Mantenimiento y Passivhaus. En busca de la eficiencia energética
Iñaki Zugaldía Rubio
Experto Gestor de Mantenimiento, certificado por la AEM (Asociación Española de Mantenimiento)
Grupo Eulen
Resumen
La sociedad actual está sumida en una profunda crisis energética que con los últimos acontecimientos ocurridos a nivel mundial se ha visto incrementada, elevando la población en riesgo de pobreza energética. Ante esto, se están llevando a cabo una serie de propuestas que buscan disminuir los costes energéticos a través de la reducción tanto del consumo como de la demanda energética de los edificios.
Partiendo de la experiencia adquirida durante estos años trabajados en el sector de mantenimiento donde se han ido aportando una serie de soluciones en eficiencia energética, se ha escogido un edificio con altos consumos energéticos y se han propuesto varias medidas de eficiencia energética. A través de la simulación digital, se han implementado en el inmueble soluciones y metodologías a los procesos de mantenimiento preventivo y correctivo inspiradas en el estándar Passivhaus y se han escogido las que mejores resultados han aportado, trasladándolas al entorno real, consiguiendo datos de ahorro muy cercanos a los aportados por la propia simulación. De este modo, se ha logrado optimizar los procesos de mantenimiento, reduciendo la demanda y consumo energético del edificio gracias al uso de la simulación digital.
Palabras clave: mantenimiento, Passivhaus, eficiencia energética, mejoras, simulación.
1. INTRODUCCIÓN
En un campo como el del mantenimiento y la eficiencia energética, existe una gran cantidad de bibliografía publicada, con propuestas de mejora interesantes en muchos aspectos. Sin embargo, se ha detectado una carencia de artículos que vinculen el mantenimiento de edificios o industrias con la eficiencia energética. Siendo un campo tan importante como necesario, deberían incentivarse de alguna manera estas investigaciones con la misión de optimizar los recursos que posee el planeta, ya que el objetivo final que perseguimos, la eficiencia energética, es el de preservar los recursos que posee el planeta, beneficiándonos a todos nosotros y a las generaciones venideras como usuarios del mundo en el que vivimos.
Entre la bibliografía consultada, destaca un artículo de Guerra (2021), jefe de fiabilidad dinámica, donde explica que el gestor de mantenimiento ha visto modificadas sus competencias durante los últimos años, involucrándose de manera importante en tareas transversales a la organización. Donde antes únicamente había que reparar un equipo, actualmente también se busca la calidad, la fiabilidad, la eficiencia energética, la seguridad, etc.
2. METODOLOGÍA
Para realizar este artículo, el plan de trabajo ha consistido en realizar una consulta exhaustiva de la bibliografía existente. Una gran fuente de información han sido libros que explican medidas de eficiencia energética que se toman dentro del estándar Passivhaus, analizando varios textos que hubieran podido dar lugar a interesantes investigaciones. Analizando la citada bibliografía, junto a los trabajos de mantenimiento y eficiencia energética que venimos realizando a nuestros clientes, he procedido a elaborar una lluvia de ideas de medidas de eficiencia energética aplicables a los trabajos de mantenimiento habitual. Posteriormente, se plantea un trabajo de metodología mixta, donde inicialmente se explica teóricamente la base desde la que se parte para plantear las medidas de eficiencia energética, para después explicar una serie de herramientas con las cuales se va a facilitar la implantación de estas medidas durante los trabajos de mantenimiento. A continuación, se ha elegido un edificio en el cual EULEN S.A. presta servicios de mantenimiento y eficiencia energética y tiene acceso a datos de consumos energéticos. Tras realizar una toma de datos en campo de la documentación existente, del estado actual del inmueble y del uso y ocupación actual que tiene, se elabora un estudio y análisis del edificio donde se analiza su envolvente aplicando técnicas no destructivas,
tales como estudios termográficos o ensayos de termoflujometría. Al mismo tiempo, se realizan encuestas a los profesores del colegio y se estudia la estanqueidad de varias aulas mediante pruebas de Blower Door. Con estos datos, se elabora una simulación digital con el programa Design Builder, calibrándolo en varias ocasiones para que los datos ficticios tengan correlación con los reales. Asimismo, con la información recopilada, se da un diagnóstico al edificio, determinando las patologías energéticas que padece, mostrando varios escenarios de actuación, donde se plantearán medidas tanto pasivas como activas, que serán simuladas con Design Builder para comprobar la mejora que aportan. Con las conclusiones extraídas del programa, el siguiente paso ha sido ejecutar algunas de estas medidas en el propio edificio y comprobar su verdadero funcionamiento, obteniendo valores bastante cercanos a la realidad.
