HACIA UNA ARQUITECTURA PASSIVHAUS: ESTUDIO DEL CASO CONCRETO DE 51 VIVIENDAS EN EL POLÍGONO ZABALGANA VITORIA/GASTEIZ

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1 HACIA UNA ARQUITECTURA PASSIVHAUS: ESTUDIO DEL CASO CONCRETO DE 51 VIVIENDAS EN EL POLÍGONO ZABALGANA VITORIA/GASTEIZ WOLFG ANG B ER G ER, AR QUITEC TO, AR K IMO AMAR ANTE B AR AMB IO, AR QUITEC TO

2 Esquema 0. Condiciones de Partida: el Edificio 1. Estudio Líder y datos importantes a tener en cuenta 2. Introducción de datos en PHPP, resultados, comparativa con lider 3. El poder de decisión del clima y la importancia de unos buenos datos 4. Hacia el estándar Passivhaus, medidas concretas y su eficacia 5. Estrategia Passivhaus planteada para de instalaciones 6. Análisis técnico de los sobrecostes 7. Amortización económica 8. Conclusión 2

3 0. C ondiciones de Partida: el Edificio Fuente: VISESA Entorno Oeste + Norte Bloque de vivendas Sur +Este Residencial de baja densidad Calificación energética sobre 51 VPO de la parte sur sin edificios colindantes Superficie: aprox. 4200m2 (útil) Desviación del sur aprox. 12º Emplazamiento 3

4 0. C ondiciones de Partida: el Edificio Fuente: VISESA Estructura de hormigón con fachadas prefabricadas de hormigón Aislamiento continuo de 5cm de PU proyectado Fachada Sur - Obra Edificio muy compacto A/V = 0,33 Fachada Norte Patio interior 4

5 1. E s tudio Líder y datos importantes a tener en cuenta Fuente: VISESA Calculo de Lider/Calener es favorable porque solo se analiza la parte sur el edificio Faltan forjados exteriores (=PT) Falta Cajas de persianas (=PT) Detalle Lider Modelo Lider 5

6 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider ENVOLVENTE contabilizada en PHPP Envolvente contabilizado sotano - PHPP 6

7 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider ENVOLVENTE contabilizada en PHPP Envolvente contabilizado planta baja CON LOCALES- PHPP 7

8 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider ENVOLVENTE contabilizada en PHPP Envolvente contabilizado planta PHPP 8

9 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider ENVOLVENTE contabilizada en PHPP Envolvente contabilizado planta PHPP 9

10 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider ENVOLVENTE contabilizada en PHPP Envolvente contabilizado planta 7 - PHPP 10

11 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider Fuente: VISESA VENTANAS en PHPP se considera diferentes situaciones de sombramientos Factores de sombramiento en relacion al uso de ventanas - PHPP 11

12 2. Introducción de datos en PHPP, res ultados, comparativa con lider R ES ULTADO en PHPP Valores en relación a la superficie de referencia Superficie de referencia (envolvente térmico): 4261,3 m2 Usado: Calculo mes a mes Certificado Passivhaus: Cumple? 109 3,0 kwh/(m a) 15 kwh/(m a) no h-1 0,6 h-1 no 247 kwh/(m2a) 120 kwh/(m2a) no 161 kwh/(m2a) Ahorro por producción propio de solar fotovoltaica: - kwh/(m2a) Carga de calor - dem Potencia: W/m2 % kwh/(m2a) W/m2 sobre 26 C 15 kwh/(m2a) si Demanda de calefacción Test de presión y hermeticidad Energía Primaria Total ( ACS, Calefacción, Refrigeración, Energía Eletrica (Casa y otros): Energia Primaria de referencia (ACS, Calefacción, Electricidad de apoyo): Energia primaria Sobrecalentamiento verano: Demanda de refrigeración: Carga de frio - dem Potencia: 2 2 Certificado-Calener Calculo PHPP 12

13 3. C lima y la importancia de unos buenos datos VAR IAC IÓN DE C LIMA Temperaturas exteriores de diferentes fuentes Temperatura exterior Vitoria ºC Vitoria-CTE Meteonorm-1 Meteonorm-2 Estacion-Vitoria Vitoria-SWEC Mes 13

