Sistema de fachada modular de fácil montaje y rápida interconexión de ENSNARE

El proyecto ENSNARE tiene como objetivo impulsar la adopción de soluciones novedosas y altamente eficientes que contribuyan al objetivo de alcanzar edificios energéticamente casi nulos (NZEB por sus siglas en inglés) a través de la rehabilitación, con especial énfasis en los edificios residenciales.

Una de las soluciones clave que se está desarrollando bajo el paraguas de este proyecto es una fachada modular altamente industrializada que facilita el montaje mecánico e interconexión de todos los componentes y redes de energía/datos. El módulo representa una solución de revestimiento que se superpone a la fachada a reformar y se ancla mediante dos puntos de unión en la parte superior del módulo empleando un concepto de suspensión del conjunto. Este diseño estructural implica un proceso de ensamblaje de abajo hacia arriba en obra para permitir la accesibilidad a los elementos de anclaje, ubicados en la parte superior del módulo, durante el proceso de montaje.

Ejemplo de uno de los edificios piloto, en L'Aquila, Italia, donde se ha instalado solución de fachada conectable ENSNARE.

La fachada modular desarrollada en ENSNARE se desarrolla empleando aluminio como material estructural y se compone de dos capas principales:

1. La capa interior contiene los perfiles de aluminio estructural, el marco principal del módulo y el aislamiento, así como la membrana de estanqueidad. Esta capa interna genera la piel de revestimiento principal del edificio aportando las principales funcionalidades (estructurales, aislantes, de estanqueidad…).
2. La capa externa tecnológica está formada por una serie de paneles independientes unidos a la estructura principal (capa interior) mediante perfiles secundarios. La consideración de cada panel como elemento independiente dentro de la capa exterior del módulo facilita sus tareas de sustitución y mantenimiento. Es un revestimiento exterior intercambiable diseñado para incorporar tecnologías activas, como fotovoltaica, paneles solares térmicos e híbridos, pero que también puede incluir materiales de acabado final (cerámica, metales, vidrio, piedra…).

La combinación de diferentes paneles, ventanas y zonas de registro siguiendo el planteamiento de sistema en doble capa implica configurar múltiples y alternativos diseños modulares, con diferentes dimensiones y composiciones. Este concepto otorga un alto nivel de flexibilidad para materializar un revestimiento muy versátil que puede adaptarse geométricamente a escenarios alternativos de rehabilitación de fachadas, con diferentes características, tecnologías y niveles de requisitos de energía.

Con respecto a la malla principal que representa, principalmente, la parte estructural de la fachada modular, los principales elementos que la componen son:

• Sistema de anclaje. Consiste en una placa de anclaje fijada a la estructura principal del edificio, que incluye un elemento tipo gancho. Posteriormente, los elementos de cuelgue que descansan sobre las placas de anclaje se integran en la estructura principal del sistema modular, concretamente en la parte superior de los perfiles verticales. Para minimizar los tiempos de instalación se está estudiando la integración del concepto Matching-kit, desarrollado en un proyecto previo H2020, que incorpora fotogrametría y tecnología UAV, y busca obtener mediciones in situ rápidas y precisas para mejorar la prefabricación de todos componentes y agilizar el proceso de montaje.
• Perfiles del marco principal, que componen la estructura principal del módulo. La fachada tiene 4 perfiles perimetrales principales y uno intermedio.
• Perfiles secundarios que conforman el soporte de la capa tecnológica. Los perfiles secundarios son los que dan lugar al marco secundario o bastidor, generando la capa activa exterior, y son los encargados de dar soporte a los paneles de fachada que están presentes en dicha capa.

En paralelo, la capa tecnológica integra diferentes tecnologías activas:

• Paneles fotovoltaicos sobre dos sustratos diferentes: chapa de aluminio y panel de piedra sintética.
• Paneles solares térmicos con tecnología de absorción roll-bond.
• Paneles híbridos que combinan la tecnología solar térmica de absorción roll-bond con la fotovoltaica.

La ventana activa es un componente complementario que se instala en la capa interior, alineada con el aislamiento principal e interior a la línea de estanqueidad, generando una abertura que atraviesa las diferentes capas del sistema. Luego, un cerramiento perimetral remata la solución integrándola en el conjunto. El concepto activo implica la incorporación de un intercambiador de calor para renovar el aire de la estancia interior, con rejillas de entrada y salida de aire y un sistema de control automatizado que controla y monitoriza su apertura según las necesidades de confort.

Todos los componentes del sistema se instalan según una serie de parámetros que garantizan la presencia de distancias de seguridad con margen suficiente para su correcto montaje.

Para completar la solución de fachada ENSNARE encontramos además los siguientes elementos:

• Área de registro. Paneles que se pueden abrir permitiendo el acceso a estas zonas específicas donde se integran los principales servicios asociados a las tecnologías solares, lo que implica tuberías y cables para distribución de energía, conexiones, dispositivos de control, monitoreo y seguridad, etc.
• Membrana de estanqueidad. Este elemento separa las dos capas del sistema, la interior aislante y la exterior ventilada y donde se alojan las tecnologías activas y acabados principales.
• Capas de aislamiento. Existen varias capas de aislamiento en el conjunto de la solución. Una primera capa continua junto a la fachada existente, otra integrada en el interior de la capa interior del sistema y posteriormente las tecnologías térmicas contienen sus capas de aislamiento propias.
• Revestimientos. Además de las tecnologías activas la capa exterior del sistema da cabida a la integración de diferentes acabados, como por ejemplo paneles fenólicos.

Para evaluar el desempeño de la fachada modular, y para validar su aplicabilidad a los diferentes casos de uso se consideran tres tipologías de análisis:

• Validación mediante simulaciones y/o cálculo estimativo. Estos están relacionados principalmente con el comportamiento estructural, térmico, higrotérmico y acústico.
• Validación a través de ensayos. Afectan tanto al comportamiento de la protección y seguridad frente al fuego como al análisis de las condiciones ambientales exteriores y su afección en la durabilidad del sistema y de sus componentes.
• Validaciones mediante controles al diseño. Estos son continuos verificaciones que se cubren durante el diseño específico del sistema atendiendo a criterios específicos de diseño.

Estas soluciones se instalarán en 3 edificios pilotos reales (en Bulgaria, Estonia e Italia) donde se demostrará el alto nivel de flexibilidad para definir configuraciones alternativas gracias al enfoque modular del sistema ENSNARE. Este diseño adaptado a cada caso implica tener en cuenta las limitaciones de cada edificio piloto. Por ejemplo, la curvatura en la fachada oeste del piloto en Bulgaria dificulta la colocación de paneles planos. Por otro lado, el piloto de Italia permite más área utilizable para paneles activos en la fachada norte, sin embargo, tiene una radiación solar muy baja en esa orientación, lo que lo hace inviable la consideración desde una perspectiva energética y de costos. Finalmente, el edificio de Estonia tiene ventanas que están ligeramente desalineadas, lo que dificulta la disposición de los ejes en un concepto altamente estandarizado y modular.

Por lo tanto, el diseño de la modulación conlleva la exigencia de considerar las peculiaridades y limitaciones que un edificio puede presentar e implica tener que formular soluciones adaptables dentro de los rangos de flexibilidad que otorga el sistema ENSNARE.

This project has received funding from the European Union's Horizon 2020 research and innovation programme under grant agreement No 958445.