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CERRAMIENTOS VENTILADOS. EL SISTEMA SAV

Francesc Bonvehi Ingeniero Industrial - Experto Independiente de la Comisión Europea

Jaime Roca

Arquitecto – Master en Arquitectura y Sostenibilidad

Asolba slp. Walden 4-70, 08960, Sant Just Desvern, Barcelona, España

www.asolba.com

INDICE 1.- Introducción 2.- El sistema SAV 3.- Propiedades básicas del sistema SAV 4.- Investigación y desarrollo 5.- Proyectos de demostración y comerciales 6.- Principios de funcionamiento y resultados 7.- Conclusiones 8.- Bibliografía Anexo

Propiedades de la Ventana SAV

Sant Just Desvern, junio de 2007

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CERRAMIENTOS VENTILADOS. EL SISTEMA SAV

Francesc Bonvehi Ingeniero Industrial - Experto Independiente de la Comisión Europea

Jaime Roca

Arquitecto – Master en Arquitectura y Sostenibilidad

Asolba slp. Walden 4-70, 08960, Sant Just Desvern, Barcelona, España

www.asolba.com 1.- INTRODUCCIÓN En los últimos años se han desarrollado considerablemente las edificaciones que incorporan diversos tipos de cerramientos ventilados sean opacos o translúcidos. En general mediante esta tecnología se consigue una piel del edificio permeable con propiedades dinámicas que permiten modular su respuesta térmica frente a la variación climática y diversidad de usos. Desde su fundación en Paris-Francia en 1982 Asolba slp se ha especializado en la aplicación de la energía solar pasiva y activa en la edificación atendiendo a criterios de confort y eficiencia energética. Asolba ha trabajado en el desarrollo y aplicación en diversos contextos de sistemas de fachada ventilada con materiales acristalados sea adoptando la forma de muro cortina o bien ventana. Presentamos una síntesis de estas realizaciones efectuadas en Europa. 2.- EL SISTEMA SAV Se trata de un sistema de fachada acristalada y ventilada cuya denominación es un acrónimo de Solar Acústico y Ventilado. El componente básico es una doble pared acristalada con persiana veneciana incorporada en la cámara de aire y ventilación de esta cámara. Con el fin de garantizar las prestaciones en distintos contextos climáticos el sistema de ventilación es híbrido, natural y mecánico, con la correspondiente gestión automatizada. Este sistema fue objeto de investigación y desarrollo en cooperación con el CNRS y AFME en Francia, posteriormente se han realizado diversas aplicaciones en proyectos de demostración en España auspiciados por la Comisión Europea.

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Uno de los rasgos distintivos del sistema es que en general las necesidades de renovación higiénica del aire interior permiten un óptimo aprovechamiento de las propiedades del sistema. 3.- PROPIEDADES BÁSICAS DEL SISTEMA SAV

La ventana o cerramiento SAV ofrece una notable adaptabilidad a las necesidades de confort interno frente a las condiciones climáticas imperantes. En climas templados permite optimizar los flujos energéticos a su través en todas las estaciones del año. La persiana veneciana es un clásico que permite un excelente aprovechamiento de la luz natural en los interiores sin deslumbramientos ni contrastes excesivos. Por su propia constitución, con la cámara y el doble acristalamiento, el componente SAV proporciona un buen aislamiento acústico. Con la ventilación de la cámara de aire podemos modular según convenga al proyecto la captación solar, la protección solar y el aislamiento dinámico.

El sistema de ventilación puede también utilizarse tanto para el pretratamiento del aire de renovación interior como el free-cooling. Se trata en resumen de una tecnología que permite un buen control de los flujos lumínico, térmico y acústico a través de los cerramientos optimizando así la respuesta pasiva del edificio. 4.- INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO La base de la tecnología SAV ha sido desarrollada en cooperación con el CNRS - Centre National de la Recherche Scientifique y el INP – Institut National Polytechnique de Francia. También se han realizado estudios de aplicación en clima tropical en colaboración con el Asian Institute of Technology de Bangkok. En los centros citados se han efectuado los ensayos de prototipos precomerciales desarrollados conjuntamente con industriales. Los ensayos se han efectuado siguiendo el método de las cámaras-test.

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5.- PROYECTOS DE DEMOSTRACIÓN Y COMERCIALES Se han efectuado diversos estudios de aplicación del sistema SAV en distintos contextos climáticos : templado, tropical, subtropical y para edificios de funcionalidad diversa : oficinas, escuelas, bibliotecas, hospitales, recreativos, así como vivienda colectiva e individual. Diversos proyectos han sido implementados en España en el contexto de programas de innovación y demostración de la Comisión Europea.

En la mayoría de las realizaciones anteriormente reseñadas se ha efectuado un seguimiento del comportamiento energético global del edificio y de los sistemas implantados. El período de seguimiento comprende de 1 a 2 años para que los resultados obtenidos sean representativos. Los resultados obtenidos en las campañas de seguimiento se comparan con los consumos previstos para la edificación estándar conforme a la reglamentación vigente en su momento. Ello permite establecer los correspondientes porcentajes de ahorro energético.

