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Proyecto StepUP: cómo reducir el impacto de los edificios a cero emisiones
SOSTENIBILIDAD Y EFICIENCIA ENERGÉTICA
INNOVACIÓN TECNOLÓGICA PARA AVANZAR HACIA LA DESCARBONIZACIÓN DE EDIFICIOS
� Anna Batallé Investigadora de la Unidad de Desarrollo de Producto de Eurecat y coordinadora del proyecto StepUP La descarbonización de los edificios existentes es uno de los grandes desafíos que la Unión Europea ha fijado para 2050, y que queda recogido en la iniciativa ‘Renovation Wave’ lanzada recientemente. Se trata de un objetivo que solo será efectivo si se desarrollan tecnologías rentables y soluciones integrales para la renovación energética del parque construido. En esta línea, el centro tecnológico Eurecat participa en el proyecto europeo StepUP, que desarrolla soluciones y tecnologías asequibles destinadas a transformar el mercado de la renovación energética y a hacer de la descarbonización de edificios existentes una inversión fiable, atractiva y sostenible.
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ara ello, se ha desarrollado una tecnología que se retroalimenta con las opiniones de los ocupantes y promueve un enfoque iterativo de la renovación energética, basado en datos reales y simulados. La finalidad es minimizar los problemas de rendimiento, reducir las barreras financieras y optimizar las inversiones. StepUP ofrecerá una oportunidad real para reducir el impacto de los edificios a cero emisiones, mediante una solución de renovación integral no intrusiva, rápida y fiable que minimizará la duración de las obras y el riesgo de errores de instalación. Las soluciones desarrolladas en el proyecto se aplicarán a tres tipologías de edificios, que abarcan bloques de apartamentos residenciales plurifamiliares, equipamientos públicos y oficinas privadas. De los tres pilotos que se realizarán, dos se implementarán sobre casos reales y uno, las oficinas privadas, será un piloto virtual. El piloto para verificar la metodología en un equipamiento público se realizará en una escuela en Budapest. Por su parte, el piloto de tipología residencial, liderado por ACR Grupo, tendrá lugar en Pamplona y consistirá en la rehabilitación de un edificio aislado de diez plantas, con cuarenta viviendas, construido en los años 70. La intervención se desarrollará sobre una superficie de fachada de 2.500 m2. El edificio actual está compuesto por una estructura de hormigón con fachada de doble hoja de ladrillo sin aislamiento y carpintería de madera con vidrio simple. El sistema de calefacción centralizado consiste en una caldera de gas con radiadores que distribuyen el calor a cada vivienda. Debido a estas propiedades constructivas, la calificación energética del edificio es bastante deficiente (entre E y F) en función de las características de cada vivienda. Los residentes también han identificado varios problemas debido a la configuración del edificio, entre los que destacan un bajo confort térmico, una baja estanqueidad al aire y altos valores de consumo energético.
Un plan basado en necesidades reales
Para cada uno de los pilotos, se realizará un plan de rehabilitación basado en las necesidades reales, requerimientos y prioridades de los ocupantes y pro-
Estado actual y estado tras la reforma del edificio piloto de tipología residencial, construido en los años 70 en Pamplona.
pietarios. El plan se aplicará durante la fase de diseño y renovación para validar la metodología implementada y demostrar la interoperabilidad de las tecnologías, mientras se recogen datos continuos del comportamiento mejorado del edificio. Basadas en componentes industrializados tipo Plug&Play o P&P (colocar, conectar y usar), las tecnologías de StepUP reducirán el tiempo de instalación, con la finalidad de minimizar los inconvenientes para los ocupantes del edificio que generalmente implican las renovaciones y facilitan mantener el edificio operativo. El proyecto también aborda el desarrollo de soluciones de inteligencia de datos para la toma de decisiones sólidas en la etapa de diseño y monitorizar el comportamiento del edificio después de la implementación. Además, promueve nuevos modelos de financiación para intervenciones que buscan la optimización de la energía, la mejora del confort y la amortización de los costes a lo largo de la vida útil del edificio. Entre las nuevas tecnologías de renovación, figura una nueva fachada ventilada P&P Envelope que integra ventanas y contempla espacios para las instalaciones de los nuevos sistemas de acondicionamiento del edificio que permiten la flexibilización del consumo energético. La estructura está formada por un armazón de acero conformado en frío que soporta paneles sándwich de lana mineral. La capa exterior de la fachada ventilada puede responder a una amplia gama de acabados, facilitando la personalización de la intervención y aportando una mejora estética al edificio. La peculiaridad del nuevo sistema constructivo es que se configura en módulos prefabricados que pueden variar tanto en altura como en anchura para ajustarse a las diferentes configuraciones de fachada existentes y adaptarse a las limitaciones de transporte de la fábrica a la obra. Esta dimensionalidad también es relevante para facilitar la posterior instalación de los paneles en el edificio. En conjunto, el proyecto StepUP está formado por un consorcio de nueve socios de siete países europeos, entre los que se encuentran dos instituciones de transferencia de tecnología (Eurecat y Unismart), seis empresas industriales (IES y IES R&D, Manni Group, Suntherm, ABUD y Energinvest) y dos propietarios y contratistas (ACR y la municipalidad del distrito 18th de Budapest).
