5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores

2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Desarrollo de nuevos elementos de
construcción en base al estándar Passivhaus
Juan José del Coz Díaz. delcoz@uniovi.es. Marzo 2013.
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Indice
1. Presentación Grupo GICONSIME
2. La sostenibilidad como reto
3. El papel de la simulación en Ingª
4. Los materiales: HL, vegetales y proyectados
5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
6. Estudio de forjados
7. La industrialización de la construcción.
8. Conclusiones.
Juan José del Coz Díaz. delcoz@uniovi.es. Marzo 2013.
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
1. Personal: 16 doctores integrado en IUTA
2. EPI Gijon. 1000 m2 laboratorios + cluster computacion
3. Lineas de investigacion basadas en simulacion y ensayo > sostenibilidad e industrialización de la construcción
4.Colaboraciones Nacionales (Cantabria,Valencia,Zaragoza)
e Internacionales (UCD, Imperial College, Bartin, Purdue)
1. Presentacion Grupo GICONSIME
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Equipamiento mas importante
1. Presentacion Grupo GICONSIME
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Equipamiento mas importante
1. Presentacion Grupo GICONSIME
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Equipamiento mas importante
1. Presentacion Grupo GICONSIME
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
La sostenibilidad como reto
Nuestros recursos son limitados
!! debemos gestionarlos de manera que no supere la
capacidad de la naturaleza para reemplazarlos !!
En caso contrario, deberemos de buscar o desarrollar otras
alternativas, o bien disminuir nuestro nivel de vida.
2. La Sostenibilidad como reto
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
La sostenibilidad como reto
En Europa, el sector de la Edificación es responsable de 1/3 de
las emisiones de gases de Efecto Invernadero, y el 40 % del
consumo energético total se debe al mismo sector.
Casi la mitad del ahorro energético exigido para cumplir el
Protocolo de Kyoto, podría cubrirse implantando los criterios
de eficiencia energética en la Edificación - >Passivhaus.
Europa importa casi el 50 % de su energía desde países
inestables.
2. La Sostenibilidad como reto
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Un hecho destacable: La bañera climática de Kunzig:
2. La Sostenibilidad como reto
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Es importante verter tanto CO2 a la atmósfera? el MTPE
Al final del Paleoceno,
brusco
aumento
del carbono en la
La Tierra un
hace
56 millones
de años
atmósfera hizo subir la temp. en todo el planeta (MTPE).
En un abrir y cerrar de ojos geológico, la vida cambió para
siempre: se fundieron los polos, plagas de insectos,
muchas especies desaparecieron..
por una concentración de CO2 de sólo 1.000 ppm
Al ritmo actual de emisiones, tardaremos menos de 300 años
en alcanzar esa cantidad. ¿Qué pasará entonces?
La Tierra tardó mas de 150.000 años en volver al equilibrio.
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
La sostenibilidad como reto
1) Reducir las emisiones de CO2
2) Rebajar nuestra dependencia energética
Ahorrar Energía,
mejorar nuestra Salud y el
Para lo cual debemos conseguir :
Ambiente.
1) Reducir elMedio
consumo
de energía del edificio,
manteniendo y mejorando el nivel de confort y calidad de
vida de los usuarios.
2)!El
Proteger
al Medio
Ambiente, mediante
construcción
estándar
Passivhaus
puedeuna
ayudarnos!
sostenible, tanto en la ejecución como en el uso y disfrute
!!Y darnos
trabajo!!
de la vivienda
2. La Sostenibilidad como reto
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
3. El papel de la simulación en Ingª
¿Qué es la simulación?
Es un proceso que consiste en diseñar un modelo numérico
de un sistema real y llevar a cabo experimentos con él.
¿Y para qué sirve?
Para comprender el comportamiento de dicho sistema o
evaluar nuevas estrategias de funcionamiento del
mismo, teniendo en cuenta ciertas restricciones.
Un ejemplo..
3. El papel de la simulación
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Estudio del comportamiento térmico de un muro
Bloque
Modelo geométrico
3. El papel de la simulación
Modelo FEM
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Estudio del comportamiento térmico de un muro
Cargas y condiciones
de contorno
3. El papel de la simulación
Resultados
Distribución temperaturas
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Mediante esta técnica :
• Podemos evaluar un mayor número de posibles diseños
• Se pueden conseguir productos mas “maduros” (de mayor
calidad) en menos tiempo
• Se reduce el número de ensayos
• Se disminuyen los costes
! Nos permiten optimizar los
materiales y realizar
construcciones mas
eficientes y sostenibles –
s/ estándar Passivhaus!