Proyectos realizados en España Población Edificio Obra Programa Agramunt Escuela Rehabilitación Thermie Mataró Biblioteca Obra nueva Joule Castelldefels Bloques vivienda Obra nueva Remma Sitges Bloques vivienda Obra nueva Sunh

Otras realizaciones representativas Población País Edificio Organismo Le Touquet Francia Parque Acuático AFME Saint Hilaire Francia Vivienda unifamiliar Asolba Sant Feliu España Bloque de Viviendas Incasol Bellaterra España Vivienda unifamiliar Casa Riba Terrassa España Oficinas INEM

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6.- PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Y RESULTADOS 6.1 Escuela de Agramunt Escuela pública situada en zona climática continental de 720 m2. En este proyecto se procedió a la rehabilitación de una escuela construida en los años 30. La estructura y fábrica del edificio estaba en buenas condiciones por lo que se procedió a sustituir los amplios ventanales por un sistema SAV de doble ventana. El sistema se basa en una ventilación mecánica de doble flujo. Según las necesidades del confort requerido el aire entra en las aulas por la ventana si hace falta calefaccionar, o bien se extrae por las mismas ventanas si es necesario reforzar la protección solar. El aire circula por las paredes de los pasillos norte para equilibrar la temperatura ambiente de estas zonas.

El funcionamiento de la ventilación se regula prioritariamente en base a las necesidades de renovación higiénica del aire de las aulas cuando están ocupadas. Cuando no hay ocupación la ventilación se activará bien para contribuir a la calefacción de las aulas, a su protección solar o incluso para aprovechar el free-cooling nocturno. Se ha conseguido un ahorro en calefacción del 50 % con una mejora muy apreciada en las condiciones de confort. Otros resultados significativos que se han obtenido son un rendimiento en captación solar del 42 % y un 46 % de cobertura energética con el precalentamiento del aire de renovación.

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6.2 Parque Acuático en Normandía En esta obra singular se ha utilizado la ventilación de los cerramientos de la cúpula acristalada para conseguir un aislamiento dinámico y así controlar la temperatura de su superficie interior evitando las condensaciones superficiales. Con ello se logra un confort integral en la totalidad del espació lúdico. 6.3 Vivienda Unifamiliar en Normandía

En esta realización se han tratado los cerramiento acristalados del invernadero adosado en fachada sur con un sistema SAV acoplado con un almacenamiento térmico interestacional. Este almacenamiento esta formado por un lecho de piedras ubicado bajo la casa.

6.4 Bloques de viviendas en Castelldefels Promoción privada de 303 apartamentos distribuidos en varios bloques con una superficie total construida de 21.800 m2 . En esta promoción desarrollada en el marco del proyecto europeo REMMA, que incluye realizaciones en Italia y Portugal, se demostró la viabilidad de la instalación del sistema SAV en el contexto de promociones privadas. Se ha puesto de manifiesto su idoneidad para conseguir altas prestaciones y confort con una baja demanda energética. El ahorro en calefacción ha sido del 55 %.

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En este proyecto se ha instalado un sistema de paneles solares térmicos para preparación del agua caliente sanitaria ( ACS ). El ahorro energético por este concepto ha sido del 76 %. A pesar de no instalar sistema de refrigeración las condiciones de confort en verano se han mantenido puesto que la temperatura media del aire interior no ha superado los 27 ºC. 6.5 Bloque de viviendas en Sitges

Promoción privada de 37 apartamentos con 2.600 m2 de superficie construida. Esta promoción se ha desarrollado en el contexto del Programa Europeo SUNH con seguimiento del comportamiento térmico. Este proyecto incluía refrigeración por aire condicionado que un 50 % de los usuarios no ha utilizado.

Globalmente los ahorros han sido del 52 % en calefacción y del 73 % en refrigeración. El ahorro energético en concepto de preparación de ACS ha sido del 72 %. 6.6 Bloque de viviendas en Sant Feliu En esta promoción pública de un bloque de 28 apartamentos y de 3.200 m2 de superficie construida se ha logrado la integración del sistema SAV en el contexto de una obra pública de protección social con precios tasados. Uno de los objetivos básicos del proyecto era la eliminación de las condensaciones superficiales que se produjeron en anteriores promociones de este tipo. Por otro lado la inclusión de este sistema avanzado no supuso un sobrecoste para el conjunto de la obra.

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El ahorro energético previsto es de 3.130 Kwh/año y apartamento. Con lo cual el ahorro de energía primaria equivalente es de 3,5 barriles de petróleo por año y apartamento. La reducción de emisiones de gases a la atmósfera para el conjunto de la promoción y por año según baremos relativos a España es para el CO2 : 79 Tm, para el SO2 : 894 Tm, y para los NOx : 163 Tm

6.7 Biblioteca de Mataró

En esta realización, pionera de la integración de módulos fotovoltaicos en la fachada y cubierta de un edificio, se ha resuelto la integración del aprovechamiento de la energía solar térmica y fotovoltaica. Los módulos fotovoltaicos se constituyen en cerramiento por lo que hace falta controlar su temperatura superficial. Ello se consigue mediante cámara de aire ventilada, el flujo de aire que circula por ella se integra en el proceso de tratamiento del aire del edificio.

