PROYECTO PVTBUILDING

Desarrollo y caracterización de tejados y fachadas fotovoltaicas ventiladas integradas en edificios

Expediente núm. CIT-120000-2007-89 E.1.3 Clasificación de tipologías de viviendas y oficinas susceptibles de incorporar tejados o

fachadas FV ventiladas

AÑO 2007

Centre

Internacional de Mètodes

Numèrics en Enginyeria

ISOFOTON SA

PICH-AGUILERA ARQUITECTOS

UNIVERSITAT DE LLEIDA CCT

Julio 2008

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ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN.............................................................................................................. 3

2. CONDICIONANTES BÁSICOS DE LA EDIFICACIÓN............................................. 4

3. TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS Y OFICINAS SUSCEPTIBLES DE INCORPORAR FACHADA VENTILADA FOTOVOLTAICA .......................................... 7

3.1 CLASIFICACIÓN DE TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS PLURIFAMILIARES .................................................................................................. 8

3.1.1. Fachadas..................................................................................................... 9

3.1.2. Lavaderos.................................................................................................. 10

3.1.3. Escaleras.................................................................................................... 12

3.1.4. Pasarela .................................................................................................... 13

3.1.5. Tribuna y balcones .................................................................................... 14

3.2 CLASIFICACIÓN DE TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE OFICINAS............. 15 3.2.1. Edificación aislada..................................................................................... 17

3.2.2. Edificación torre......................................................................................... 19

4 CONCLUSIÓN................................................................................................................. 21

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1. INTRODUCCIÓN Afrontar el proyecto de un edificio parte de la consideración del edificio en su globalidad. El decreto de eco-eficiencia en Cataluña por ejemplo ya da el primer paso al ver y valorar un edificio como una unidad y no como suma de sus componentes en no considerar la demanda de energía de un edificio por separado de las perdidas de calor de energía a través de sus fachadas. Mas bien se trata de evaluar la demanda energética y saldarla con la energía ganada integrando placas solares y fotovoltaicas en la envolvente del edificio (actualmente todavía mayoritariamente paneles solares). El resultado es un incremento de la importancia de configurar las fachadas de los edificios con relación al uso del mismo. Por lo que respeta a las características de los edificios que analizamos a continuación, hay que tener en cuenta que son diferentes las exigencias para fachadas de edificios de oficinas y las de edificios de viviendas: en los edificios de oficinas la ocupación humana es mucho mayor, el equipamiento de ordenadores y otras maquinas eléctricas y la exigencia de iluminación y climatización es más elevada. Todo ello consume energía y produce calor. El consumo de energía, en la mayor parte del año, supera la perdida de calor por transmisión de las fachadas. También tiene peso la configuración de plantas de oficinas que en comparación con las de viviendas normalmente son mas espaciosos y menos fragmentados que directamente se ve reflejado en la configuración de las fachadas. Primero pero mencionamos condicionantes básicos de la edificación antes de ver los usos de vivienda y oficinas por separado.

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2. CONDICIONANTES BÁSICOS DE LA EDIFICACIÓN Los siguientes condicionantes normativos, tanto al nivel de las diferentes comunidades como municipales, tienen influencia sobre la configuración de los edificios en general, de todos los usos que se tienen que consultar en detalle y tener en cuenta en cada caso: a) Tipo de edificación. b) Condiciones de parcela. c) Condiciones de ocupación de la parcela. d) Condiciones de volumen o aprovechamiento. a) Tipo de edificación

1. - Obra nueva 2. - Rehabilitación

b) Condiciones de parcela. Ubicación de la Edificación:

1. - Núcleo urbano 2. - Periferias | Polígonos 3. - etc.

Linderos Alineaciones c) Condiciones de ocupación de la parcela. Las condiciones de ocupación establecen la superficie de parcela que puede ser ocupada por la edificación y la que debe permanecer libre de construcciones. d) Condiciones de volumen o aprovechamiento.

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Ordenación de Edificación:

1. - Edificación alineada o entre medianeras 2. - Edificación aislada 3. - Edificación volumétrica especifica

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Las condiciones de volumen junto con las de ocupación, determinan el aprovechamiento, acotan la dimensión de las edificaciones que pueden levantarse en una parcela y concretan el contenido del derecho de propiedad, influyendo en los siguientes temas:

1. - Superficie edificable y construida 2. - Superficie útil 3. - Criterios para el cómputo de volúmenes 4. - Profundidad edificable 5. - Computo de volúmenes salientes 6. - Altura máxima y numero de plantas 7. - Definición de planta sótano, baja y piso 8. - Altura mínima interior 9. - Condiciones del uso

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3. TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS Y OFICINAS SUSCEPTIBLES DE INCORPORAR FACHADA VENTILADA FOTOVOLTAICA

En el siguiente estudio hemos analizado los edificios de viviendas plurifamiliares y oficinas construidos en España en los últimos años y se clasifican los diferentes casos y escenarios más favorables para implantación de panel FV en fachada.

