La ventilación de confort como sistema de ahorro energético

El reto era intervenir, en sólo 120 días, una vivienda construida en 1918 conservando la volumetría y fachada originales, convirtiéndola en pasiva al mejorar sus prestaciones de confort térmico y acústico. Los sistemas constructivos y materiales utilizados para la rehabilitación permitieron alcanzar el objetivo, disminuyendo al mismo tiempo la demanda energética. La vivienda disminuye la demanda energética de 171 a 17 kWh/m²año, utilizando sistema Comfosystems de ventilación con recuperación de calor de muy alta eficiencia de Zehnder.

Este proyecto ha representado el reto de rehabilitar una vivienda construida en 1918 conservando la volumetría y fachada original a la calle pero mejorando sus prestaciones de confort térmico y acústico. Los sistemas constructivos y materiales utilizados en la rehabilitación han permitido alcanzar el objetivo disminuyendo al mismo tiempo la demanda energética de 171 a 17 kWh/m²año (rehabilitación energética de factor 10), transformando una edificación tradicional existente en una Casa Pasiva en sólo 120 días. La mala orientación y poca libertad volumétrica, el tiempo máximo de ejecución muy limitado y un presupuesto muy acotado, han sido factores muy importantes para el desarrollo de la obra.

Uno de los factores claves para hacer realidad una vivienda pasiva es incorporar un sistema de ventilación con recuperación de calor de muy alta eficiencia.

La obligatoriedad de ventilar una vivienda pasiva es lógica. Hablamos de una construcción que busca reducir 10 veces el consumo energético, con unos aislamientos tan exigentes y una hermeticidad tan elevada que apenas permite ninguna infiltración de aire natural. Es en este momento cuando hay que garantizar mediante un sistema mecánico la correcta ventilación interior. Si hablamos de una Casa pasiva esta ventilación debe hacerse mediante un sistema de recuperación de calor que permita ventilar reduciendo el coste energético a casi cero. Si la recuperación de calor no fuera de muy alta eficiencia, reduciendo la carga térmica de ventilación al mínimo, esta misma carga implicaría un consumo de calefacción que haría imposible llegar a los mínimos energéticos que requiere una casa pasiva.

En el proyecto de ‘La casa eficiente Mz’, se ha instalado un sistema completo de ventilación con recuperación de calor Zehnder Comfosystems.

El sistema de ventilación completo incluye todo el sistema de distribución de aire ‘ComfoFresh’, desde la toma exterior hasta las bocas y rejillas de diseño interiores. También incluye los sistemas silenciadores del aire ‘ComfoWell’, y todo ello pasando a través del recuperador de calor modelo ComfoAir 200, certificado por el PassivHaus Institute y con un 94% de eficiencia. El sistema permite asegurar tanto el equilibrado estricto de caudales como los flujos de salida en cada boca individual.

Se trata de un sistema completo en que todas las referencias y accesorios son estándares y normalizados para Zehnder, de manera que todos los elementos del sistema son compatibles entre ellos, garantizando una estanqueidad y eficiencia del sistema difícilmente conseguible con sistemas de conducto de panel o chapa. Este sistema además hace posible que toda la instalación de ventilación pueda realizarse en 2 ó 3 días, algo muy importante precisamente en este proyecto debido al corto plazo de ejecución.

A continuación se pueden ver varias fotografías tomadas durante la fase de instalación de la ventilación junto con algunas imágenes de la vivienda finalizada.

La unidad de ventilación contiene en su interior un intercambiador de calor donde se produce el intercambio entre el aire interior cargado de energía que extraemos de la vivienda por bocas de extracción situadas en las zonas húmedas (principalmente cocinas y baños) y el aire fresco exterior que se introducirá en la vivienda a través de los conductos de impulsión que reparten el aire hasta las bocas de impulsión en las zonas secas (salón, dormitorios…).

Existen multitud de recuperadores de calor para ventilación, pero en vivienda los más utilizados son los de flujo cruzado (de eficiencia relativa) y los de flujo a contracorriente (de alta eficiencia).

2.1 El intercambiador de calor de flujo de aire cruzado

El recuperador de calor de flujo cruzado, debido a la geometría del intercambiador, obtiene eficiencias que raramente superan el 55-60%.

Figura 8. Ejemplo de funcionamiento de un recuperador de calor para flujo de aire cruzado. Nótese que sin consumo energético impulsa el aire al interior de la vivienda a 13 °C, recuperando el 58% del calor sensible.

2.2 El intercambiador de calor de flujo de aire a contracorriente

El recuperador de calor de flujo a contracorriente, gracias al recorrido del flujo de aire y al diseño de las láminas y sus microcanales, obtiene eficiencias que pueden superar el 90-95%.

Es importante notar la diferencia de eficiencias en ambos casos. El recuperador de calor de flujo cruzado envía el aire al interior de la vivienda a 13 °C. El recuperador de calor de flujo a contracorriente envía el aire al interior de la vivienda a 20 °C sin consumo extra de energía:

A pesar de la aparente poca diferencia de eficiencia entre el 58% y el 94%, la realidad es que el aire que impulsa el recuperador de alta eficiencia (94%) a 20 °C solo debe ser elevado de temperatura en 1K. El aire del recuperador de eficiencia 58% debe elevar su temperatura en 8 K. Es decir, el recuperador de flujo a contracorriente es 8 veces más eficiente que el de flujo cruzado. De esta forma podemos definir el Factor relativo de Eficiencia Energética como el cociente de los saltos térmicos a levantar en el aire de renovación:

Obviamente este Factor de Eficiencia crece asintóticamente conforme la eficiencia del recuperador se aproxima al 100% y es este crecimiento el responsable de las grandes diferencias de eficiencia real que ofrecen los distintos tipos de recuperadores. Si tomamos como referencia un recuperador estándar de eficiencia 55% y comparamos distintos recuperadores obtendremos la gráfica siguiente:

Como comentábamos anteriormente, en una casa aislada y hermética como lo es una casa pasiva, es imprescindible garantizar una ventilación constante. Por el contrario, para llegar a demandas energéticas tan pequeñas como exige una casa pasiva, no se puede asumir la pérdida de energía que supone tener que calentar el aire de renovación.

La pérdida térmica por ventilación, es la pérdida de calor más importante que tiene hoy en día una vivienda estándar construida según las demandas del CTE actual, ya que éste obliga a ventilar de manera importante y continua las viviendas, suponiendo una muy importante carga térmica. En la casa eficiente Mz, gracias a este tipo de ventilación de alta eficiencia energética, únicamente el 36% de la demanda de calefacción es debido a las necesidades de ventilación.

En el caso de este proyecto concreto, la carga térmica total de la vivienda se reduce de 2.131 a 1.332 W, un 38%, gracias al sistema de recuperación de calor del 94%, de esta manera conseguimos reducir la demanda de calefacción de 27 W/m² a 17 W/m².

En definitiva, el importante aislamiento que necesita una Casa Pasiva hace necesaria la ventilación de doble flujo. Y es este concepto de vivienda estanca y eficiente el que obliga a usar una recuperación de muy alta eficiencia para conseguir estos consumos casi nulos. Sin la recuperación de calor de muy alta eficiencia la vivienda pasiva es imposible.