3. PRINCIPIOS DEL Passivhaus
Las viviendas Passivhaus tienen una serie de reglas básicas de construcción/rehabilitación que permiten acercarse al consumo energético nulo del edificio, gracias a la poca demanda energética que requieren para cumplir las condiciones de confort interior.
Estos principios incluyen una envolvente térmica de altas prestaciones, donde el aislamiento térmico juega un papel fundamental en todos los componentes de la misma, como cubiertas, fachadas y suelos. Unido a la envolvente, se encuentra la reducción de puentes térmicos, puntos de la envolvente donde la resistencia térmica es diferente a la del resto del cerramiento como consecuencia de la existencia de materiales o elementos constructivos con diferente conductividad a la del resto. Por otro lado, se busca la hermeticidad al aire exterior, reduciendo así las infiltraciones de aire, es decir, la cantidad de aire que entra al interior del edificio a través de los elementos constructivos de manera no controlada. También se muestra especial cuidado a las carpinterías exteriores, las cuales han de buscar confort (mantener una buena calidad del ambiente interior aportando hermeticidad), higiene (evitar condensaciones y contrastes térmicos, eliminando el efecto “pared fría”), y ahorro de energía (el valor de U de la ventana debe ser inferior a 0,8 W/m2K para el clima centroeuropeo). Por último, también se utilizan equipos de recuperación del calor por medio de la ventilación mecánica, permitiendo la ventilación de la vivienda automáticamente mitigando las pérdidas de calor que se producen al extraer el aire viciado e impulsar hacia el interior el aire renovado.
4. HERRAMIENTAS DE TRABAJO
Al actuar sobre un parque de edificios ya existente, se hace necesario el apoyo de una serie de herramientas que faciliten la búsqueda de puntos débiles de los inmuebles, además de ayudar a tomar las decisiones correctas a la hora de tomar y justificar una decisión para llevar a cabo una inversión económica en medidas de eficiencia energética.
Una de las herramientas utilizadas es el ensayo Blower Door, una prueba que permite calcular la estanqueidad de edificios y componentes mediante un test de presurización a través de un ventilador que permite poner la zona de estudio en depresión y sobrepresión. A través de esta prueba, es posible conocer la hermeticidad y la calidad de la construcción, así como la cantidad y el estado de las filtraciones de aire que tiene la misma, con el objetivo de corregirlo y mejorar su eficiencia.
También se recurre a la inspección de edificios con cámaras termográficas, una manera no invasiva de supervisión y diagnóstico del estado de la envolvente de los edificios.
Asimismo, muchas veces el usuario final posee datos e información del edificio que pueden orientar hacia un lado u otro el camino a seguir dentro de las mejoras energéticas. A través de encuestas a dichos usuarios, es posible recopilar información y facilitar la toma de decisiones.
Del mismo modo, existen numerosas herramientas a través de las cuales es posible modelar un edificio y según una serie de criterios, simular qué va a pasar con ellos. Una de estas herramientas es Design Builder, una herramienta de análisis energético y medioambiental de edificios, que permite evaluar la eficiencia energética, medioambiental y económica de los edificios durante todo el proceso de diseño, desde el concepto hasta el proyecto ejecutivo.