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3.1 CLASIFICACIÓN DE TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE VIVIENDAS PLURIFAMILIARES A modo de introducción hay que decir que las características de las viviendas unifamiliares convierten las fachadas de este tipo de edificios en cuanto a superficie son menos adecuadas para la implantación del panel FV que las de los edificios de vivienda plurifamiliares. En un edificio de viviendas plurifamiliar, construido en altura, la proporción de fachada es superior a la de las viviendas unifamiliares. Uno de los principales intereses en los edificios de viviendas plurifamiliares recae en el hecho de que representan casi un 90% de la superficie total construida en España durante los últimos 15 años aproximadamente. Concretamente en el año 2005 la superficie construida en vivienda representó el 98.3% respecto a la construida para edificios del sector terciario. Además de todos los condicionantes vistos en el punto 2 Condicionantes básicos de la edificación, donde la orientación del edificio y los edificios del entorno es determinante para el estudio del soleamiento de la fachada a estudiar, en los edificios de viviendas hay que tener en cuenta también, las normativas específicas para viviendas como p.e. en Cataluña la “Habitabilidad”. Priman en el diseño del edificio sobretodo en las aberturas dispuestas en las fachadas de las estancias posteriores. La normativa (ya sea la del gobierno o la del propio municipio), obliga a unos mínimos de ventilación e iluminación naturales, lo que comporta la aparición de cerramientos de fachada transparentes y practicables, por delante de los cuales no puede pasar la fachada ventilada FV. Todo ello dificulta la implantación homogénea del panel FV en las fachadas de los edificios de viviendas. Interesante serian entonces los elementos de protección solar, pero en viviendas han de ser movibles por no poder tapar continuamente gran parte de las aberturas principales, ya sean orientables o paneles correderos, cosa que impide la implantación del panel FV en grandes superficies de fachada orientada a sur. Buscamos otros elementos o piezas de una vivienda que permita la colocación de paneles fotovoltaicos. Analizando la planta de tipos de edificios de viviendas, vemos diferentes casos que con superficies reducidas podrían ser muy buenas para implantación de fachada FV ventilada. A modo de ejemplo observamos que, la fachada sur de un edificio que tiene las viviendas orientadas este-oeste, presenta las aberturas principales en las fachadas este y oeste, y presentan una fachada sur prácticamente ciega, siendo una fachada susceptible de incorporar panel FV. Otros escenarios interesantes, en los edificios de viviendas plurifamiliares, son los que tienen tramos de fachada en los que se sitúan escaleras, lavaderos o pasillos de comunicación interna. La distribución lógica en una vivienda norte-sur sitúa los dormitorios en la parte norte, y la cocina y el salón en el sur. En consecuencia resulta una fachada sur transparente, que solo permite la implantación del panel en la parte de fachada que coincide con lavaderos, escaleras y tribunas.

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3.1.1. Fachadas El primer escenario que estudiamos pertenece a un edificio construido en Vizcaya, y diseñado por los arquitectos R. Ercilla, M.A. Campo y E. Escuariaz. En este tipo de edificios que tiene en planta las viviendas en orientación este-oeste con dos fachadas principales a este y oeste dejan una fachada sur mayoritariamente ciega, solo interrumpida por unas pequeñas aberturas. Esta fachada es susceptible de incorporar una fachada ventilada fotovoltaica, con una gran superficie de implantación.

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3.1.2. Lavaderos Laa siguiente ficha corresponde a un edificio de viviendas de los arquitectos Espinet-Ubach, situado en un conjunto residencial de nueva creación en Mataró, Barcelona. Cada vez más, nos encontramos con un factor clave en el diseño de edificios de viviendas plurifamiliares en España: una normativa que obliga a reservar un espacio destinado a lavar y tender la ropa. este espacio aparece situado, en muchas ocasiones, en los balcones o en las galerías de la fachada principal, habitualmente vinculado a la cocina que esta vinculada al salón y en muchos casos orientado al pleno sur. Además la normativa obliga a mantener estos espacios ventilados, pero no necesariamente deben incorporar cerramientos transparentes y practicables, por lo que se convierten en espacios susceptibles de ser cubiertos con la fachada FV ventilada. Aunque las superficies de implantación no son muy generosas, este es un espacio que ininterrumpidamente podría estar cubierto con panel FV en toda la altura del edificio y ser ventilado incluso continuo por detrás.

