Algunas oficinas de estudios energéticos podrían verse tentadas a decir que se trata de la cuadratura del círculo.
Maxime Jaymond, director de las oficinas de estudios New Energie Concept & Carbone, asumió el desafío, incluso para las configuraciones más complejas, como las de las zonas de ruido elevadas (BR2 y BR3), y ha enriquecido esta publicación con sus simulaciones.
Figura 1: la cuadratura del círculo…
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¿Por qué es complejo cumplir con la RE2020 en viviendas colectivas en la costa sureste?
Con la RE2020, las restricciones se han multiplicado considerablemente desde la RT2012[ii]. Anteriormente, las viviendas colectivas nuevas debían cumplir principalmente tres grandes requisitos:
- El Bbio, necesidad bioclimática del edificio, tenía como objetivo fomentar un diseño exigente sobre la envolvente del edificio, y más específicamente sobre un aislamiento eficiente para la temporada de invierno. Así, aunque el cálculo consideraba las necesidades de climatización, estas solo se realizaban en las configuraciones donde era necesaria (por ejemplo, zonas muy ruidosas).
- El Cep, indicador del consumo de energía primaria[iii], regulaba el consumo de los sistemas térmicos del edificio.
- La Tic, temperatura interior convencional, tenía la intención de promover un edificio resiliente en términos de confort de verano.
Figura 2: viviendas colectivas, Fuente Pardinan/Pixabay
Actualmente, los indicadores se han enriquecido y complejizado a la vez:
- El Bbio, hasta ahora centrado en el invierno, integra sistemáticamente las necesidades de refrigeración del edificio, ya esté climatizado o no. Se trata, por lo tanto, de diseñar una envolvente capaz de limitar el uso del aire acondicionado en verano.
- El Cep se mantiene y se le añade un criterio complementario, el Cepn,r. Aquí solo se tiene en cuenta la parte no renovable del consumo de energía, con el objetivo de fomentar el uso de energías renovables mientras se limita su uso a los consumos internos del edificio. El Cepn,r también limita el uso de energías altamente emisoras de CO2 (fósiles) o con fuertes restricciones sobre las fuentes de energía primaria (electricidad).
- Los grados-hora reemplazan a la Tic. Este nuevo indicador, que presentamos en otro artículo, tiene como objetivo limitar el número de horas de sobrecalentamiento en verano. En el caso de las viviendas colectivas, el análisis de los grados-hora se diferencia entre viviendas atravesantes y no atravesantes; cada uno de estos valores debe cumplir con los requisitos normativos.
Así, ahora hay cinco grandes valores que deben respetarse, relacionados con la energía y el confort de verano, siempre que se quiera construir un edificio de viviendas colectivas:
- Bbio
- Cep
- Cepn,r
- GH – zona atravesante
- GH – zona no atravesante
Resumiendo: un Bbio más exigente y grados-hora difíciles de alcanzar en la zona H3 (Mediterráneo) se suman a un indicador Cepn,r que aporta nuevas restricciones sobre los sistemas…
Todo esto contribuye a aumentar los quebraderos de cabeza de arquitectos y oficinas de estudios que trabajan en el tema.
Por último, recordemos que otra gran novedad de la RE2020 es la incorporación de los indicadores de carbono, tema que no será tratado en este análisis.
¿Cómo alcanzar la conformidad en viviendas colectivas de la manera más simple posible y limitando los costos?
Optar por la solución más común y económica en un edificio tipo en la zona H3 requiere un buen número de simulaciones. Estas se realizaron con el software Perrenoud U22Win V6 sobre las 3 variantes siguientes:
- Zona BR1 (tranquila), sin aire acondicionado
- Zona BR2/3, sin aire acondicionado
- Zona BR2/3, con aire acondicionado
New Energie Carbone trabajó sobre un edificio de 2.233 m², con 36 viviendas en R+2 y 2 niveles de sótano. Un local comercial completa el conjunto.
La tipología es la siguiente: 6 estudios no atravesantes, 8 T2 no atravesantes, 6 T3 atravesantes y 8 T3 no atravesantes. Los 8 T4 son todos atravesantes.
