Cómo transformar un edificio convencional a pasivo, siguiendo las premisas del estándar Passivhaus

En este articulo se expone el proceso de adaptación del proyecto de ejecución de un centro de salud, redactado en 2009, para transformarlo en un edificio de consumo casi nulo bajo el estándar Passivhaus. El programa y la distribución interior apenas admitían variaciones por lo acotado del programa y la necesidad de mantener el edificio existente mientras se construyera la primera fase del nuevo, y tampoco era el deseo de la propiedad introducir modificaciones sustanciales en la estética del edificio. Por último, el presupuesto disponible era limitado. Todo ello obligó a los proyectistas a repensar la escala de los huecos, las soluciones de fachadas, de cubiertas, de instalaciones… en definitiva como se cita en el Gatopardo, de Giuseppe Tomasi di Lampedusa “Si queremos que todo siga como está, es necesario que todo cambie”. Ese es el hilo conductor de este artículo, el trabajo de búsqueda de soluciones que aunaran estética, prestaciones energéticas y costes de ejecución acotados, sin introducir modificaciones aparentemente sustanciales.

Este trabajo arranca en 2008, cuando el estudio VArquitectos resulta ganador de un concurso convocado por Gobierno de Navarra, para la redacción del proyecto de Centro de Salud en Lodosa. El proyecto se redacta, revisa y ajusta durante todo un año, para cumplir aspectos funcionales, presupuestarios, de facilidad de mantenimiento y tantos otros hasta entregarse en diciembre de 2009. Momento en que estalla la crisis y se paralizan las inversiones del Gobierno de Navarra.

En 2016 la Administración retoma el proyecto y nos encomienda su adaptación no sólo a la normativa vigente, sino también a la futura, en cuanto a consumo energético se refiere. Contamos con la ingeniería Envés, responsable de las instalaciones. Hay que destacar que algunas administraciones como es el caso del Gobierno de Navarra, han sido ejemplares en la aplicación de la directiva europea 2010/31 y ante la ausencia durante estos años de una trasposición a nivel nacional han apostado por los edificios de consumo casi nulo, siendo el mejor ejemplo para la concienciación del usuario de a pie sobre el ingente gasto energético que supone el parque edificado y sobre la necesidad de reducir sus consumos.

Lodosa, localidad bañada por el río Ebro presenta un clima que nada tiene que ver con la Navarra verde del Norte: de tipo mediterráneo-continental, se caracteriza por las fuertes oscilaciones térmicas, y la frecuencia con que sopla el cierzo. Con temperaturas de hasta 1 ó 2 °C en invierno y veranos de fuertes calores, oscilando entre los 25-38 °C. La alta humedad acentúa el calor en verano y el frío en invierno.

El planteamiento de partida del proyecto fue buscar un buen edificio final sabiendo que la implantación inicial coexistiría con el edificio actual. En primer lugar se ocupa la parte libre del solar con un edificio en forma de “L”. Se trasladan los usos, sin interrumpir en ningún momento el servicio sanitario, se demuele el edificio obsoleto y se completa la actuación con otra “L” que abraza a la anterior, quedando entre ambas un patio ajardinado que soluciona las vistas e iluminación de las zonas de espera.

El programa comprendía en planta baja zonas de consultas, agrupadas por horarios de uso (ordinarias, urgencias, rehabilitación, atención a la mujer) y un área privada para el personal en planta primera, ocupada 24h/365d. La superficie útil es de 1330m² y la construida de unos 1550m².

El sistema Passivhaus es idóneo para el uso sanitario por sus bajos consumos y capacidad de adaptación a soluciones constructivas sencillas y de coste ajustado

Materiales:

Estructura: losa de hormigón en techo de planta baja y primera, para facilitar la resolución de la hermeticidad (al final prelosa más yeso ya es un coste cercano a la losa) y para evitar las vigas de cuelgue.