La peculiaridad del nuevo sistema constructivo es que se configura en módulos prefabricados que pueden variar tanto en altura como en anchura.
PROYECTO SINGULAR
UNA PIONERA MÁQUINA ENERGÉTICA CONCEBIDA PARA PROPORCIONAR BIENESTAR
La Residencia de Ancianos de Camarzana de Tera (Zamora) es el primer edificio hospitalario-geriátrico certificado Passivhaus (Passivhaus Clasic) y uno de los primeros quince del mundo en conseguirlo. Diseñada por el estudio de Javier de Antón Freile, CSO Arquitectura, la edificación se concibe como una máquina energética, un edificio pasivo donde el consumo es cero y que produce más energía de la que consume, derivando la energía sobrante al edificio antiguo que compone el conjunto.
El proyecto responde a la necesidad de ampliar una residencia de ancianos realizada por CSO Arquitectura en 2005, ubicada en Camarzana de Tera, un pequeño pueblo de menos de 1.000 habitantes en Zamora. El nuevo edificio ha conseguido ser el primero hospitalario-geriátrico certificado Passivhaus de España, y uno de los primeros quince del mundo, además de resultar nominado como finalista en los premios FAD de Arquitectura e Interiorismo 2020, concedidos por la Asociación ArquinFAD del Fomento de las Artes y del Diseño (FAD). El diálogo entre el entorno de la intervención con la residencia existente fue la primera premisa que se debía cumplir en el proyecto y el elemento generador de la mayoría de las directrices que lo configuran. Así, como explican desde CSO Arquitectura, “el edificio funciona a modo de zócalo de la residencia antigua,
semienterrado, con una serie de patios asociados a los usos del edificio. Estos patios se abren y dialogan con la residencia inicial, de tal forma que el edificio desaparece fundiéndose con el jardín”.
Edificio inicial
En primer lugar se tuvo en cuenta el suelo existente, un solar largo y estrecho, contenido entre dos vías de desigual importancia, encajonado entre otros de similares características; en segundo lugar, la fragmentación del paisaje circundante, en bandas paralelas de cultivos de distintas longitudes, anchuras, espesores y texturas; y en tercer lugar, el programa: una residencia de ancianos, con un carácter especial debido a su localización, ya que los futuros residentes están habituados a un contacto muy directo con un entorno rural. Todos estos factores dieron pie a la concepción global de la actuación, que es una reconfiguración del suelo existente, “por tanto debería hablarse en términos de nuevo suelo y no de edificio”, según el estudio madrileño. De manera que, mediante la manipulación de la superficie existente, de forma premeditada, se dota al suelo de un nuevo significado acorde a las necesidades demandadas. “Es, por tanto, la actuación un suelo vivo que responde de manera activa a los distintos parámetros que se le aplican”, añaden. En primer lugar aparece la necesidad de la tercera dimensión, que se introduce mediante el corte longitudinal de la superficie en bandas longitudinales y su posterior estiramiento en sentido vertical. El nuevo suelo parece esconder, bajo dos largas bandas, las dos grandes necesidades del programa: la zona de estancia privada o zona de noche y la zona de estancia común o zona de día. En el inicio y en el final de las bandas, así como en las zonas donde hay cambios de cota, la superficie se vuelve diagonal, marcando de forma suave los cambios de cota mencionados porque la nueva redefinición del suelo se entiende de forma topológica, evitando los obstáculos o las interrupciones: “El nuevo suelo surge y se funde en sí mismo; y las diferencias de movimiento entre bandas se asemejan a las diferencias que aparecen cuando plegamos los dedos de nuestras manos”, apuntan desde CSO Arquitectura. Para terminar de definir la nueva superficie, desde el estudio subrayan que hay que hablar de textura: “La textura aplicada aparece de la voluntad de convertir el nuevo suelo en una especie de nuevo campo de cultivo, con su propia vegetación incorporada. Este aspecto se pudo desarrollar gracias al sistema ecológico TF de Intemper. Dicha vegetación (plantas tapizantes de la zona) se distribuye por la superficie en una trama de píxeles, que recuerdan ligeramente las fotos aéreas de la zona, divididas en pequeños fragmentos de vida vegetal de diversos colores”.