La caracterización de partida (base) es la siguiente:
| Muros | hormigón + ITI poliestireno R=3,4 |
| Suelo Lnc | losa de hormigón + aislamiento proyectado R=4 |
| Suelo Ssol | losa de hormigón + poliuretano R=2,6 bajo capa de compresión |
| Suelo sobre local comercial | losa de hormigón + aislamiento proyectado R=4 |
| Techo terraza | losa de hormigón + poliuretano R=5,5 bajo protección |
| Puentes térmicos | ruptores en la periferia de las losas entre plantas fuera de balcones ruptores en la periferia de las losas de terrazas a nivel de alfeizares |
| Carpinterías | PVC con doble acristalamiento bajo emisivo con ruptura de puente térmico Uw=1,4 cajas de persianas enrollables PVC monobloque Uc=2,0 con lamas de PVC – mando manual NO electrificado |
| Apertura de carpinterías | puerta ventana de 1 hoja con antepecho fijo acristalado = 50% / Ventanas y puerta ventanas sin antepecho fijo = 80% |
| Estanquidad al aire | 1 m3/h.m2 |
| Ascensores | 2 cabinas estándar por defecto (1m/s – 630Kg – tracción con reducción) |
| Ventilación mecánica | viviendas: VMC simple flujo higro B sótano: ventilación mecánica regulada (potencia por defecto) |
| Iluminación | sótano y exterior: con detector |
| Calefacción | caldera de gas individual + radiador 60/40°C + cabezales termostáticos VT=0,4 |
| ACS | caldera de gas instantánea |
Zona tranquila, sin aire acondicionado
Se realizaron numerosas simulaciones. El único indicador que debe respetarse en la configuración base es el Cepmax.
Por simplicidad, solo se presentan la simulación base (no conforme) y dos simulaciones que cumplen con todos los requisitos a continuación.
Figura 3: zona tranquila, Costa Azul, Fuente Hpgruesen/Pixabay
Primera simulación operativa
Se ha añadido a la configuración base:
- el despliegue de ventiladores Samarat (ver aquí el enlace Edibatec): en todas las habitaciones (incluidas las atravesantes) en modo nocturno y en todos los salones de las zonas no atravesantes en modo diurno[iv],
- la generalización de persianas enrollables automáticas con temporizador personalizable
Este es el resultado obtenido:
| Configuración | Bbiomax (máx. 58,7) | Cepmax (máx. 71,6) | Cepn,r (máx. 58,9) | GH zona atravesante (máx. 1250) | GH zona no atravesante (máx. 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Base | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Complemento: ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) + salones no atravesantes (día) y persianas automáticas con temporizador personalizable | 50,8 | 56,6 | 56,6 | 722,5 | 873,0 |
Segunda simulación operativa
En este formato, se han retirado las persianas enrollables automáticas con temporizador personalizable.
La configuración de los ventiladores de techo parte de la situación anterior.
Para alcanzar los objetivos, se han ajustado los siguientes elementos:
- Añadido de ventiladores Samarat en los salones de las zonas atravesantes (modo día)
- Aislamiento de muros de 12 cm, R=4,1 m²·K/W
- Aislamiento de cubierta en PU de 16 cm, R=7,3 m²·K/W
- Aislamiento de planta baja en PU de 10 cm, R=4,65 m²·K/W
- Cajón de persiana enrollable semi dintel Uc=0,8
Este es el resultado obtenido:
| Configuración | Bbiomax (máx. 58,7) | Cepmax (máx. 71,6) | Cepn,r (máx. 58,9) | GH zona atravesante (máx. 1250) | GH zona no atravesante (máx. 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Base | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Complemento: ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) + todos los salones (día) y aislamiento reforzado (muros R=4,1; cubierta R=7,3; planta baja R=4,65 y cajones Uc = 0,8) | 52,5 | 58,4 | 58,4 | 665,6 | 1208,4 |
Esta segunda configuración permite, efectivamente, obtener el resultado deseado, pero a costa de un refuerzo muy significativo del aislamiento, lo que no resulta necesariamente lo más sencillo desde el punto de vista del equilibrio económico.
Se puede observar que:
- Los ventiladores de techo tienen un impacto importante en los GH;
- Tienen un efecto beneficioso sobre el Cep n,r;
- Entre los distintos modos, el modo «día y noche» es el más penalizante;
- La constitución de dos conjuntos de ventiladores, uno dedicado al día y otro a la noche, puede permitir mejorar el Cep n,r (a cambio de un mayor nivel de equipamiento);
- Los ventiladores de techo no tienen ningún impacto sobre el Bbio.