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3.1.3. Escaleras La siguiente tipología de edificio estudiada corresponde a un bloque de Viviendas de Protección Oficial, en un barrio de Alicante, obra de los arquitectos M. Cerdà Pérez y S. Castelló Fos. El edificio mantiene una tipología de dos viviendas pasantes por escalera, con salón y cocina dando a la fachada sureste. En esta fachada hay un balcón corrido a lo largo de toda la fachada interrumpido solo por los tramos de escaleras que están recubiertos con un paramento de protección solar fijo. Este tramo de la fachada es susceptible para ser recubierto con paneles FV, y crear una chimenea térmica que, además de aprovechar la energía solar, podría contribuir a un mejor comportamiento climático del edificio, exigiendo una demanda energética inferior.

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3.1.4. Pasarela La pasarela es un espacio que resulta interesante mucho mas que la de las tipologías ESCALERA y LAVADERO. Como ejemplo hemos seleccionado un edificio de viviendas VPO en el Parque de Pradolongo de Madrid, diseñado por los arquitectos I. García Paredes y A. García Pedrosa. En este edificio, con orientación norte-sur, se orientan los estudios a norte, situando la pasarela, que contiene escaleras y pasillos de acceso, en la fachada sur. Esta fachada se protege con unos elementos de protección solar fijos. Así pues nos encontramos con otra topología de edificio de viviendas susceptible de ser cubierto por fachada FV ventilada en toda su fachada sur, con la posibilidad de continuar los paneles FV a lo largo de toda la cubierta, creando un colchón térmico que envolviera el edificio.

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3.1.5. Tribuna y balcones La característica que hace interesante a la tribuna el balcón para este estudio resulta por el hecho de ser un volumen que sobresale de la fachada. Esto permite la posible implantación de fachada FV ventilada, no solo en su parte paralela a la fachada principal sino también en sus paredes laterales según la orientación que tenga. Ello comporta que en muchos casos alguna de las fachadas de la tribuna sea soleada y cerrada con un cerramiento opaco o translucido y no practicable.

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3.2 CLASIFICACIÓN DE TIPOLOGÍAS DE EDIFICIOS DE OFICINAS Antes de empezar con la clasificación propiamente dicha, es importante tener en consideración los siguientes datos, facilitados por IDEA en su ESTRATEGIA DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGETICA EN ESPAÑA 2004-2012 (E4). “El consumo de energía final del Sector Edificación ascendió en el año 2005 a 18.123 ktep sobre untotal nacional de 106.940 ktep, lo que representa el 17% del consumo de energía final nacional. De este consumo, 10.793 ktep correspondieron al sector doméstico, es decir un 10% del consumo energético nacional y 7.330 ktep al sector terciario, un 7% sobre el total nacional.” Así vemos que aunque el sector domestico cuenta con una superficie construida muy superior a la del sector terciario, el sector terciario es responsable de un consumo energético proporcionalmente superior. La normativa vigente española obliga a instalar una cantidad mínima de paneles FV en edificios de oficinas. La tipología de oficina en planta no suele estar condicionada por una fragmentación de estancias pequeñas sino que suele presentar grandes superficies diáfanas. La normativa de obligado cumplimiento no es tan restrictiva como la normativa que deben cumplir los edificios de viviendas, como por ejemplo la normativa del decreto de Habitabilidad. El resultado es una fachada con gran libertad compositiva, y gran potencial de implantación de fachada FV ventilada. La normativa de iluminación en edificios de oficinas se limita a definir la cantidad de luz necesaria para iluminar cada zona, pero permite que estos niveles se puedan complementados con iluminación artificial. Lo mismo sucede con la ventilación natural, que está definida por la renovación de aire necesaria, y no obliga a unos mínimos de superficie de fachada practicable. En las fichas que presentamos en el siguiente punto de este estudio veremos tres ejemplos que nos parecen representativos de gran parte del parque de edificios de oficinas de España. Se han escogido estos tres tipos porque son interesantes por sus diferentes características urbanísticas:

• Edificación aislada

• Edificación aislada torre

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• Edificación urbana En la edificación aislada existe mayor libertad en orientación del edificio y sus fachadas. La edificación en altura o edificación Torre se beneficia de las ventajas de la Edificación Aislada, y de que la relación de superficie de ocupación y fachada es mayor, por lo que aumenta la superficie susceptible de ser cubierta con fachada FV ventilada. Cuanto más alto es el edificio más difícil es que reciba sombras de edificaciones vecinas. En edificación urbana las posibilidades de implantación dependen de la ubicación y orientación del edificio y de la fachada que pueda incorporar paneles FV, las sombras recibidas de edificaciones vecinas, etc… No obstante existen ejemplos que, por su orientación y configuración de fachada, podrían integrar paneles FV en su fachada.

