 2020 y que, en el futuro próximo, se tiende a que los edificios sólo consuman energía procedente de fuentes renovables (horizonte 2060), el Instituto Passivhaus ha incorporado, desde mayo de 2015, tres nuevos criterios de certificación introduciendo al estándar original los nuevos conceptos de demanda de energía primaria renovable (EPR) y de generación de energía primaria renovable.

Se establece también el porcentaje mínimo de energía primaria que debe proceder de fuentes renovables para cubrir la demanda final de energía, incluyendo las pérdidas por el almacenamiento de la energía.

Estas nuevas incorporaciones, acercan posturas entre las viviendas pasivas y las de consumo de energía casi nulo (nZEB)

Debido a que la demanda de energía de calefacción ya es muy reducida en las casas pasivas, la demanda de agua caliente sanitaria y electricidad adquieren más importancia en la nueva evaluación del estándar.

El concepto de generación de energía primaria renovable, además de un ejemplo para los modelos de edificios de consumo de energía casi nulo (nZEB), convierte a las casas pasivas en un una solución atractiva para la transición energética. De esta forma, se ofrece al mercado una herramienta avanzada para certificar soluciones altamente eficientes con una generación importante de energía renovable.

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 Teniendo en cuenta este nuevo concepto, nacen 3 diferentes categorías de certificación dentro del estándar que tendrán en consideración, además de la demanda de energía primaria renovable, la posible producción de energía primaria renovable. Así, los nuevos edificios Passivhaus pertenecerán a una de las nuevas 3 categorías:

•Passivhaus Classic

•Passivhaus Plus

•Passivhaus Premium

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El estándar Passivhaus

El objetivo de cualquier diseño pasivo es maximizar las ganancias de calor y minimizar las pérdidas de energía del edificio en invierno y minimizar las ganancias y maximizar las pérdidas en verano. Para conseguir éste objetivo el estándar Passivhaus establece un límite en el gasto de energía, un requisito de confort térmico y tiene un catálogo de soluciones pasivas para cumplir las dos condiciones anteriores sin que suponga un sobrecoste en la obra que no sea asimilable.

El estándar Passivhaus se formuló oficialmente en 1988 por los profesores Bo Adamson (Suecia) y Wofgang Feist (Alemania). Dos años más tarde, se realizó el primer proyecto basado en él: cuatro casas pareadas en Darmstad-Kranichstein.

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El estándar Passivhaus se logra haciendo uso de 7 principios básicos:

  1. Alto Aislamiento térmico.

Se utilizan espesores que doblan e incluso triplican los utilizados tradicionalmente en España.

  1. Ventilación natural cruzada en verano.
  1. Control riguroso para evitar los puentes térmicos.

Los puentes térmicos son aquellos puntos en los que la envolvente de un edificio se debilita debido a un cambio en su composición o al encuentro de distintos planos o elementos constructivos.

Eliminando éstos puntos con un buen diseño y una muy buena ejecución de la obra se minimizan las pérdidas de energía.

  1. Control de las infiltraciones.

De forma que se pueda refrigerar/calefactar mediante un sistema de ventilación sin necesidad de recurrir a ningún otro sistema auxiliar.

  1. Ventilación mecánica con recuperación de calor.

El recuperador de calor recoge el calor que transporta el aire interior y lo transfiere al aire fresco de admisión, atemperado, previamente filtrado y en perfectas condiciones higiénicas.

  1. Gran calidad de los cerramientos practicables.

Las carpinterías son las zonas más débiles de la envolvente por lo que se deben usar ventanas y puertas de altas prestaciones.

  1. Control de las ganancias de radiación solar mediante elementos de sombreado.

El aprovechamiento de las ganancias de calor internas generadas por las personas, los electrodomésticos y las cargas de iluminación forman parte del balance energético del edificio. Del mismo modo, en los meses cálidos, la protección frente al exceso de radiación solar es imprescindible.

El estándar Passivhaus no establece un  sistema constructivo concreto. Lo que hace es establecer una serie de exigencias o limitaciones que hay que cumplir, sea cual sea el sistema constructivo empleado, que se deja a la elección del arquitecto proyectista. Esto hace que sea un sistema global, con muchas aplicaciones locales.

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Se resumen en las siguientes 4 EXIGENCIAS QUE CUMPLIR:

 

–   La demanda energética útil para calefacción no debe exceder 15 kWh/m2año.