Por último, conviene recordar que los ventiladores de techo resultan indispensables cuando un edificio de viviendas colectivas incluye viviendas no atravesantes.
Nota sobre el edificio pasivo
Aunque no sea el objeto de las hipótesis presentadas aquí, conviene recordar que un diseño de edificio pasivo, con un nivel de aislamiento muy elevado, puede ofrecer grandes ventajas tanto en verano[v] como en invierno, y permitir consumos residuales muy reducidos.
El modelo económico del edificio pasivo es, evidentemente, diferente, pero puede ser perfectamente pertinente, tanto para vivienda de alto nivel como para vivienda social.
Zona ruidosa, sin aire acondicionado
La situación se complica, ya que la exigencia en GH se mantiene al mismo nivel mientras que, lógicamente, las ventanas de las viviendas deben permanecer cerradas con mayor frecuencia para soportar el ruido.
En cambio, los niveles de Bbio, Cep y Cep n,r son más indulgentes. Así, el Bbio se alcanza desde la configuración base.
En esta configuración, es necesario ir mucho más lejos, siendo los GH en zona no atravesante los más difíciles de cumplir.
Figura 4: zona ruidosa (Marsella, Puerto Viejo), Fuente Lecreusois/Pixabay
Un formato que permite alcanzar el objetivo de los 5 indicadores es el siguiente:
- Ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) y en todos los salones (día)
- Persianas automáticas con sensor crepuscular
- Aislamiento de muros de 12 cm, R=4,1 m²·K/W
- Aislamiento de cubierta en PU de 14 cm, R=6,8 m²·K/W
Este es el resultado obtenido:
| Configuración | Bbiomax (máx. 71,7) | Cepmax (máx. 71,6) | Cepn,r (máx. 58,9) | GH zona atravesante (máx. 1250) | GH zona no atravesante (máx. 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Base | 63,3 | 62,8 | 62,8 | 1826 | 3092,9 |
| Complemento: ventiladores Samarat en todas las habitaciones (noche) + todos los salones (día); persianas automáticas con sensor crepuscular; aislamiento de muros R=4,1; aislamiento de cubierta R=6,8 | 48,3 | 58,4 | 58,4 | 669,8 | 1131,2 |
En esta zona de alto nivel de ruido, el confort de verano se alcanza con ventiladores de techo combinados con persianas automáticas controladas por sensor crepuscular. Pero para alcanzar el valor requerido de Cepn,r, es necesario reforzar el aislamiento.
El nivel de coste de la operación se ve naturalmente incrementado por estas restricciones.
Zona ruidosa, con aire acondicionado
Nos encontramos aquí en un caso particular. La presencia de aire acondicionado hace que el objetivo de Cepn,r sea difícil de alcanzar y requiere un conjunto de soluciones creativas.
Como en el caso anterior, el nivel de Bbio es más indulgente y se alcanza desde la configuración base.
El hecho de instalar aire acondicionado tiene como consecuencias, por un lado, hacer que los ventiladores de techo sean inoperantes en el cálculo, y por otro, aumentar el valor de referencia de los GH, incluso en las zonas no atravesantes.
Un formato que permite alcanzar el objetivo de los 5 indicadores es el siguiente:
- Cubierta con ático ligero ventilado y lana soplada de 36 cm, R=8 m²·K/W
- Puertas ventanas sin antepecho fijo
- Persianas automáticas con sensor crepuscular
Este es el resultado obtenido:
| Configuración | Bbiomax (máx. 71,7) | Cepmax (máx. 80,1) | Cepn,r (máx. 65,9) | GH zona atravesante (máx. 2100) | GH zona no atravesante (máx. 2100) |
|---|---|---|---|---|---|
| Base + aire acondicionado (EER 3,5) | 63,3 | 72,1 | 72,1 | 1825,8 | 3092,9 |
| Complemento: aire acondicionado; cubierta con ático ligero ventilado y lana soplada R=8; puertas ventanas sin antepecho fijo; persianas automáticas con sensor crepuscular | 45,2 | 63,6 | 63,6 | 1127,2 | 2033,6GH |
La solución de « cubierta con ático ligero ventilado », bien aislada, permite proteger la cubierta del edificio de la radiación solar. Las puertas ventanas sin antepecho fijo aumentan el índice de apertura del 50 al 80%, lo que facilita una mejor circulación del aire.