3. El papel de la simulación
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
4. Los Materiales : Hormigones ligeros - ventajas
•
Reducen las emisiones de CO2 en el ciclo de vida del producto.
Productos reciclables, menos consumo en transporte y en las
estructuras.
•
Los bloques son productos de uso masivo en construcción, su
impacto es grande actuando sólo sobre un elemento que se fabrica
en grandes series.
•
Consiguen ahorro energético, los productos elaborados con HL son
muy buenos aislantes térmicos (<=0,3 W/mK). Muy buena inercia
térmica.
•
También es un buen aislante acústico, aspecto pétreo y resistente,
con un buen comportamiento al fuego.
4. Los materiales – HL – vegetales - proyectados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Materiales propuestos: Plantas – ventajas
•
Reducen las emisiones de CO2 por absorción de CO2. Productos
naturales, solo requieren un mínimo mantenimiento.
•
Permite reducir emisiones de CO2 aprovechando sus cualidades:
sombra, ventilación, reflectividad de radiación solar y evapotranspiración.  del orden de 0,1 a 0,2 W/mK
•
También son buenos aislantes acústicos.
•
Difíciles de integrar arquitectónicamente.. !! Pero hay que
intentarlo!!
4. Los materiales – HL – vegetales - proyectados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Materiales propuestos: proyectados y aislant. naturales
-
Corcho proyectado, =0,068 W/mK
-
Morteros aislantes , =0,05 W/mK
-
Lana de oveja , =0,045 W/mK
Permiten adecuar los muros a los requerimientos de la norma
Passivhaus, sin perder la reciclabilidad del producto que recubren
Todos son también buenos aislantes acústicos.
4. Los materiales – HL – vegetales - proyectados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
Requerimientos actuales en España s/CTE-DB-HE :
U=0,95 zona C (0,74 zona E)
Requerimiento básico en España s/Passivhaus:
U= 0,3 W/m2K (Passivhaus recomienda 0,15 en general).
Con un bloque macizo de hormigón,  W/mK necesitaríamos un
espesor de pared de 4 metros para una U=0,3 W/m2K
Incluso con un bloque de macizo de hormigon ligero ,  W/mK
necesitaríamos un espesor de pared de 66 cm.
!! NECESITAMOS MEJORAR LAS PRESTACIONES DE LOS MUROS!!
5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
¿Cómo podemos mejorar las prestaciones de los muros?
-
Solución “A”: entendemos los mecanismos de transferencia de calor
y actuamos sobre ellos.
-
Solución “B”: incluimos agujeros o perforaciones en los bloques.
-
Solución “C”: añadimos a los muros recubrimientos de muy baja
conductividad.
-
Solución “D”: incorporamos soluciones que incorporen vegetales a
nuestras fachadas.
5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
A- Entendiendo los Mecanismos de transferencia de
En un bloque con agujeros:
-
Conducción: propiedad del material -> baja 
-
Convección: depende del movimiento del fluido -> baja v.
-
Radiación: depende de la Tra.del cuerpo,
-
de la  de la superficie y de la geometria
-
-> baja 
5.A. Soluciones Passivhaus en muros exteriores.
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
B-Tipos y formas de agujeros.
Incluimos perforaciones, que afectan :
-
Convección: afectan al movimiento del fluido y la tra.
-
Radiación: afectan a la tra. del cuerpo.
5.B. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
B - Soluciones estándar EN-1745
Influencia perforaciones en el comportamiento térmico del muro (=0,2):
! Se requieren 60 cm de anchura para una U=0,3 !
s/EN-1745 standard rule
5.B. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
B – Simulación del comportamiento térmico
Diseñamos nuestras propias perforaciones en bloques de HL!!
Ancho 0.35 m - Ancho 0,40 m - Ancho 0,46 m
Peso entre 12 y 17 Kg/unidad
5.B. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
B - Simulación del comportamiento térmico con huecos
Diseñamos nuestras propias perforaciones en bloques de HL!!
Ancho 0.35 m - Ancho 0,40 m - Ancho 0,46 m
U=0,533
U=0,436
5.B. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
U=0,403
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
C – Mejoramos las prestaciones con otros materiales.
Revestimiento corcho proyectado (0,5 cm) + Mortero aislone (8 cm)
U=0,281
U=0,252
U=0,240
Todos son menores a U=0,3 W/m2K!! Con 43 cm!
