Blog de Arquitectura Passivhaus y Bioclimática

Curso Experto Passivhaus.

1.3. Criterios indirectamente exigibles para obtener la Certificación Passivhaus.

Los criterios indirectos devienen de la no utilización de soluciones constructivas avaladas y certificadas por el Instituto Passivhaus.

El estándar Passivhaus es muy exigente con todos los componentes susceptibles de usarse para construir una casa pasiva.

Cuando en nuestro proyecto u obra usamos elementos constructivos certificados por el Passivhaus Institut no tenemos que justificar los parámetros o valores que poseen, ya que estos son reconocidos en los certificados oficiales emitidos por el Instituto para cada elemento o solución constructiva.

Ahora bien, cuando nos alejamos, es decir, cuando no empleamos estas soluciones, debemos, indirectamente, justificar unos criterios de higiene y unos criterios de confort, que pasamos a definir.

1.3.a) Criterios de higiene

Los criterios de higiene se basan en dos puntos:

  1. Evitar mohos en todos los paramentos o superficies inetriores.
  2. Evitar condensaciones superficiales en las superficies de los vidrios.

Para evitar mohos en los paramentos, el criterio de higiene limita la humedad relativa en las superficies interiores de la envolvente térmica al 80% en el mes más frío del año (aw ≤ 0,8 siendo ala humedad relativa en la superficie del material).

Esto equivale a 12,6° C de temperatura superficial mínima interior si suponemos una humedad relativa media mensual del espacio interior del 50%.

Para evitar las condensaciones superficiales en los vidrios, éstos no deberían tener condensaciones superficiales (HR= 100%) en el día más frío del año (en concreto el día de la media de las 12 horas más frías del año).

Los criterios de higiene se justifican con el valor fRsi. Este factor varía según la temperatura exterior (θa) y la Humedad relativa del aire interior (HRi). Para una humedad del 50 %  aw debe ser menor de 0,8.

El Factor de temperatura de la superficie interior fRsi es el cociente entre la diferencia de temperatura superficial interior y la del ambiente exterior y la diferencia de temperatura del ambiente interior y exterior. Un valor aw > 0,8 puede llevar a que se formen condensaciones superficiales en los vidrios.

1.3.b) Criterios de confort

El criterio de confort para una casa pasiva señala que la diferencia entre la temperatura operativa interior y cualquier otra temperatura de cualquier superficie interior no puede diferir en más de 4,2 K. Este criterio de confort está establecido en la norma EN ISO 7730.

Normalmente la superficie interior más fría será la del cristal de la ventana, así que dicho de otro modo, el criterio de confort establece que la diferencia entre la temperatura operativa de la habitación y la temperatura superficial interior del cristal de la ventana no puede superar los 4,2 K.

La temperatura operativa interior es la media entre la temperatura del aire interior y la temperatura superficial de los paramentos interiores que rodean la habitación.

Este criterio nos proporciona un coeficiente de transmitancia térmica (U) máximo para los componentes del edificio pasivo:

U ≤ 4,2 K / ((Rsi K * (θop K - θext K))

siendo:

θop = Temperatura operativa

θext = Temperatura exterior (media de las 12 horas seguidas más frías)

Una extrapolación simplificada nos lleva a verificar que la temperatura media de la superficie interior de la envolvente térmica no baje de los 17° C para justificar el cumplimiento de las condiciones de confort para una casa pasiva Passivhaus.

glasing passive house

Comparativa U glass. Fuente: Passivhaus Institut.

1.3.c) Criterio de corriente de aire

Según la Norma ASHRAE la velocidad del aire debe ser como máximo de 0,1 m/s.

Esto supone regular la ventilación controlada para no superar estos valores, asegurar la hermeticidad del edificio y que los caudales de renovación en invierno no superen 0,5 renovaciones del volumen a la hora.

 

 

 

 

Curso Experto Passivhaus.

1.2. Criterios directamente exigibles para obtener la Certificación Passivhaus.

Los criterios directos son 4:

  • Energía máxima consumida para calefacción ≤ 15 kWh/m2a.
  • Energía máxima consumida para refrigeración ≤ 15 kWh/m2a (o sobrecalentamiento ≤10%).
  • Consumo de energía primaria para calefacción, refrigeración, ACS y electrodomésticos (para todos los usos) ≤ 120 kWh/m2a.
  • La envolvente exterior del edificio debe tener una estanqueidad n50 ≤ 0,6 ren/h.