14 3. C lima y la importancia de unos buenos datos VAR IAC IÓN DE C LIMA Iradiación solar de diferentes fuentes Iradiación solar Vitoria kw/m² Vitoria-CTE Meteonorm-1 Meteonorm-2 Vitoria-SWEC Mes 14

15 3. C lima y la importancia de unos buenos datos VAR IAC IÓN DE C LIMA en PHPP Según diferentes bases de datos climaticos de lugar Vitoria/Gasteiz CTE Clima D1 (=Vitoria) ( ZonaD1.met ) en la base de datos de programas alternativas del CTE Vitoria.s wec (US-Departement of Energy) contiene aprox.temp.ext.como CTE pero diferentes radiaciones Base de datos de METEONOR M (Base de datos climaticos mundiales) Variante 1 (temp.ext.mas alta menos radiación solar) Variante 2 (temp.ext.mas baja mas radiación solar) Control de temperatura exterior con datos de estaciones meteorologicas 123 kwh/m² a 124 kwh/m² a 86 kwh/m² a 109 kwh/m² a 15

16 3. C lima y la importancia de unos buenos datos VAR IAC IÓN DE C LIMA en PHPP Elección de la base de datos de METEONOR M Variante 2 (temp.ext.mas baja mas radiación solar) 109 kwh/m² a 16

17 4. Datos iniciales Datos iniciales una vez analizado e ins ertado el proyecto orig inal: 109 kwh/m² a Valores en relación a la superficie de referencia Superficie de referencia (envolvente térmico): 4261,3 m2 Usado: Calculo mes a mes Certificado Passivhaus: Cumple? 109 3,0 kwh/(m a) 15 kwh/(m a) no h-1 0,6 h-1 no 247 kwh/(m2a) 120 kwh/(m2a) no 161 kwh/(m2a) Ahorro por producción propio de solar fotovoltaica: - kwh/(m2a) Carga de calor - dem Potencia: W/m2 % kwh/(m2a) W/m2 sobre 26 C 15 kwh/(m2a) si Demanda de calefacción Test de presión y hermeticidad Energía Primaria Total ( ACS, Calefacción, Refrigeración, Energía Eletrica (Casa y otros): Energia Primaria de referencia (ACS, Calefacción, Electricidad de apoyo): Energia primaria Sobrecalentamiento verano: Demanda de refrigeración: Carga de frio - dem Potencia:

18 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Apreciaciones s obre la compacidad del edificio S uma de s uperficies exteriores : A (paredes+puertas/ventanas+suelo+cubierta) = = 6385m² S uma de Volumen total: V (pb+p1-p3+p4-p6) =714*4,6m+3*828*3,0m+3*911*3,0= = 19040m³ => A/V = 0,33 m²/m³ => compacto (comparación unifamiliar 0,80-1,0 m²/m³) Cambios en la proporción A/V puedan mejorar el balance energetico: Gesto arquitectonico puerta grande al patio 109 kwh/m² a 18

19 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Apreciaciones s obre la orientación del edificio 109 kwh/m² a Se reduce 0 kwh/m² a El edificio está orientado desviado 12º hacia el OESTE Un giro a una orientación Norte S ur puro no repercute a la demanda energetica 19

20 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Apreciaciones s obre la orientación del edificio 113 kwh/m² a Se aumenta 4-5 kwh/m² a El edificio está orientado desviado 12º hacia el OESTE Un giro a una orientación Norte S ur puro no repercute en la demanda energetica Un giro de 72º hasta la orientación Es te-oes te aumenta la demanda energética a 4-5 kwh/m² a => no significante => Edificio compacto la influencia de orientación no es tan grande 20

21 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de las fachadas de las viviendas 105 kwh/m² a Se reduce 4 kwh/m² a 21

22 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de las fachadas de las viviendas 105 kwh/m² a Se reduce 4 kwh/m² a Fuente: VISESA 22

23 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de las cubiertas 105 kwh/m² a Se reduce 0 kwh/m² a => no s e contempla cambio de es pes or pues to que no s uponía una reducción s ig nificante, dado que los g ros ores del proyecto inicial eran ya buenos 23

24 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de las fachadas de pb 78 kwh/m² a Se reduce 27 kwh/m² a 24

25 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de las fachadas de pb 78 kwh/m² a Se reduce 27 kwh/m² a Envolvente contabilizado planta baja CON LOCALES- PHPP 25