5. APLICACIÓN DE MEDIDAS Y HERRAMIENTAS EN CASOS PRÁCTICOS
Analizando el parque de edificios de los cuales EULEN S.A. es adjudicataria de contratos de mantenimiento y eficiencia energética, se ha escogido un colegio que tiene consumos energéticos elevados en comparación con el resto para hacer un estudio de rehabilitación energética y reducir tanto su demanda como su consumo energético.
Tras escoger el edificio, se realiza un análisis inicial mediante el estudio de la documentación existente del colegio, de la historia, del estado actual del mismo y del uso y ocupación actual que tiene. Aquí se observa la existencia de zonas de paso no calefactadas que conectan varias estancias del edificio, la falta de aislamiento térmico en la cubierta, la baja eficiencia de las carpinterías al contar con vidrios simples o la
existencia de humedades en varias zonas. Con esta información, se realiza un estudio y análisis del edificio con herramientas como la cámara termográfica, el Blower Door o el Termoflujómetro. Gracias a ello, se observa la presencia de puentes térmicos en la fachada del edificio, las pérdidas de calor a través de elementos singulares, la escasa estanqueidad que aportan las carpinterías o la poca capacidad de la envolvente de retener el calor en el interior del edificio. Asimismo, en este punto de la investigación se elabora una encuesta al cuerpo docente del centro de la que se extraen varias conclusiones interesantes: buena parte de los encuestados tienen frío a primera hora en invierno, siendo habitual que esta sensación sea extensible a toda la jornada laboral. Además, se quejan de tener que pasar por zonas frías para ir de un lugar a otro del edificio. Sin embargo, buena parte de los encuestados muestran sensación de confort térmico en épocas más calurosas.
Con toda esta información recopilada, se ha procedido a modelar el edificio en el programa Design Builder y a calibrarlo realizando varias comprobaciones, tratando de asemejar lo máximo posible la maqueta digital con su funcionamiento real.
Tras recopilar la información sobre el estado previo del edificio, elaborar un estudio y análisis del edificio y simular el colegio con Design Builder, se plantean varias medidas de eficiencia energética, las cuales son simuladas y comparadas en el entorno digital para comprobar el beneficio que supondría su implantación.
5.1. Envolvente. Aislamiento por el interior
Tras estudiar y simular la ejecución de un sistema de aislamiento térmico por el interior mediante un trasdosado de yeso laminado, se observa que la instalación de un espesor de 80 mm de aislamiento térmico es la opción más apropiada en cuanto a relación entre el ahorro energético obtenido y su coste económico, obteniendo una reducción del 12,59% de la demanda energética en calefacción del edificio según las simulaciones. Estos trabajos pueden ir realizándose poco a poco, comenzando por las zonas más desfavorables (cerramientos de fachada con orientación norte), aprovechando las partidas de pequeñas obras de inversión dentro de la contrata de mantenimiento.
5.2. Envolvente. Aislamiento de la cubierta
La mejora de la envolvente térmica colocando un espesor de aislamiento térmico con un espesor de 120 mm en la zona de bajocubierta, reporta un ahorro en la demanda energética del 6,54% según los datos según los datos obtenidos en la simulación con Design Builder.
5.3. Cerramiento pasillo frontón
En este apartado se va a proponer la ejecución de un cerramiento que permita conectar el ala este y el ala oeste del colegio. En la actualidad, la conexión entre ambas zonas se realiza por el interior del frontón, donde existe un pasillo abierto cuyas condiciones de humedad y temperatura son las mismas que las del propio frontón. Al ser una zona de paso, las puertas que separan el frontón de las dos alas del edificio están abiertas de manera continua, creando un punto débil dentro de la envolvente del edificio.