1.2.a) Consideraciones:

En realidad, aquí hablamos de la certificación clásica o básica Passivhaus. Desde 2015 los criterios han cambiado, haciéndose un poco más complejos. Hablaremos de ello en un futuro post independiente, pero para un acercamiento al estándar la información que propongo en este post, aún no estando 100% actualizada, la considero suficiente de momento.

En cuanto a la energía máxima consumida para calefacción, hay poco que decir, la limitación de 15 kWh por metro cuadrado útil por año supone que de antemano vamos a saber cuantificar cuánto vamos a pagar, como máximo, en electricidad para calefactar nuestra casa pasiva al año.

El valor de referencia para el cálculo es la SRE, superficie de referencia energética, cuya determinación veremos en el apartado correspondiente, que se especifica en los Manuales de Usuario del programa PHPP.

En cuanto a la energía máxima consumida para refrigeración, ocurre lo mismo, sabemos el máximo consumo anual al que tendremos que hacer frente. En cuanto al sobrecalentamiento, supone que cuando en el PHPP se supera el 10% del establecido son necesarias medidas adicionales de protección contra el calor. El programa calcula el grado de confort en verano en base al porcentaje de horas que superan el valor establecido de confort (θmax= 25° C). Cuanto más bajo es el porcentaje mayor es el grado de confort en verano. Es decir, si el porcentaje de horas con temperatura mayor de 25° C supera el 10% serán necesarias las medidas adicionales de protección, sombreamientos, etc. Para que el confort en verano sea óptimo se recomienda no superar el valor del 5%.

En cuanto a la Energía Primaria total, el valor es la suma de las demandas de energía primaria totales del edificio para calefacción, refrigeración, ACS, ventilación y electricidad auxiliar en general, electrodomésticos, etc. El cálculo de la Energía Primaria es complejo y se realiza en las hojas correspondientes del PHPP. En general, decir que para calcular la demanda de energía primaria se debe multiplicar la demanda de electricidad por el factor de conversión de energía primaria que es de 2,6 kWh/kWh para aparatos que sólo consuman electricidad. La demanda eléctrica está determinada por la eficiencia de las instalaciones eléctricas y de los electrodomésticos, así como por el número de personas, la SRE y otros factores. Lo que hay que tener en cuenta desde el principio es que es necesario elegir los aparatos eléctricos más eficientes y de menos consumo para reducir la demanda de electricidad.

La estanqueidad de la envolvente se limita a 0,6 renovaciones/hora bajo una presión de 50 pascales, tanto en sobrepresión como en bajopresión. El ensayo se realiza mediante un ventilador instalado en una puerta o ventana exterior, permaneciendo cerrado el resto del edificio. Se mide el volumen de aire sometido a sobrepresión-bajopresión y que fluye a través de rendijas o resquicios que puedan existir en la envolvente. El ensayo se realiza con distintas situaciones de presión hasta obtener un valor medio n50. Este test se denomina blower-door y se realiza de acuerdo a la DIN EN 13829. El ensayo debe ser realizado por un técnico independiente del promotor o del constructor.

A efectos de demanda de energía para refrigeración, desde 2012 se ha introducido un cambio en el que se tiene en cuenta el grado de humedad en el clima, de tal forma que en vez de exigirse una demanda ≤ 15 kWh/m2a se pasa a exigir:

  • Energía máxima consumida para refrigeración ≤ 15 kWh/m2a + 0,3 W/m2aK * TGH, donde el primer sumando corresponde al calor sensible y el segundo sumando al calor latente.

TGH = Grados día secos = ∑ temperatura de rocío - 13° C, cuando la temperatura de rocío sea > 13° C

lo que viene a significar que cuanto más húmedo sea el clima más alto puede ser el valor de energí consumida para refrigerar.

1.2.b) Rehabilitación: Criterios directamente exigibles para obtener la Certificación Passivhaus (EnerPhit)

Los criterios directos son 4:

  • Energía máxima consumida para calefacción ≥16 kWh/m2a y ≤ 25 kWh/m2a.
  • Energía máxima consumida para refrigeración ≥16 kWh/m2a y ≤ 25 kWh/m2a.
  • Consumo de energía primaria para calefacción, refrigeración, ACS y electrodomésticos (para todos los usos) ≤ 120 kWh/m2a + ((Qh - 15 kWh/m2a)*1,2) .
  • La envolvente exterior del edificio debe tener una estanqueidad n50 ≤ 1,0 ren/h, aunque es muy deseable alcanzar 0,6 ren/h.