26 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de s uperfícies en contacto con el terreno y s oleras 69 kwh/m² a Se reduce 9 kwh/m² a 26

27 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ais lamiento térmico Ais lamiento de s uperfícies en contacto con el terreno y s oleras 69 kwh/m² a Se reduce 9 kwh/m² a 27

28 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia R educción de los puentes térmicos introducidos 65 kwh/m² a Se reduce 4 kwh/m² a Se ha limitado el estudio de los puentes térmicos a la inclusión de 3 puntos, de los que vamos ahora a estudiar la mejora que supone su eliminación. Para ello se dejará a 0 el valor de la casilla correspondiente del cuadro de superfícies, zona puentes térmicos. 28

29 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia R educción de los puentes térmicos introducidos 65 kwh/m² a Se reduce 4 kwh/m² a ﾺ Seccion contructiva Fuente: VISESA 29

30 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas Mejora de la calidad de las ventanas 50 kwh/m² a Se reduce 15 kwh/m² a 30

31 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas Mejora de la calidad de las ventanas 50 kwh/m² a Se reduce 15 kwh/m² a Fuente: PassivHaus Institut, Darmstadt, alemania. Dr. W. Feist. 31

32 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas Pos ición de las ventanas 48 kwh/m² a Se reduce 1,5 kwh/m² a Se propone mover las ventanas hacia el exterior y reducir mochetas laterales y superiores exteriores 32

33 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas Pos ición de las ventanas 48 kwh/m² a Se reduce 1,5 kwh/m² a Se propone mover las ventanas hacia el exterior y reducir mochetas laterales y superiores exteriores 33

34 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas R edimens ionar el tamaño de las ventanas s eg ún s ea s u orientación 44,5 kwh/m² a Se reduce 3,8 kwh/m² a Se propone aumentar el tamaño de ventanas orientadas a sur y este en todas las plantas. Norte y Oeste se mantiene en su tamaño. En este caso se ha mantenido siempre altura de la ventana y se ha trabajado sobre la anchura de las mismas. Además se dobla la superficie de ventanas orientadas a sur en planta baja (posibles locales). 34

35 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventanas R edimens ionar tamaño de ventanas s eg ún s ea s u orientación 44,5 kwh/m² a Se reduce 3,8 kwh/m² a Se propone aumentar el tamaño de ventanas orientadas a sur y este en todas las plantas. Norte y Oeste se mantiene en su tamaño. En este caso se ha mantenido siempre altura de la ventana y se ha trabajado sobre la anchura de las mismas. Además se dobla la superficie de ventanas orientadas a sur en planta baja (posibles locales). 35

36 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Puertas de entrada de alta calidad 44,1 kwh/m² a Se reduce 0,4 kwh/m² a Existen varias puertas de entrada atravesando la envolvente térmica. El cambio de las puertas a puertas con mejores pretaciones baja la demanda energética. 36

37 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventilación controlada con recuperación de calor 25 kwh/m² a C olocación de recuperación de calor Se reduce 19 kwh/m² a Se propone la instalación de un sistema individual por vivienda en el cual el usuario tendrá todas las posibilidades de dimensionar la ventilación. En el CTE (DB-HS) están contempladas mayores renovaciones de aire que en el estándar Passivhaus. La diferencia es aprox. Un 24% mayor que el estándar Passivhaus. La base de cálculo es una ventilación máxima de 24h como exige el CTE. S e coloca un recuperador con una eficiencia s uperior al 80% Fuente: Wildmann 37

38 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventilación controlada con recuperación de calor 23 kwh/m² a C ontrol automatizado de la Ventilación Se reduce 1,5 kwh/m² a Se cambia en el cálculo la forma de ventilación en un sistema autocontrolado por el usuario que programa, y por tanto redimensiona, el caudal de impulsión según la hora del día: 38

39 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventilación controlada con recuperación de calor 22 kwh/m² a Ventilación con demanda s eg ún Pas s ivhaus Se reduce 1,5 kwh/m² a Se cambian las bases de calculo de CTE a bases de estándar Passivhaus con la instalación de una campaña recirculación con filtro de carbon 39

40 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Ventilación controlada con recuperación de calor 22 kwh/m² a Ventilacion con demanda de Pas s ivhaus Se reduce 1,5 kwh/m² a Se cambian las bases de calculo de CTE a bases de estandar Passivhaus por instalación de una campaña recirculación con filtro de carbono 40