5.C. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
C – Mejoramos las prestaciones con otros materiales
Revestimiento Lana oveja (8 cm) + Mortero aislone (8 cm)
U=0,19
U=0,176
U=0,17
Son cercanos a U=0,15 W/m2K!! Con 51 cm!
5.C. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
C – Mejoramos las prestaciones con otros materiales
Recubrimientos de baja emisividad en huecos (=0,5)
Con el bloque de 350 mm:
U=0.223 con aisl.+corcho 44cm
U=0,163 con aisl.+lana 51 cm!
5.C. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
C – Mejoramos las prestaciones con otros materiales
Recubrimientos de baja emisividad en huecos (=0,5)
U=0,154
U=0,145
Cumple Passivhaus U=0,15 W/m2K!! Con 56 cm!
5.C. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
C – Por supuesto también se pueden estudiar los
puentes térmicos
5.C. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
D- Soluciones en muros de fachadas exteriores
Incorporamos vegetales ..
Fachada vegetal microventilada
Proyecto FICYT PC-10-33
Desarrollo de fachada ventilada vegetal industrializada y sostenible. Objetivos:
•
•
•
Promover el uso de especies vegetales en las ciudades, y aprovechar sus
cualidades - captura CO2.
Mejorar aislamiento térmo-acústico en construcciones nuevas/rehabilitadas.
Conseguir ahorro energético y beneficios medioambientales.
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Fachada vegetal microventilada
Integración sostenible:
• Ahorro agua.
• Plantas autóctonas
trepad. resistentes.
• Bajo mantenimiento
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Fachada vegetal microventilada
Soporte de plantas
Resultados térmicos
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Construcción de demostrador: 4 células passlink, muros de 3x3.5 m
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Ensayos y monitorización demostrador
Propiedades térmicas
Leyes de crecimiento
Especie 
(W/mK)
U
(W/m2K)
R
(m2K/W)
Wisteria
sinensis
0,185
2,313
0,43
Hedera helix
0,133
2,66
0,38
Solanum
jasminoides
0,224
2,24
0,45
Parthenoc.
0,105
1,05
0,95
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Con una solución constructiva de
solamente 0.42 metros se consigue
una transmitancia térmica del orden
de 0.3 W/m2K
!Se cumple el estándar Passivhaus y
además se absorbe CO2 y se mejora
nuestra calidad de vida!
5.D Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Soluciones en muros exteriores – RESUMEN
1. Entendemos los mecanismos de transferencia de
calor y podemos actuar sobre algunos.
2. Modificando la geometria y distribución de los
huecos podemos mejorar las prestaciones.
3. !La simulación es una buena herramienta para
hacerlo!
4. Incluyendo revestimientos naturales tambien
mejoramos las prestaciones de la envolvente….
!Pero que sean reciclables!
5. Actuando sobre la emisividad de los materiales
mejoramos su U sin perder reciclabilidad.
5. Soluciones Passivhaus en muros exteriores
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Soluciones en forjados. Mejora de bovedillas.
6. Estudio de forjados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
¿Cual de estas bovedillas aisla mejor?
Bovedillas: HL, H, arcilla
6. Estudio de forjados
Detalle MEF
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Soluciones en forjados ..
6. Estudio de forjados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Resultados para
flujo descendente
Resultados para
flujo ascendente
Se necesita investigar
más estos componentes
para adecuarlos a
Passivhaus
6. Estudio de forjados
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
La industrialización de la construcción
Objetivos:
Edificios mas eficientes
energéticamente.
Desarrollo de nuevas técnicas
constructivas: menor coste y
plazo de ejecución.
Estandarización de
componentes
Componentes reciclables.
Edificios adaptables a las
necesidades de los usuarios
7. La industrialización de la construcción
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Conclusiones
1. Los edificios actuales no tienen en cuenta criterios de
sostenibilidad y no se adaptan a las nuevas necesidades
de los usuarios. CTE- Rev. 2?
2. Debemos promover el uso del estándar Passivhaus y
desarrollar productos que cumplan sus prescripciones
mediante el uso de la simulación.
3. Es necesario desarrollar una verdadera industria de la
construcción, que pueda dar estabilidad al sector,
responder a los retos actuales y exportar productos y
conocimientos.
8. Conclusiones
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Agradecimientos
2ª Jornada Ciclo Asturias Passivhaus: La envolvente estanca de las casas pasivas
Muchas gracias por su atención
Juan José del Coz Díaz. delcoz@uniovi.es
Area de Ingeniería de la Construcción
www.construcción.uniovi.es