Axonometría.
Esquema elementos activos.
Uno de los temas fundamentales fue desde el principio conseguir la máxima superficie de suelo vegetal. Esto se consiguió mediante la operación de estirado del suelo, aumentando así la superficie vegetal existente, que solo ocupaba anteriormente la proyección horizontal. Y mediante la densidad de pixelación vegetal, que ha buscado al máximo optimizar la aparición de vegetación entre recorridos y zonas de estancia.
Esquema elementos pasivos.
Ficha técnica
Proyecto: Residencia de Ancianos Passivhaus
Arquitectos: CSO Arquitectura (www.csoarquitectura.com)
Ubicación: C/ Carretera, 127. Camarzana de Tera (Zamora)
Año: 2019
Superficie construida: 820,60 m2
Arquitecto a cargo: Javier de Antón Freile
Colaboradores: José Miguel Asencio, June García, Artur Rodrígues, Nestor Candela
Arquitecto técnico: Javier Vega de Paz
Cálculo de estructura y consultor passivhaus: Fernando San Hipólito
Constructora: Construcciones P. Sánchez Rodríguez, S.L.
Prefabricación en madera: Arquima
Fotografías: David Frutos
Se trata de un edificio pasivo donde el consumo es cero y que produce más energía de la que consume, derivando la energía sobrante al edificio antiguo. El proyecto ha buscado al máximo optimizar la aparición de vegetación entre recorridos y zonas de estancia.
Los espacios que surgen de las operaciones en el suelo se protegen del exterior, y a su vez lo acogen, mediante un cerramiento de carácter vertical, que explicita la tensión generada por el estiramiento de la superficie. A su vez, se le dota de un carácter estriado similar a los cortes del terreno que aparecen en el paisaje al otro lado de la carretera. Dicha similitud se acentúa con el tipo de acabado que se le ha dado a estos paramentos, un tratamiento de óxidos diluidos que reaccionan con el enfoscado de base, tintándolo en los colores y tonos terrosos de la zona. Como se puede apreciar, el nuevo suelo es en sí mismo un elemento ecológico, que se aprovecha de todas las ventajas del sistema utilizado, tales como el excelente comportamiento térmico de las cubiertas vegetales: “La superficie aparece jalonada por una arboleda de elementos metálicos, destinados a albergar paneles solares, que recuerdan a los trozos de papel de aluminio que los paisanos colocan en sus cultivos para ahuyentar a los pájaros. De noche dicha arboleda se transforma en un enigmático campo de luces y reflejos metálicos que sorprenden al observador”, explican desde el estudio de arquitectura. El programa se distribuye en tres bandas programáticas atadas por un pasillo longitudinal, todas ellas orientadas a sur. La primera banda es la que acoge funciones de día y tiene adosado un invernadero en la cristalera norte, que sirve, por un lado, para mejorar las condiciones térmicas, y por otro, como zona de cultivo de hortalizas para los residentes. Las dos bandas restantes están compuestas por dormitorios, orientados a sur igualmente, disponiendo de una terraza propia con salida al patio común. Cabe destacar que el edificio se construyó mediante un sistema de entramado ligero de abeto prefabricado KVH C24, elaborado inicialmente en un taller de Barcelona para ser trasladado posteriormente en camiones a Zamora y montarse en obra durante una semana, consiguiendo ahorrar costes y tiempo, así como mejorar el comportamiento térmico y disminuir la huella ecológica.
Consumo cero
El edificio se ha constituido como una máquina energética, un edificio pasivo donde el consumo es cero y que produce más energía de la que consume, derivando la energía sobrante al edificio antiguo. La residencia dispone de un equipo de aerotermia (para climatización y ACS) de 23 kW de capacidad para calefacción y 20 kW para refrigeración y un COP de 3,65 (con temperatura de impulsión del agua de 30-35ºC (suelo radiante) y una temperatura exterior entre 4 y 6 ºC, se obtiene un COP entre 3,60 y 4,40 de ratio; siendo el COP obtenido por la instalación de este proyecto de 3,65). El equipo de aerotermia está previsto para la climatización de todas las estancias de la residencia gracias al suelo radiante-refrescante. Se obtiene un ahorro energético energético considerable en el suelo radiante respecto a caldera de gas o gasóleo (entorno al 50-58%), teniendo unas bajas emisiones de CO2. Por otra parte, el edificio cuenta con tres unidades de ventilación mecánica con recuperación de calor con una eficiencia del 90%. Gracias a la hermeticidad al aire del propio edificio, se consigue un aire limpio para los residentes, gracias a los filtros de los recuperadores de calor, y una eficiencia del 90% en la renovación del aire. Junto a estos sistemas, se han situado cuatro placas solares térmicas con una superficie total de captación de 10 m2, aportando un 26% del total para ACS. Además, se han situado 66 placas solares fotovoltaicas, con un autoconsumo previsto de 17,820 kwp.