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3.2.1. Edificación aislada El primer caso de estudio pertenece al edificio de oficinas y servicios diseñado por GCA Arquitectes Associats, en el puerto de Barcelona. Este edificio presenta primero libre implantación del edificio en el solar y presenta una orientación de una de las principales fachadas a sur. Generalmente las plantas de edificios de oficinas son diáfanas o subdivididas pero en superficies grandes con un núcleo de comunicación y servicios en el medio de la planta así que siempre queda una fachada para integración de fotovoltaica. Para evitar la radiación solar directa los arquitectos en este caso han previsto en las fachadas sur, este y oeste protección solar mediante lamas fijas. Un topología frecuente donde los módulos fotovoltaicos según como se agrupan en un panel con mas o menos densidad pueden ser una protección solar incorporada como segunda piel, abierto, cerrado o orientados como lamas. En la foto aérea se puede apreciar que el panel FV podría recubrir también toda la cubierta.

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3.2.2. Edificación torre En el segundo caso vemos un edificio de oficinas diseñado por el arquitecto italiano Massimilano Fuksas en un parque empresarial de Viena. Este es una tipologia de edificio más favorable aun para la incorporación de panel FV. A más a más de lo ya visto en la tipología anterior por su relación de superficie en planta respecto a la de fachada. De este tipo de edificios de oficina cada vez mas se edifican mas por la relativamente de poca ocupación en el solar en relacion con la superficie útil que resulta. El edificio tiene aprox. PB+35 plantas, por lo que la superficie de fachada es muy grande.

3.2.3 EDIFICICACIÓN URBANA |

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La ultima tipología de edificio de oficinas que hemos escogido corresponde a un edificio de oficinas diseñado por Felipe Pich-Aguilera y Teresa Batlle en el barrio “22@” de Barcelona. Aun tratándose de un edificio bajo dentro de un entramado urbano, la orientación de la fachada mas grande es sur-este sin edificación alta delante que podria crear sombra sobre la fachada. La planta tipo es de oficinas y diáfana y el diseño de la fachada prevé solo una franja de ventanas por planta. El tipo de fachada es de fachada ventilada de policarbonato en sus partes translucentes entre ventanas. Aquí la capa exterior podría ser de paneles fotovoltaicos en la capa exterior de la fachada ventilada como ya se busca la entrada de luz pero no la transparencia.

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4 CONCLUSIÓN Resultado de este estudio se deduce que la posibilidad de recubrir las fachadas de los edificios de nueva construcción en España con el panel FV, resulta cada vez más evidente. Las características de las viviendas unifamiliares convierten las fachadas de este tipo de edificios en menos adecuadas para la implantación del panel FV que las de los edificios de vivienda plurifamiliares. En un edificio de viviendas plurifamiliar, construido en altura, la proporción de fachada es superior a la de las viviendas unifamiliares. Aun así la superficie esta limitada.

• Superficie limitada por orientación de la edificación. Si no se encuentra en un conjunto urbano que ya en si limita al proyectista la orientación que mas se busca es la norte-sur para tener los salones al sur, que quiere decir que la fachada mas favorable para FV queda fragmentada por balcones y las mas grandes aberturas donde no tampoco se pueden prever elementos de protección solar fijos.

• Así lo que buscamos entonces son las piezas de una vivienda o el conjunto del edificio que no están limitados en la configuración de su superficie en fachada como p.e. como visto el lavadero, la escalera, las tribunas o las pasarelas. Estos elementos hasta que podrían ser conectados entre ellos en altura en el conjunto del edificio para prever una ventilación continua en toda la altura.

Los edificios de oficinas presentan fachadas con grandes superficies. Estas superficies son susceptibles de ser recubiertas con panel FV en la mayoría de las ocasiones por los siguientes motivos:

• Existencia de edificios en zonas industriales, lejos de los núcleos urbanos. En estas ubicaciones las sombras de los edificios del entorno son poco frecuentes, porque las calles suelen ser anchas y las separaciones entre edificios suele ser generosas.

• Los edificios cerca de los núcleos urbanos se construyen en altura, la superficie de fachada es grande y las sombras recibidas por edificios vecinos es muy poco frecuente en la mayoría de las plantas.

• La normativa referente a la iluminación y ventilación naturales es más flexible y versátil que la normativa para edificios de viviendas. Así pues resulta una superficie homogénea de fachada, en edificios de oficinas, con muy buenas condiciones para poder implantar la fachada FV ventilada.

• La protección solar de estas fachadas fija mediante placas fotovoltaicas se convierte en un elemento bueno mediante el cual conseguir el confort lumínico en las oficinas.

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