Curso Experto Passivhaus.

1.1.c) Consideraciones sobre los criterios independientes del clima

Las potencias máximas a instalar para calefactar o refrigerar una casa pasiva no deben superar los 10 W/m2, independientemente del clima en que se encuentre, como hemos visto en el apartado anterior.

Ahora bien, este criterio se complementa con los Criterios Directos para la Certificación, que veremos en el próximo apartado.

Entre ellos está el concepto de Energía máxima consumida, o demanda máxima, que se limita a 15 kWh/m2a, tanto en calefacción como en refrigeración. Por tanto, se podrá sobrepasar la potencia máxima si se cumple la condición de demanda máxima, no es necesario cumplir ambas condiciones a la vez.

Ocurrirá, por ejemplo, en los llamados climas "felices", pensemos en áreas de El Caribe, que no habrá necesidad probablemente de instalar una potencia de 10W/m2, pero aún así, una casa pasiva en aquellas latitudes deberá cumplir el criterio de limitación de energía máxima consumida de 15 kWh/m2a. Sin embargo, en una ciudad noruega, probablemente una casa con 10 W/m2 de potencia para calefactar pueda consumir más de 15 kW/m2a. Todo dependerá del diseño y las soluciones constructivas que emplee el arquitetco que proyecte la casa pasiva, pero siempre tendrá que equilibrar ambos parámetros con el PHPP para conseguir una casa que pueda ser certificada passivhaus.

Se dice, por tanto, que el estándar passivhaus es un estándar funcional, no un estándar descriptivo. Debemos cumplir los parámetros pero con total flexibilidad en la forma de conseguirlo.

1.1. Criterios independientes del clima.

Curso Experto Passivhaus.

1.1.a) Carga máxima para calefactar independientemente del clima.


El primer criterio para poder certificar un edificio como PASSIVHAUS, indepedientemente del clima al que esté sometido, es que la carga máxima para calefacción debe ser inferior a 10 W/m2.

¿De dónde sale este criterio? ¿Es arbitrario? La respuesta es NO. Esta cifra se deduce de la carga máxima que somos capaces de suministrar a través del aire de ventilación.

La carga máxima suministrable a través del aire depende de 3 factores:

  • La Capacidad de Calor específica del aire a presión constante y a temperatura normal (21 °C; confort, ISO 7730) Cpa= 0,33 Wh/m3K
  • El Caudal de aire necesario para asegurar unas buenas condiciones higiénicas y de calidad es de 30 m3 por persona y hora.
  • La Temperatura máxima del aire calentado se debe limitar a 50 K para evitar el efecto de polvo quemado. Tomaremos 20 ° como temperatura interior.


El flujo de calor se calcula:

30 m3/pers h * 0,33 Wh/(m3K) * (50-20) K = 300 W/pers

Consideramos, en edificación residencial, que una persona ocupa 30 m2, por lo que la potencia para calefactar será:
Q calef = (300 W/pers)/(30 m2/pers)=10 W/m2

De aquí que esta sea la cantidad máxima de potencia energética a instalar para cubrir la demanda de calefacción.

Esto significa que para alcanzar dicho valor, el espesor del aislamiento deberá variar dependiendo del clima y del diseño del edificio, es decir, según las pérdidas que se den en el mismo.

Significa también que para una vivienda de 100 m2 la potencia para calefactar requerida no puede superar 1000 W.

 

1.1.b) Carga máxima para refrigerar independientemente del clima.


Lo mismo ocurre para refrigeración: la carga máxima para refrigeración debe ser inferior a 10 W/m2.

Al igual que en el apartado anterior, esta cifra se deduce de la máxima carga suministrable a través del aire de ventilación.

  • En este caso la temperatura mínima del aire frío que suministraremos debe ser de 15 °.

 

  • Para mantener unas condiciones de confort en verano necesitamos 42,5 m3 de aire por persona y hora.

 

  • La capacidad calorífica del aire a presión normal y 21 º de temperatura es, como figura en el apartado anterior, de 0,33 Wh/m3K.

 

El salto térmico en este caso es Δt= 24-15= 9 K.