Fachadas: exterior a interior: el edificio se configura como una única pieza con una piel continua de chapa plegada de acero cortain micorperforada. Esta piel nos otorga privacidad, seguridad anti-intrusión y protección contra el sobrecalentamiento, interrumpiéndose tan solo en la fachada Sur para mejorar la captación solar. Por detrás se plantean 20cms de lana mineral de doble densidad con velo exterior, media asta de ladrillo perforado con raseo exterior hidrófugo y acabado interior con enlucido de yeso como garante de la hermeticidad. Tan solo los pilares se revisten con cartón yeso para facilitar la transición hacia el resto de la tabiquería interior. Así contamos con la inercia térmica de la fábrica y de los suelos, que nos dan una capacidad térmica especifica de 130Wh/m²K. U fachada: 0,17W/m²K.

Cubiertas: poliestireno expandido por el exterior (20cm), lana de roca 10cm al interior y cubierta de panel sándwich ventilada con pendiente reducida (5%) para mejorar el comportamiento en verano. Se aumenta la ventilación en obra, sistema similar a las chimeneas solares. U cubierta: 0,12W/m²K.

Soleras: Forjado de prelosa bajo cámara ventilada, aislamiento de 20cms de poliestireno extrusionado. U solera: 0,11W/m²K. Debe tenerse en cuenta, sobre los espesores de aislamiento en solera y cubierta, que en un edificio más compacto y diseñado ex novo ahora, posiblemente necesitaríamos menos aislamiento. Aquí, se cerraron superficies de huecos a Norte, y se aumentó el aislamiento donde más barato era, es decir, en cubierta y solera.

Carpinterias: de triple vidrio debido a la gran superficie de huecos existente, en madera-aluminio con certificado PHI. U vidrio 0,52 W/m²K., U carpinteria 0,99 W/m²K, separadores calientes.

Puentes térmicos: calculados con flixo. Los que perforan un gran espesor de aislamiento se completan, además de con su material separador, con aislamiento interior. Así por ejemplo los soportes de la fachada de chapa plegada van con neopreno exterior, y refuerzo de lana mineral interior (siempre en trasdosados pilares).Igualmente, los apoyos de cubierta van con 3cms de neopreno y lana inferior. Contorno de carpinterías: con perfilería fijada a estructura exterior, composite y relleno de lana de roca. Puentes térmicos de estores y persianas: se sacan estos elementos hacia fuera, eliminando por completo el PT, y mejorando la ventilación de la fachada. Arranques de fábrica con bloque Ytong. Todas las aguas pluviales por el exterior de la envolvente, ocultas en los pliegues de chapa.

Protección contra sobrecalentamientos: se ha dado gran importancia a este aspecto no previsto en el proyecto de 2008, incluyendo una variedad de soluciones de protección solar según la orientación: permitiendo las vistas y el paso de la luz, al tiempo que se salvaguarda la privacidad y seguridad necesarias. Se cuenta con varios niveles de domotización, de modo que se permita tanto el control individual como el centralizado.

En la fachada Sur, de chapa de aluminio de color oscuro por razones compositivas, se ha aumentado la cámara ventilada hasta los 20cms de espesor y se han creado aberturas superiores que hacen de chimenea para evitar la acumulación de calor en la cámara.

Ganancias internas: hay que reconocer que no fue algo buscado, pero coincidió que en la distribución originaria, los espacios con mayores ganancias internas por ocupación estaban a Norte (salas de espera, gimnasio) mientras que los espacios con baja ocupación y mayores necesidades de ganancia solar (consultas, paso a servicios sin zonas de espera) estaba a sur. A continuación se determinó la ocupación máxima de pacientes en picos como la gripe invernal, y las ocupaciones mínimas: en urgencias, los fines de semana, etc. Durante el proceso se ha estudiado la ausencia de sobrecalentamientos en los espacios con mayor ocupación. Por último, la reducción en la iluminación debida al aumento de luz exterior y el cambio a led nos permitió reducir los sobrecalentamientos por este concepto.