¡Se alcanza el objetivo de la RE2020! Pero, ¿es satisfactoria esta configuración?
En primer lugar, construir en zonas expuestas al ruido debe permitir esta opción de recurrir al aire acondicionado, lo cual está integrado en la RE2020.
Además, en la realidad de la ocupación de los apartamentos, es razonable pensar que las ventanas podrán abrirse en verano, especialmente tarde por la noche. En este esquema, aparecen tres impactos positivos, incluso para las estancias no atravesantes:
- el confort proporcionado por el flujo de aire sobre el cuerpo humano;
- la mejor difusión del aire fresco nocturno exterior en la habitación, que enfría más rápido las paredes y luego se redistribuye sobre el ocupante por convección (los ventiladores de techo suelen mover más de 100 volúmenes/hora frente a aproximadamente 4 volúmenes/hora del aire acondicionado);
- el ahorro energético derivado de la interrupción del uso del aire acondicionado.
Hay que añadir que el acoplamiento del aire acondicionado con los ventiladores de techo, tratado en un artículo específico, permite aumentar varios grados la consigna de refrigeración, logrando así un ahorro energético significativo a confort percibido equivalente. Sin embargo, esto aún no se tiene en cuenta en el motor de cálculo reglamentario.
Síntesis sobre el diseño de viviendas colectivas en zona H3
Este análisis detallado realizado por New Energie Carbone nos muestra que cada situación requiere una solución específica, y que se pueden considerar las siguientes optimizaciones técnico-económicas:
- En zona tranquila, implantación significativa de ventiladores de techo de alto rendimiento combinados con persianas automáticas con reloj programable para limitar las ganancias solares;
- En zona ruidosa sin aire acondicionado, generalización de ventiladores de techo de alto rendimiento en todas las estancias; persianas automáticas con sensor crepuscular para una mayor limitación de los aportes solares; aislamiento reforzado;
- En zona ruidosa con aire acondicionado, búsqueda de soluciones constructivas adicionales que reduzcan la ganancia de calor, combinadas con medios de protección y evacuación pasivos del calor. Podemos citar la instalación de una cubierta con ático ligero ventilado y fuertemente aislada; puertas ventanas sin antepecho fijo (que permiten una mejor circulación del aire); persianas automáticas con sensor crepuscular para una mayor limitación de los aportes solares.
La RE2020 permite, evidentemente, mejoras en el consumo energético y en el confort de verano. Sin embargo, es importante prestar atención a ciertos aspectos de sentido común que la normativa no cubre. Así, en un contexto de crisis energética importante, los ventiladores de techo constituyen una solución operativa, incluso en viviendas con aire acondicionado, aunque el motor de cálculo reglamentario no los tenga en cuenta.
Figura 5: habitación equipada con un ventilador de techo Samarat
[i] Publicamos un boletín trimestral que informa a las personas y empresas registradas sobre la información técnica más reciente.
[ii] RE2020: la normativa ambiental aplicable a los edificios nuevos, entró en vigor para viviendas el 1er de enero de 2022. La RT2012, normativa térmica anterior, comenzó a aplicarse a las viviendas el 1er de enero de 2013.
[iii] La energía primaria (Ep) se genera en el lugar de producción: electricidad y calor en el caso de una central eléctrica de fuente fósil o nuclear. La energía final (Ef) se utiliza en el lugar de consumo. El Cep, consumo de energía primaria, aplica un coeficiente multiplicador a la energía consumida localmente para estimar la necesidad de producción en origen. Así, para la electricidad en RE2020, energía primaria = energía final x 2,3.
[iv] Se trata, por tanto, de constituir correctamente dos conjuntos de ventiladores de techo, unos para la zona diurna y otros para la zona nocturna.
[v] Véase al respecto la tesis profesional de MS de Lionel Mallet « ¿Cómo construir un edificio bioclimático para que su comportamiento pasivo sea adecuado al clima mediterráneo hacia 2050-2100? »