6.8 Oficinas en Terrassa Este proyecto de edificio corporativo dedicado a oficinas incorpora una solución de fachada basada en un muro cortina. Su originalidad estriba en la incorporación de una cámara ventilada con aire exterior. Con esta solución esta previsto disminuir los costes energéticos de explotación un 16 % en calefacción y un 27 % en refrigeración.

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7. CONCLUSIONES La incorporación de sistemas de cerramiento ventilado en el proyecto arquitectónico supone una aportación interesante para equilibrar diversos parámetros de funcionamiento del edificio.

Incorporando un cerramiento con propiedades variables tenemos gran versatilidad para adaptarnos a contextos climáticos y de uso variables. En esta situación trabajar con el aire obliga a tomar en cuenta y manejar adecuadamente todos los parámetros relativos al confort y a la calidad del aire interior de los edificios. En clima templado el uso adecuado del sistema SAV puede hacer innecesario el recurso a los equipos de aire acondicionado.

Una de las conclusiones fundamentales radica en el hecho contrastado que con un diseño creativo y exigente se consiguen mejorar las prestaciones estándar de la edificación, incrementando el confort, disminuyendo la demanda energética y reduciendo la emisión de gases a la atmósfera. 8.- BIBLIOGRAFIA Se indican a continuación algunas referencias para ampliar y profundizar en el tema de este artículo. Viviendas bioclimáticas y ecológicas. Millet,Trías,Traver y

Bonvehí.Revista Montajes e Instalaciones. Octubre 2002. Ventanas SAV. F. Bonvehí. I Congreso Nacional de Ventanas y Fachadas Ligeras. San Sebastián, junio de 1997.

Ventilation technics integrated in the building's envelope and structure.

F. Bonvehí - NexTec, A.Trías and X. Traver - BCN Projectes. European Conference on Energy Performance and Indoor Climate in Buildings. Lyon-France, November 1994.

Agramunt's school and Barnafels development. SAV windows and ventilation. F. Bonvehí and col. Solar Energy in Architecture and Urban Planning. 3rd European Conference on Architecture. Florence, May 1993.

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Air flow windows. F.Bonvehí and col. Science and Technology at the service of Architecture. Unesco's 2nd European Conference on Architecture. Paris, December 1989.

La fenêtre ventilée, un composant économe en énergie. F. Bonvehí, J.F. Miquel, L.B. Wiart et B. Zwegers. Colloque International " Les fenêtres dans la conception et la maintenance du bâtiment ". Göteborg, Juin 1984.

Performance and economic analysis of air flow windows in a tropical climate. L.B. Wiart & S. Suvachittanont. Energy Research, Vol 9, 1985.

Evaluation of Air Flow Windows. K. Brandle & R.F. Boehm. Lawrence

Berkeley Laboratory. University of California, 1981.

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ANEXO PROPIEDADES DE LA VENTANA SAV 1.- Captación solar La radiación solar es absorbida por las lamas venecianas . El aire exterior se calienta por convección dentro de la cámara de la ventana en contacto con las lamas de la persiana. La lama bicolor, negro en interior y blanco en exterior, refuerza el efecto de captación solar de la ventana. Con un caudal de captación solar de 20 m3/h y m2 de superficie acristalada el rendimiento de captación correspondiente es del orden del 25 % con buen nivel de radiación solar. Tomando en cuenta los componentes de transmisión de la radiación difusa y de la transmisión infrarroja indirecta, el factor solar aparente es del 52 %. 2.- Protección solar En condiciones estáticas, sin circulación de aire, el factor solar de la ventana SAV es del 28 % referido a la superficie acristalada. Con una circulación de 35 m3/h y m2 de superficie acristalada el factor solar desciende hasta el 19 %. En climas templados tener mayores caudales de aire constituye un factor que puede contribuir a aumentar el confort al disminuir la temperatura de sensación. 3.- Aislamiento dinámico En condiciones estáticas el coeficiente global de transmisión de la ventana SAV es de 2 W/ºC·m2. El efecto aislamiento dinámico se consigue con el aire de extracción circulando por la cámara, según el gradiente de temperatura este coeficiente puede disminuir entre un 20 y un 50 %. 4. Preacondicionamiento del aire de renovación Esta función se produce en ausencia de radiación solar con la ventana SAV funcionando como economizador del aire de aportación. En estas condiciones la recuperación energética puede ser del 50 %. En períodos de asoleamiento y clima frío la recuperación puede ser del 75 %.

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5.- Control de la iluminación natural En condiciones de cielo claro y con las lamas de la persiana inclinadas a 45 º, se tiene un factor de día de 1,1 % con una dispersión del 20 % . Eso significa que la uniformidad de la iluminación en el interior es excelente y que no se producen deslumbramientos en la proximidad de la ventana. 6.- Aislamiento acústico El aislamiento acústico de una ventana SAV es de 34 dB(A) mientras que el aislamiento acústico de una ventana con doble vidrio estándar es de 30 dB(A).