La potencia en frío se ha reducido en un 60% y la potencia en calor en un 70% respecto al proyecto inicial, ahorros que se emplearon en la mejora de los recuperadores, aumento de aislamientos, mejoras de carpinterías y nuevos elementos domotizados de control solar

Instalaciones: El proyecto tuvo desde su inicio vocación de incorporar elementos de ahorro energético. Se estudió la instalación de pozos de geotermia dada la cercanía al río Ebro, pero la inversión inicial necesaria se alejaba mucho del presupuesto disponible. El edificio cuenta con una caldera a gas, enfriadora y fancoils como unidades terminales. Se estudió la disposición de bomba de calor como alternativa energéticamente más eficiente, pero por razones de mantenimiento la propiedad la descartó. No obstante, la potencia en frío se ha reducido en un 60% y la potencia en calor en un 70% respecto al proyecto inicial. Asimismo, disponemos de tres recuperadores de calor entálpicos de alta eficiencia con un volumen cada uno de 2900m³/hora, los iniciales tenían una eficiencia del 47% que se ha aumentado hasta el 85%. En uso sanitario la calidad de aire exigida es IDA 1 en todas las estancias, la más alta; para paliar en parte un posible consumo excesivo la renovación de aire, dividida entre los tres aparatos permite control horario (muy adecuado para salas de espera y consultas ordinarias) y control por presencia de CO₂ (este último se utiliza en zonas de urgencias, dependencias privadas del personal, etc. donde la ocupación puede ser nula durante muchas horas). Es muy importante la posibilidad de deshumidificación en verano y de humectación en invierno, para garantizar el cumplimiento de las condiciones de confort.

La sala de calderas se traslada al exterior de la cubierta, a un box prefabricado apoyado sobre bancada propia. Esto nos permite mayores garantías a la hora de evitar transmisiones de ruidos y vibraciones a la planta inferior, y nos facilita la resolución de la hermeticidad al ser un recinto exterior. Tanto la sala como los recuperadores quedan ocultos por la fachada de chapa plegada.

Además de los aspectos propiamente constructivos que acabamos de describir, la adaptación del proyecto abarcó los siguientes campos de estudio:

Factor forma: Al retomar el proyecto en 2016, el primer pensamiento fue mejorar la compacidad, ya que una construcción con tanta superficie de cubierta y fachadas presentaba un factor forma muy desfavorable, de 1,01. Sin embargo, los condicionantes de las fases de construcción y los propios de cada parte del programa, consensuados además entre muchas personas, permitían muy pocos cambios. Uno que sí fue posible resultó la deformación y ajuste de la pieza de planta primera para que coincidiera a plomo con la de planta baja. Se evitaron así puentes térmicos difíciles de resolver y se mejoró con este y otros pequeños ajustes, el factor forma hasta 0,93.

Huecos exteriores: El edificio inicial se proyectó con grandes huecos exteriores, para aprovechar la luz y vistas hacia los espacios ajardinados, apoyándose en la privacidad otorgada por la fachada de chapa microperforada. Sin embargo, en los primeros cálculos con el PHPP se vio que había que reducir huecos a Norte y Oeste, por el balance anual de pérdidas que entrañaban. Se vio también la necesidad de obtener soleamiento a Sur sin barreras en invierno. Para ello se retranqueó el edificio hacia Norte hasta el límite de 3m hacia lo existente, a fin de evitarle las sombras arrojadas del muro Sur. A continuación, en las zonas donde la privacidad estaba solucionada por jardines privados, como la Fachada Sur y las de los patios, se eliminó la chapa permitiendo la entrada de sol sin obstáculos en los meses fríos. Se modificó la forma de los huecos de todas las consultas, pasando de verticales a horizontales para un mejor reparto de la luz. Se cerraron amplias superficies de huecos a Norte, respetando en un tamaño cercano al inicial tan solo los de la sala de espera, que sirven también como iluminación.

Todos estos cambios implicaron la necesidad de un control anti-intrusión y contra sobrecalentamientos nuevos: en la fachada exterior Sur, se incorporó fachada volada y persiana de lama orientable, a fin de no opacar las vistas en el horario de mayor uso. En el patio, se instalaron estores de alta opacidad y control domotizado, de manera que sólo se activan en las horas de incidencia solar, quedando el resto del día libre la visual hacia el jardín.