41 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Mejorar la Hermetecidad del edificio 15 kwh/m² a Se reduce 7 kwh/m² a Varias pruebas realizadas en el edificio actual certifican una estanqueidad baja de n50=3,0/h Se propone la mejor ejecucción de instalaciones de puertas y ventanas, cierre hermetico de parametros exteriores, etc. Para conseguir el resultado del test Blower Door (presuración a 50 pascal) es necesario bajar hasta n50= 0,6 /h 41

42 4. Hacia el es tándar Pas s ivhaus, medidas concretas y s u eficacia Mejorar la Hermetecidad del edificio 15 kwh/m² a Se reduce 7 kwh/m² a Varias pruebas realizadas en el edificio actual certifican una estanqueidad baja de n50=3,0/h Se propone la mejor ejecucción de instalaciones de puertas y ventanas, cierre hermetico de parametros exteriores, etc. Para conseguir el resultado del test Blower Door (presuración a 50 pascal) es necesario bajar hasta n50= 0,6 /h Fuente: Berger 42

43 5. Es trateg ias Pas s ivhaus de ins talaciones planteada? Se ha conseguido la reducción de la demanda de calefacción hasta 15 kw/m² a. Pero el consumo total de Energia Primaria está por encima del limite que pauta el estándar Passivhaus, limitado a 120 kw/m² a. La mejora de la distribución de las instalaciones, un mejor aislamiento de las tuberías y cableado y un mejor aprovechamiento de los aparatos electricos, más eficientes, pueden ser estrategias adecuadas para bajar el consumo al límite requerido. Valores en relación a la superficie de referencia Superficie de referencia (envolvente térmico): 4261,3 m2 Usado: Calculo mes a mes Certificado Passivhaus: Cumple? 15 0,6 kwh/(m a) 15 kwh/(m a) si h-1 0,6 h-1 si 142 kwh/(m2a) 120 kwh/(m2a) no 56 kwh/(m2a) Ahorro por producción propio de solar fotovoltaica: - kwh/(m2a) Carga de calor - dem Potencia: W/m2 % kwh/(m2a) W/m2 sobre 26 C 15 kwh/(m2a) si Demanda de calefacción Test de presión y hermeticidad Energía Primaria Total ( ACS, Calefacción, Refrigeración, Energía Eletrica (Casa y otros): Energia Primaria de referencia (ACS, Calefacción, Electricidad de apoyo): Energia primaria Sobrecalentamiento verano: Demanda de refrigeración: Carga de frio - dem Potencia:

44 6. Anális is de s obrecos tes Ais lamiento térmico S obrecos te del ais lamiento de fachadas de viviendas Aislamiento de Ubicación Grosor [cm] Fachada hormigón 7 prefabricado p1-p6 4 Fachada sandwich 8 p1-p6 2 Fachada ladrillo 9 tendederos p1-p6 6 Fachada ladrillo hormigón p1-p Fachada persiana 4 Pared mochetas 19 entreventana 6 2 Forjado p4-ext. 6 proyecto PASSIVHAUS Material Superficie aplicado /ud (total) 1469 Lana roca 5, Lana roca 5, Lana roca 6, Lana roca Lana roca 5,59 5, Lana roca PU-Proyec 6,88 15, Sobrecoste 44

45 6. Anális is de s obrecos tes Ais lamiento térmico S obrecos te del ais lamiento de fachadas de planta baja Aislamiento de Forjado p6-p7 (trastero) Fachada ext. sep hormigón pb Fachada ext. sep hormigón pb Fachada ladrillo ext. pb Fachada ladrillo ext. pb Fachada ladrillo int. pb Fachada ladrillo int. pb proyecto PASSIVHAUS PU-Proyec 6, Trasdosado 31, Lana roca 5, Trasdosado 31, Lana roca 6, Trasdosado 31, Lana roca 6, Sobrecoste 45

46 6. Anális is de s obrecos tes Ais lamiento térmico S obrecos te del ais lamiento de las s uperfícies en contacto con el terreno y s oleras 3 6 Aislamiento de Forjado pb-sot Foso ascenor -sot 8 5 proyecto PASSIVHAUS 1652 PU-Proyec 15, Poldros 18, proyecto PASSIVHAUS Total de inversion aislamientos fachadas Repercursion por vivienda Sobrecoste 46