Para aquellas zonas con temperaturas ambientes de diseño en invierno por encima de los 0ºC, un resultado de la prueba de estanqueidad de 1.0 h-1 suele ser suficiente para que la demanda energética de calefacción no exceda de los 15 kWh/m2año exigidos.

–   El consumo de energía primaria para todos los servicios de energía (calefacción, refrigeración, ACS, iluminación y electrodomésticos) no debe exceder de 120 kWh/m2año.

Teniendo en cuenta que los aparatos eléctricos de última generación son cada vez más eficientes, se puede entender éste valor de 120 kWh/m2año como poco exigente por lo que está en marcha un proceso para actualizarlo y definir un límite más restrictivo, del que hablaremos en próximas entradas al blog.

–   La envolvente térmica del edificio debe tener un resultado de la prueba de estanqueidad al aire según la norma EN 13829 no más de 0.6 renov/h.

–   La temperatura operativa del ambiente interior debe mantenerse dentro del rango especificado por la norma EN 15251. En invierno debe mantenerse por encima de 20ºC.

    EL ESTÁNDAR PASSIVHAUS EN CASO DE CLIMA CÁLIDO

 

Aunque el estándar Passivhaus nació en Alemania, es aplicable a otros países. En climas templados, como la del sur de España, la demanda de calefacción es más baja porque la radiación solar es mucho mayor. Por ello es necesario hacer una aproximación del estándar para cada zona climática.

El grupo de proyecto “Passive-On” reformuló el estándar passivhaus teniendo en cuenta todo lo mencionado anteriormente.   Se añadían las necesidades de confort en verano y refrigeración:

–  La demanda energética útil para refrigeración no debe exceder 15 kWh/m2año.

–   El consumo de energía primaria para todos los servicios de energía (calefacción, refrigeración, ACS, iluminación y electrodomésticos) no debe exceder de 120 kWh/m2año.

–   En verano, la temperatura operativa del ambiente interior, si se usa un sistema activo de refrigeración, puede estar por encima de los 26ºC.

La extensión del estándar passivhaus a los climas cálidos implica tener en cuenta el problema del sobrecalentamiento que no se considera importante para un clima centroeuropeo. El PHPP establece como aceptable un valor del 10% de posibilidad de calentamiento para seguir consiguiendo las condiciones de confort. Sin embargo, éste es un valor que el usuario del programa puede modificar, estableciendo así los niveles de confort o disconfort que somos capaces de aceptar con el fin de limitar el consumo y mejorar la eficiencia.

    EL ESTÁNDAR PASSIVHAUS PARA REHABILITACIÓN

 

En edificios existentes es más difícil cumplir los requisitos del estándar Passivhaus clásico. Por eso el Passive House Institute tiene una certificación especial para proyectos de rehabilitación, la EnerPHit, con la que se puede conseguir un ahorro de entre el 75 y el 90% después de realizar una intervención.

Los requisitos son:

–   La demanda energética útil para calefacción y refrigeración no debe exceder 25 kWh/m2año.

–   El consumo de energía primaria para todos los servicios de energía (calefacción, refrigeración, ACS, iluminación y electrodomésticos) no debe exceder de 120 kWh/m2año.

–   La envolvente térmica del edificio debe tener un resultado de la prueba de estanqueidad al aire óptimo de 0.6 h-1 y nunca superior a 1 h-1 (medido a 50Pa).

Henar Herrero

Bibliografía Básica:  Guía del Estándar  Passivhaus. Madrid,  2011

Ventajas de usar Design Builder

Nuestra intención con este blog es ir contando nuestra forma de trabajar y lo que es para nosotros esencial a la hora de llevar a cabo una arquitectura de calidad.

A continuación os presentamos las ventajas que tiene utilizar Design Builder como programa de simulación energética de los edificios que proyectamos en LAR Arquitectura, frente a los programas reconocidos por el Código Técnico de la Edificación: Lider, Calener y Herramienta Unificada (en adelante les llamaremos H.U.)

1 – DESIGN BUILDER NO ES SÓLO UNA HERRAMIENTA PARA COMPARAR

El objetivo de los programas tipo H.U. es comparar unos edificios con otros, estando todos dentro de unas mismas reglas de juego, marcadas por el Código Técnico. No le interesa realmente si el resultado de la simulación energética se corresponde con la realidad, sólo poder realizar un comparativo entre edificios.