Estrategias pasivas
El edificio cuenta con diferentes estrategias pasivas, con las que se consigue una demanda energética muy baja: • El edificio cumple con los estándares de hermeticidad del estándar Passivhaus, con un resultado en el ensayo de presión n50 de 0,6 1/h. Para conseguirlo se ha dispuesto de una barrera estanca continua a través de toda la envolvente para evitar infiltraciones de aire.
El edificio cuenta con diferentes estrategias pasivas, con las que se consigue una demanda energética muy baja.
La madera y la luz, a través de grandes cristaleras a sur, son protagonistas.
Características medioambientales
• Cubierta ajardinada. El proyecto está dotado de una cubierta invertida con una superficie vegetal ligera que precisa un mantenimiento mínimo, y que permite crear este cerramiento ajardinado que cubre todo lo construido, a la vez que mejora claramente el rendimiento energético del edificio, aumentando su aislamiento y mejorando las condiciones de humedad. • Paneles solares. Sobre el tapiz verde de la cubierta se disponen, de forma aleatoria, una serie de paneles solares fotovoltaicos para la producción de energía eléctrica (hasta 5kw/h). Su disposición y diseño recuerdan los árboles que, de forma dispersa, salpican los campos de los alrededores. • Reciclaje de pluviales. Toda el agua de lluvia que cae sobre las cubiertas se recoge en unos depósitos con la posibilidad de ser reutilizada. • Orientación-ventilación. Se ha estudiado el tipo de hueco en función de las orientaciones del edificio. También se consigue una ventilación cruzada este-oeste.
Cada una de las habitaciones está concebida como un pequeño “hogar”, difiriendo de los grandes espacios fríos “hospitales” comunes en este tipo de edificios. El proyecto resultó nominado como finalista en los premios FAD de Arquitectura e Interiorismo 2020, concedidos por la Asociación ArquinFAD del Fomento de las Artes y del Diseño (FAD).
• Sobreaislamiento tanto en cubierta, fachada como solera. Ucubierta=0,125 W/m2K; Ufachada=0,195 W/m2K; Usolera=0,18 W/m2K • Cubierta ajardinada extensiva en todo el edificio con plantas crasas. • Carpinterías con doble cámara y vidrio triple en todo el edificio, orientando todos los huecos a sur a excepción de una cristalera a norte, atemperada por un invernadero (U=0,90 W/m2K). • Invernadero en la zona del salón-comedor, donde se permite la ventilación cruzada en verano, y la captación de calor en invierno. • Control solar mediante porches, que evitan la entrada de sol en verano y lo permiten en invierno. • Reutilización de agua de lluvia, mediante la captación del agua de lluvia de la cubierta, para su posterior almacenaje y utilización como agua de riego. El edificio ha sido elegido para albergar el piloto del Proyecto I+D+i Sisgener (coordinado por Ideas Tx Ingenieria S.L., Ciemat, Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas, Centro Tecnológico Cartif, New-Ener Nueva Energía S.L., Biomasa y Madera de Zamora y financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación y Universidades), consistente en un gestor de sistema de gestión energética de bajo coste que establece de forma optimizada la gestión de la generación (sistemas convencionales y renovables) y los consumos (calefacción/refrigeración, iluminación, energía solar, etc.), implantando nuevas técnicas predictivas sobre modelos dinámicos simplificados y facilitando las tareas de mantenimiento preventivo. Gracias a todos estos sistemas, y calculado por el certificador Passivhaus, se dejan de emitir 8.652 kg de CO2 al año.
Medicalización del edificio
Uno de los objetivos iniciales del proyecto era la medicalización de la arquitectura para que ayudara en el bienestar diario de los usuarios. Es por ello que se atiende a dos ejes de actuación en el proyecto: • Por un lado, el diseño, con el que se desarrolla una unidad de convivencia. Estas unidades de convivencia pretenden realizar edificios donde exista un número limitado de habitaciones, donde cada una de ellas sea un pequeño “hogar”, que difieren de los grandes espacios fríos “hospitales”, comunes en este tipo de edificios. El objetivo es que los residentes se sientan en su propia casa (con la posibilidad de traerse sus propios muebles), utilizando la madera y la luz a través de grandes cristaleras a sur, introduciendo la naturaleza de los patios al interior mediante transparencias. • Por otro, la instalación de ventilación mecánica con recuperadores de calor, junto con los filtros y la hermeticidad del edificio, a la vez que una mejora energética permiten obtener una calidad del aire óptima para este tipo de edificios, evitando alergias respiratorias a los usuarios.