Para dar solución a estos problemas, se propone la ejecución de un cerramiento de conexión a través del frontón que conecte ambas alas del edificio, mejorando de esta manera la envolvente térmica, evitando las pérdidas de calor a través de las puertas, y mejorando el grado de confort de los usuarios del centro al cambiar de ala o planta, sobre todo en días de climatología invernal.
Tras simular esta mejora en Design Builder, se consigue una reducción del 4,01% en la demanda térmica del edificio. Esto mejorará también el confort de los usuarios del centro, al no alternar zonas frías con calientes al cambiar de ala dentro del propio edificio.
5.4. Carpinterías. Sustitución de vidrio simple por vidrio de U = 1,5 W/m2K
Otra medida que puede realizarse de manera paulatina a través de los trabajos de mantenimiento correctivo o del apartado de pequeñas inversiones es la sustitución de los vidrios simples de las carpinterías de la escuela por vidrios dobles bajo emisivos. En este caso se propone para realizar la simulación, la instalación de un vidrio con una transmitancia térmica de 1,5 W/m2K, consiguiendo reducir las cargas internas del colegio en un 18,33% en caso de sustituir los vidrios de todo el colegio.
5.5. Carpinterías. Colocación de burletes
Las carpinterías de este colegio, que son de madera, tienen poca estanqueidad, algo comprobado con el ensayo de Blower Door que se ha realizado en el análisis del edificio. Estas ventanas carecen de burletes, por lo que se experimentó colocando burletes en los marcos de las ventanas practicables de un aula para mejorar la estanqueidad. Esto se comprobó con otro ensayo Blower Door obteniendo unos resultados muy positivos.
Al simular esta medida con Design Builder, se consiguió una reducción de la demanda energética del edificio del 11,77%, gracias al aumento de la estanqueidad del mismo. Este tipo de medidas tienen un coste muy bajo y pueden realizarse en el mantenimiento diario del centro.
5.6. Mejora en las cajas de persianas
También se realiza el estudio de aislar el interior de las cajas de persianas y proporcionarles cierta estanqueidad, evitando de este modo los puentes térmicos y las infiltraciones. Esta medida supone una reducción de la demanda energética del 15,69% según los datos simulados.
6. CONCLUSIONES
Una vez analizadas todas las medidas planteadas, es muy importante establecer un orden de prioridades para actuar de una manera correcta sobre el edificio, llevando a cabo en primer lugar las medidas más urgentes que afectan directamente al confort de los usuarios y que además conllevan un ahorro de energía, junto a aquellas que pueden realizarse de manera rápida, como el caso de los burletes. Poco a poco, se irá mejorando el comportamiento del edificio frente a las pérdidas de calor, reduciendo de este modo su demanda energética.
Todas las medidas planteadas pueden realizarse dentro de las labores de mantenimiento, ya sea en el apartado de mantenimiento preventivo (instalar burletes), correctivo (sustitución de vidrios), o de obras e inversiones (cerramiento del pasillo). Gracias a los programas de simulación, contamos con una herramienta muy potente para mostrar al cliente los beneficios que va a obtener en caso de ejecutar una medida concreta, además de darnos datos dentro de nuestro proceso de gestión que nuestra apuesta por una medida concreta es acertada y nos va a reportar beneficios, por ejemplo, en un contrato ESE.
El objetivo final, en definitiva, ha de ser mejorar el comportamiento térmico del parque de edificios que tenemos a nuestro cargo como mantenedores, con medidas que se pueden afrontar dentro del contrato, al mismo tiempo que mejoramos el confort de los usuarios del edificio.
7. BIBLIOGRAFÍAS COSULTADA
Corner, D., Fillinger, J., y Kwok, A. (2017). Passive House Details: Solutions for High- Performance Design. Routledge.
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Wassouf, M. (2014). De la casa pasiva al estándar Passivhaus. La arquitectura pasiva en climas cálidos. Barcelona: Gustavo Gili.
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