2 – DESIGN BUILDER UTILIZA ARCHIVOS CLIMÁTICOS MÁS PRECISOS

Los programas tipo H.U. utilizan unos archivos climáticos que engloban y hacen una media del clima de varias provincias semejantes. Sin embargo, con D.B. se utiliza el archivo climático de la ciudad donde esté el edificio a simular. Se pueden descargar de la siguiente página del Departamento de energía de EEUU

http://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data3.cfm/region=6_europe_wmo_region_6/country=ESP/cname=Spain

3 – DESIGN BUILDER PERMITE HACER UN CÁLCULO PRECISO DE LA VENTILACIÓN NATURAL 

Uno de los puntos fuertes de de Design Builder es su módulo de “Ventilación natural calculada”, Disponible siempre que el archivo climático que estemos utilizando en la simulación energética contenga los datos de viento (sea un archivo tipo .Iwec). Lamentablemente, de momento, sólo están disponibles esos datos para Madrid, Barcelona, Sevilla y Santander.

Los programas tipo H.U. sólo puede simular con “ventilación natural programada” (Fijamos unas renovaciones/hora de aire exterior durante un período de tiempo). Sin embargo, si el archivo climático utilizado en la simulación contiene los datos de viento, D.B. puede simular con una “ventilación natural calculada”. Esto es fundamental para comprobar que la estrategia pasiva de ventilación natural cruzada funciona correctamente.

4 – DESIGN BUILDER PERMITE ESTABLECER LAS CONDICIONES QUE EL USUARIO QUIERE PARA SU VIVIENDA

Las temperaturas de consigna (la que ponemos en el termostato de los equipos de climatización) que utiliza la H.U. vienen definidas en una Guía del IDAE y en el nuevo documento del CTE-DB-HE:

En una vivienda, la temperatura de consigna de calefacción en invierno es 17ºC de 23h a 7h y de 20ºC de 8 a 23h. La temperatura de consigna de verano es de 27ºC de 24h a 7h y de 25ºC de 16h a 23h, quedando las horas centrales del día sin fijar.

Sin embargo, utilizando Design Builder, esas condiciones interiores las definimos nosotros en la pestaña de actividad, que es donde se rellena lo que el usuario quiere, lo que él considera su zona de confort.

¿Tiene sentido, por ejemplo, que en Andalucía, en verano, los programas H.U. consideren que no se puede encender el aire acondicionado a las 14h? Creemos que no. Sólo es entendible por tratarse de unas temperaturas de consigna medias para todo el territorio español.

5 – DESIGN BUILDER PERMITE TRABAJAR CON TEMPERATURAS OPERATIVAS

 Design Builder permite hacer simulaciones estableciendo como elemento de control la temperatura operativa y no sólo la temperatura del aire, con lo que el resultado de la simulación energética se acerca más a la realidad, ya que tiene en cuenta también el efecto de la temperatura radiante de los cerramientos.

6- PERMITE ESTABLECER LAS RENOVACIONES/HORA DE AIRE DE LA VIVIENDA

Los programas tipo H.U. utilizan por defecto un valor de 0.63 renovaciones/hora como tasa de infiltración de aire en viviendas. Al trabajar con Design Builder podemos definir las renovaciones/hora que tiene nuestra vivienda o el resultado n50 del Blower Door Test si se ha realizdo el ensayo, lo que siempre nos dará como resultado una simulación energética más acorde con la realidad.

Ya sabéis por entradas anteriores lo aficionados que somos en LAR Arquitectura a realizar Test de estanqueidad en nuestros edificios terminados.

Esperamos que os hayan servido estas claves y os animéis a probarlo.

Henar Herrero

software realizando un blower door test

Test de Estanqueidad (Blower Door Test)

El Blower Door Test (o test de estanqueidad al aire) sirve para medir la permeabilidad al aire de un edificio o partes de él, para identificar los orígenes de las fugas de aire e ir determinando si son efectivas las medidas correctoras que se van aplicando para reducir el paso incontrolado de aire en un edificio.

En este post vamos a contaros nuestra experiencia realizando estos ensayos, cuando es el momento oportuno para realizarlo y los pasos imprescindibles antes de llevarlo a cabo.

Se recomienda no hacer el test bajo condiciones meteorológicas extremas, como grandes vientos y grandes diferencias de temperatura, porque falsean el resultado. Además, es altamente recomendable realizar el ensayo, o al menos, el primero de ellos antes de terminar la ejecución de las obras, para que sea más fácil detectar los pasos de aire.