Puentes térmicos y mejora de aislamiento: a lo largo del proceso de repensado del proyecto, las ideas se van entrelazando y los elementos introducidos solucionan varios problemas simultáneamente: así la cubierta inclinada introduce una cámara ventilada que palia el sobrecalentamiento en verano, al tiempo que nos expulsa las aguas pluviales al canalón exterior. De esta manera sacamos las bajantes entre la piel plegada y el aislamiento, evitando el puente térmico de las aguas frías atravesando el edificio. Del mismo modo, la eliminación de la pasarela perimetral exterior nos evita el puente térmico lineal del vuelo, al tiempo que el acercamiento de la piel de chapa al aislante nos evita la necesidad de otra hoja de fábrica para protegerlo, pudiendo así pasar la hoja principal la interior, ganando así su inercia térmica.

Además de los aspectos propiamente constructivos que acabamos de describir, la adaptación del proyecto abarcó los siguientes campos de estudio:

Consumos eléctricos: se implementó una pequeña superficie de paneles fotovoltaicos con una potencia de 4KW, a la espera de una posible reformulación del decreto de 2015 sobre el autoconsumo. Con la segunda fase en construcción y la derogación del “impuesto al sol”, se prevé dejar toda su cubierta plana para instalar al menos otros 8KW.

Se implementó una pequeña superficie de paneles fotovoltaicos con una potencia de 4KW, aunque tras la derogación la del 'impuesto al sol', se prevé dejar toda su cubierta plana para instalar al menos otros 8KW.

Costes: Partimos de un proyecto inicial que cumplió con el Primer Código Técnico de 2006, con una calificación energética C. La adaptación tenía un límite presupuestario de un 12% respecto al proyecto inicial. De este presupuesto, aproximadamente un 3% se destinó a cambios normativos (accesibilidad para minusválidos, adaptación a cambios en RITE, en normativa de gas, de iluminación, etc.) y un 9% a la adaptación al estándar Passivhaus.

Se redujo la medición de partidas de importante sobrecoste, como por ejemplo la de carpinterías y vidrios triples. También se redujo superficie construida con el paso a un box prefabricado de la sala de calderas. La reducción de caldera en un 70% respecto a la inicial, y la enfriadora en un 60%, también contribuyeron a sumar ahorros que se emplearon en la mejora de los recuperadores, aumento de aislamientos, mejoras de carpinterías y nuevos elementos domotizados de control solar.

La obra, adjudicada a Qoda construcciones en diciembre de 2017 con una baja del 20%, tiene un precio es de 1430 euros/m² construido, antes de IVA.. De momento, construida ya la primera fase, la única variación económica ha sido por la presencia de un colector antiguo de saneamiento que ha habido que que desviar, pero las partidas dedicadas a la construcción del nuevo edificio se han ejecutado según presupuesto.

Monitorización: prevista por expreso deseo de la propiedad, tanto de parámetros de confort como de consumos individualizados de todas las instalaciones, se está poniendo en marcha en la actualidad.

La primera conclusión es la idoneidad del sistema Passivhaus para el uso sanitario: con funcionamiento continuado 24h/365d, con alta calidad de aire y situaciones puntuales de alta ocupación, se trata del sistema ideal por sus bajos consumos y capacidad de adaptación a soluciones constructivas sencillas y de coste ajustado.

La segunda conclusión es que incluso cuando se parte de una distribución ya cerrada, es de vital importancia replantearse todo el trabajo, desde las primeras decisiones. Sólo así pueden encontrarse soluciones que integren eficiencia, precio y funcionalidad en la concepción original del proyecto. Así, sin aparentemente cambiar demasiado, hemos conseguido que todo cambie: hemos pasado de un edificio con una demanda de calefacción de 118 kWh/(m²a) a otro con una demanda de 14 kWh/(m²a).

La tercera conclusión, es que cuando se deja tiempo a los proyectistas para definir con detalle el proyecto, la puesta en obra, aunque haya habido una fuerte baja económica, puede llevarse a cabo sin sobresaltos, no solo no rebajando ninguna prestación de los elementos constructivos, sino incluso pudiendo añadir pequeñas mejoras como las que hemos visto a lo largo de la exposición.

Imagen del edificio de 2009 y del modificado en 2016.

Autores del proyecto:

• German Velazquez Arteaga
• Sara Velázquez Arizmendi
• German Velazquez Arizmendi
• Silvia Mingarro Cuartero
• Jesús Ramirez Santesteban.