47 6. Anális is de s obrecos tes Fuente: Schöck Puente térmicos S obrecos te de reducción de puentes térmicos Aislamiento de proyecto PASSIVHAUS Material Cambio Superficie aplicado Intro Pieza especial para 205 Schöck-ISO balcón Ubicación Balcones canto forjado interior exterior Base pared ladrillo Intro. Pieza hormigón celular en base del trastero en cubierta Encuentro Caja de Intro. Aislante caja de ventana persiana y mal exterior registrable por debajo aislamiento continuidad pared-aislventana /ud 30 (total) Poldros 3,98 151, Caja de persiana Total de inversion en eliminacion puente térmico Sobrecoste 47

48 6. Anális is de s obrecos tes Ventanas C ambio de C ris tal, Marco y mejora de ins talación Ubicación Ventanas norte Ventanas Este Ventanas Sur Ventanas Oeste Valor Valor Valor Valor proyecto PASSIVHAUS Material Cambio cristal Superficie aplicado g = 0,55%, U= 0,60 W/m²K 179 Gaulhofer g = 0,55%, U= 0,60 W/m²K 117 Gaulhofer g = 0,55%, U= 0,60 W/m²K 382 Gaulhofer g = 0,55%, U= 0,60 W/m²K 114 Gaulhofer /m² (total) Total de inversion en cristal Ubicación Ventanas norte Ventanas Este Ventanas Sur Ventanas Oeste Cambio marco U= 0,75 W/m²K U= 0,75 W/m²K U= 0,75 W/m²K U= 0,75 W/m²K proyecto PASSIVHAUS Material Superficie aplicado 179 Maco ph 117 Madera 382 Madera 114 Madera /m² (total) Total de inversion en marco passivhaus Ubicación Ventanas norte Ventanas Este Ventanas Sur Ventanas Oeste Mejorar valor ψ ψ= 0,01 W/m ψ= 0,01 W/m ψ= 0,01 W/m ψ= 0,01 W/m proyecto PASSIVHAUS Material Superficie aplicado 590 cinta+ais. 161 Madera 0 Madera 47 Madera /m² Total de inversion en marco passivhaus (total) Sobrecoste 48

49 6. Anális is de s obrecos tes Ventanas C ambio de aumento de dimens iones y puerta de entrada Sobrecoste 49

50 6. Anális is de s obrecos tes Ventilación Ins talación de ventilación controlada individual Ubicación Recuperador Sistema de impulsión ventilacion cada vivienda cada vivienda Rejillas de impulsion Silenciador sistema de control campana recirculación resistencia aire/agua cada vivienda cada vivienda cada vivienda cada vivienda cada vivienda proyecto PASSIVHAUS Material ud/ ml aplicado /m² o /ud 51 Maico Tubo 27,92 galv.250mm 8 (total) , Rejilla regulable 125mm autocontrol miele 150,00 150,00 300, maico 700, Total de inversion en ventilación controldada Sobrecoste 50

51 6. Anális is de s obrecos tes Hermeticidad Hermeticidad y tes t B lower Door Sobrecoste 51

52 6. Anális is de s obrecos tes C alefacción Ahorro de s is tema de calefacción Ubicación caldera Calefacción proyecto PASSIVHAUS Material calefacción ud/ ml aplicado reduccion a 1 caldera para ACS -1 test instalacion por vivienda -51 test /m² o /ud (total) Total de ahorro por sistema de calefacción Repercursion por vivienda Sobrecoste 52

53 6. Anális is de s obrecos tes R es umen total de invers ión Sobrecoste 53

54 7. Amortización Amortización total Comparación de 2 tipos de calefacción: Caldera de Gas <=>Resistencia eléctrica con el sistema de ventilación Precio por kwh Gas es mucho más bajo que de la Electricidad Se reflejan también los aumentos de coste de la energía anualmente, la inflación y los intereses 54

55 7. Amortización Amortización: valoración total 55

56 7. Amortización Amortización: valoración total Según una primera estimación la inversión se amortizará en aprox. 22 años 56

57 8. C onclus ión Merece la pena ver la cosa con lupa... 57

58 Gracias por su atención y por su tiempo WOLFGANG BERGER arquitecto AMARANTE BARAMBIO arquitecto abarambio@coac.net