Antes del ensayo se realizó un estudio previo de la vivienda para comprobar el aislamiento de la envolvente térmica, el volumen interior neto de aire y los puntos débiles de la edificación.

 

Puerta del blower door test (Test de estanqueidad al aire)

Puerta del blower door test (Test de estanqueidad al aire)

Para la realización del test se instala el sistema BlowerDoor en una puerta o ventana exterior del edificio, que consiste en una membrana que sella el hueco completamente y que lleva incorporado un ventilador y las conexiones necesarias para poder manejarlo con un software. Para la realización del test el resto de las puertas y ventanas exteriores deben permanecer cerradas y todas las interiores abiertas. Sólo pueden estar cerradas las puertas de los armarios y se  permite el sellado de la campana de extracción de la cocina y de los sistemas de ventilación de los baños.

El ventilador va conectado a un ordenador con un software específico en el que hay que detallar el volumen interior, el área en planta y el área superficial del espacio a ensayar, así como los datos reales de temperatura interior y exterior a la hora de realizar el ensayo.

El volumen de aire interior del edificio se calcula basándose en los planos del proyecto de ejecución, midiendo las fachadas exteriores o con medidas más precisas sobre las áreas interiores. Se utiliza un porcentaje de error estimado del 2% en las medidas.

Cuanto mayor sea el volumen de aire interior de la vivienda más favorable es a la hora de realizar con éxito la prueba porque significa que, para una misma vivienda, se permite tener un mayor número de infiltraciones de aire. La normativa dice que hay que obviar el mobiliario que exista dentro de la vivienda si ésta se encuentra ya ocupada, es decir, no se puede restar su volumen del calculado según los planos del proyecto pero, sin embargo, sí que se podrían sacar los muebles de la vivienda para hacer los ensayos.

El ventilador extrae aire del interior del edificio al tiempo que el aire del exterior penetra a través de las infiltraciones de la envolvente.

Con el ventilador parado y sellado, el software comienza tomando 30 muestras de la presión exterior e interior para equilibrarse. Una vez equilibrado mide el volumen de aire que se necesita introducir o sacar de la vivienda para mantener la presión equivalente a un viento de grado 5 en la escala de Beaufort. Para calcular cada punto, toma 100 muestras y luego determina el punto medio de todos los medidos. El test tiene una duración entre 5 y 10 minutos, dependiendo del volumen interior de la vivienda y de lo que tarde el ventilador en estabilizarse.

Se toman medidas al principio con una diferencia de presión de 70 pascales entre el interior y el exterior hasta 20 pascales y hace una media con los valores obtenidos para calcular el valor a 50 pascales. Lo hace así y no lo mide directamente a 50 pascales porque podría ocurrir que hubiera algún problema justo a esa presión y diera como resultado un dato erróneo.

Conforme va bajando la diferencia de presión se van colocando unos anillos en el ventilador para reducir la sección e introducir o sacar menos caudal de aire en la vivienda y así ser más exacto en la medición.

Lo ideal es que mientras se están tomando los datos no haya ningún obstáculo delante ni detrás del ventilador ni haya circulación de personas cerca porque se corta el paso de aire, aunque sea durante un instante, el ventilador lo detecta y se detiene. Hace que se interrumpa el proceso y hay que empezar las mediciones de nuevo.

 

software realizando un blower door test

software realizando un blower door test

Las medidas tomadas se van reflejando en la pantalla del ordenador en una gráfica que muestra en el eje Y el caudal de aire que es necesario introducir o sacar de la vivienda en m3/h y en el eje X la diferencia de presión entre el exterior y el interior en Pascales.

Si el ensayo se está realizando con normalidad, los datos obtenidos irán formando una línea recta con pendiente descendente a medida que desciende la diferencia de presión. Un punto discordante dentro de esa recta puede significar que se ha producido un cambio de viento o un movimiento cerca del ventilador.

Después de llevar a cabo las reparaciones oportunas, sólo cuando ya se espera un resultado óptimo de la prueba se hacen los ensayos definitivos en presión y depresión, según la norma UNE 13829. Se tiene que cumplir el límite de n50 < 0’6 h-1 en ambos casos, aunque si se cumple sacando aire de la vivienda, se puede decir que cumple metiendo aire.

En futuras entradas, os contaremos todo lo que aprendimos y las conclusiones que obtuvimos al realizar este ensayo en Casa Zaranda y en las Casas del Carmen (Huelva).

 

Henar Herrero