El flujo para refrigeración es:

0,33 Wh/m3K * 9 K * 42,5 m3/pers h = 126,2 W/ pers

 

Consideramos, en edificación de uso administrativo, que una persona ocupa 10 m2, según el DB-SI3 del Código Técnico español (tabla 2.1), por lo que la potencia para refrigerar será:

Q ref = (126,2 W/pers)/(10 m2/pers)=12,6 W/m2

De aquí que el estándar Passivhaus, simplificando, considere que 10 W/m2 sea la cantidad máxima de potencia energética a instalar para cubrir la demanda de refrigeración.

Hay que señalar que en este caso, digamos en la situación de verano, el estándar no es tan coherente como en la situación de invierno.

1.1.c) Consideraciones a los criterios independientes del clima

Conviene tener en cuenta algunas consideraciones respecto a estos criterios, que puedes leer en otro post independiente, para leer estas consideraciones pulsa aquí.

1. Definición de Casa Pasiva.

Curso Experto Passivhaus.

Según los criterios del Instituto Passivhaus, una casa pasiva (hablamos de casa pasiva como término general, cualquier referencia a casa pasiva puede entenderse hecha a cualquier edificio) se define como aquél que es capaz de calentarse y refrigerarse con una muy baja demanda energética, de forma que ésta energía necesaria para calentar o refrigerar, consideradas independientemente, puedan ser aportadas únicamente a través de un sistema de ventilación controlado de confort, con un caudal mínimo que garantice a su vez una excelente calidad del aire. Los caudales aproximados de circulación de aire deben ser de aproximadamente 0,3 renovaciones/hora.


Esta definición general, como podéis observar, no contempla todavía ningún valor de parámetro físico, y es válida para todas las localizaciones geográficas, para todos los países del mundo.


Esto demuestra que la casa pasiva es simplemente un concepto, una forma de hacer las cosas. Pero es una forma que funciona mucho mejor que a la que estamos acostumbrados. Un concepto o idea tras la cual está el hecho de que para conseguir el confort interior deseable se dispone de distintas herramientas, como son el aislamiento térmico, el control de los puentes térmicos, la recuperación de calor, la estanqueidad al aire, el aprovechamiento solar, la ventilación controlada con recuperación de calor, etc. Herramientas que el proyectista debe utilizar para alcanzar los requisitos mínimos que luego el estándar del Instituto define.


¿Qué implica el hecho de pretender calentar o refrigerar sólo con el sistema de ventilación controlada? Implica que para que el edificio sea realmente de bajo consumo energético tiene que ser estanco al aire. Es decir, se deben evitar las infiltraciones no deseadas, lo que, en la práctica, resulta bastante complicado, ya que un edificio tiene multitud de juntas entre elementos constructivos, uniones y agujeros de conductos, instalaciones, etc.


Por otro lado, la definición también supone que es el sistema de ventilación controlada el que tiene que dotarse de un sistema de recuperación de calor (ser un sistema altamente eficiente) para ser capaz de transportar la carga de calor o frío que demande el edificio pasivo. Esto sólo puede conseguirse en edificios de muy bajo consumo energético, y por tanto, sólo en los edificios muy aislados que tengan pocas pérdidas de calor. Para que esto ocurra, es necesario cuidar al máximo la envolvente térmica del edificio, tanto para no perder calor del interior en los climas fríos como para protegerse del excesivo calor exterior en los climas cálidos. Será el estudio del equilibrio energético del edificio el que servirá para calcular el espesor del aislamiento necesario. Como veremos a continuación, a través del sistema de ventilación sólo podemos aportar una pequeña carga de calor o frío, por lo que la demanda de energía tiene que estar limitada.


También hay que señalar que una casa pasiva es además una casa bioclimática, ya que el punto de partida para conseguir la baja demanda de energía final es tener en cuenta desde el principio del proyecto la situación y el clima, la cantidad de radiación solar, la orientación, la capacidad de ventilación natural, el factor de forma o compacidad del edificio, la protección solar, etc. La casa pasiva, además de estos factores bioclimáticos, dispondrá de un conjunto de medidas pasivas (aislamiento, hermeticidad, etc.), de donde proviene el nombre genérico de casa pasiva.

Casas pasivas

casas pasivas

Conoce todos los secretos de las casas pasivas

Casas pasivas

Rehabilitación Energética

rehabilitacion energetica

Rehabilitación Energética de edificios

Rehabilitación Energética

Certificados Energéticos

certificados energeticos

Saber más sobre los Certificados Energéticos

Certificados Energéticos

¿Interesado en nuestros servicios de arquitectura?

Contacta ahora