El proyecto Cultural-E financiado por el programa europeo Horizonte 2020 tiene como objetivo definir soluciones modulares y replicables para Edificios de Energía Plus (PEB), teniendo en cuenta las diferencias climáticas y culturales, al tiempo que involucra a todos los actores clave en el ciclo de vida del edificio. Cuenta con un presupuesto total de 9.688.135,54 euros.
El proyecto se inició en 2019 y finalizará en septiembre de 2024. Está coordinado por la Academia Europea de Bolzano (Italia) e incluye a 17 participantes, como autoridades locales, pymes, proveedores de tecnología, diseñadores, universidades europeas, empresas constructoras y asociaciones paraguas europeas. Entre ellos hay dos socios españoles: Royal Melbourne Institute of Technology España SL y Advantic Sistemas y Servicios SL.
Los conjuntos de soluciones Cultural-E son el resultado de un proceso de diseño centrado en el usuario y tienen como objetivo lograr y mantener de manera asequible las mejores condiciones ambientales interiores. Las casas se vuelven regenerativas para el ambiente interior y exterior en el ciclo de vida, con costes adicionales menores en comparación con nZEB, lo que garantiza un buen retorno de la inversión.
Cultural-E mejorará los niveles de madurez tecnológica (TRL) de tecnologías clave específicas, como el movimiento del aire para el confort térmico de verano, ventilación natural y de modo mixto, unidades HVAC empaquetadas y modulares, sistemas industrializados de ventanas activas para ventilación y control solar, sistema de gestión de la casa basado en la nube, la participación del usuario en el control continuo del edificio y la envolvente optimizada (características térmicas a medida).
Proyectos piloto
A lo largo de los cinco años que durará el proyecto Cultural-E se construirán cuatro viviendas multifamiliares ubicadas en Francia, Alemania, Noruega e Italia. El edificio de Francia se encuentra en Leers, suburbios cercanos de la metrópolis de Lille, en el norte de Francia. Se encuentra en un entorno tranquilo y a la vez muy próximo al casco urbano. El lugar se caracteriza por baja altitud, precipitaciones importantes (763 mm de media anual), una temperatura media de 11°C, y el clima se clasifica como oceánico.
El edificio de demostración Cultural-E de Francia forma parte de un proyecto de cuatro edificios residenciales, propiedad de Vilogia (vivienda social privada). La estrategia del proyecto es, en primer lugar, minimizar al máximo las necesidades mediante un importante trabajo de diseño de la envolvente (nivel de aislamiento, maximización de las ganancias solares, tratamiento de puentes térmicos, compacidad).
La producción de energía solar renovable se dimensiona en segundo lugar para cubrir todas las necesidades energéticas de los ‘cinco usos’ definidos en la normativa térmica francesa (calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria, ventilación, iluminación) pero no considera el consumo energético doméstico (cargas enchufables) que no depende del diseño.
El proyecto alemán está ubicado en Ostfildern, cerca de Stuttgart. A una altitud de aproximadamente 410 metros sobre el nivel del mar, el clima se clasifica como cálido y templado. Ostfildern es una ciudad con muchas precipitaciones. La temperatura media anual en Osfildern es de unos 10°C. La precipitación anual ronda los 877 mm y el clima se clasifica como continental.
La demostración consta de un solo edificio propiedad de Wohnbau Studio GmbH (inmobiliaria privada). Con una combinación de diferentes planos de planta y tamaños, se intenta atraer a una amplia gama de posibles inquilinos. Las unidades residenciales se realizarán como apartamentos de alquiler. Una gran parte del diseño de iluminación se preinstalará in situ para garantizar una iluminación energéticamente eficiente. Las cocinas también se ponen a disposición de los futuros inquilinos, incluidos los electrodomésticos de bajo consumo. Un «interruptor de ahorro de energía» en el área de entrada permite al inquilino apagar todos los consumidores de electricidad de reserva secretos, de forma centralizada, al salir del apartamento.
El piloto noruego está ubicado en Østerås, Bærum, en un entorno rural a 11 kilómetros del centro de la ciudad de Oslo. El clima se puede clasificar como subártico, pero debido a la proximidad a la costa, los inviernos no son extremadamente fríos y las temperaturas en verano son buenas. La temperatura media en enero es de -3 °C y en julio de 18 °C. Hay alrededor de 2.400 horas de sol durante un año, y la precipitación es de unos 700 mm por año (nieve en invierno y lluvia en verano).
El edificio forma parte del programa ‘Vida asistida y tecnología del bienestar’, es decir, es un centro de atención para personas que necesitan ayuda a tiempo completo pero que quieren vivir de forma independiente. El municipio de Bærum financió la construcción, pero los usuarios pueden comprar o alquilar sus apartamentos. Hay 12 apartamentos con un ocupante en cada uno de ellos. El edificio está administrado las 24 horas por personal contratado, tres durante la noche y 12 durante el día.
Esta edificación se caracteriza por una estructura de madera maciza construida en un sitio de construcción de cero emisiones. El edificio está clasificado como BREEAM Excelente. Cuenta con tres pozos geotérmicos como fuente de energía y una bomba de calor de 20 kW. La bomba de calor funciona en combinación con una caldera eléctrica que proporciona agua caliente y calefacción por suelo radiante a base de agua.
Hay paneles fotovoltaicos de 23 kWp y batería para almacenamiento de energía. La ventilación equilibrada con recuperación de calor abastece a cada apartamento y área común con aire fresco precalentado. Las pantallas automáticas de las ventanas evitan el sobrecalentamiento. El edificio ya está terminado y los primeros ocupantes han comenzado a mudarse.
Por su parte, el edificio piloto ubicado en Italia se encuentra en Castenaso, cerca de Bolonia, en un entorno rural atravesado por el río Idice y rico en parques y paisajes. La localidad tiene un clima templado con veranos muy calurosos y húmedos e inviernos bastante fríos y húmedos.
La precipitación media en el municipio oscila entre los 600 y los 900 mm/año y suele concentrarse en primavera y otoño. En invierno pueden producirse nevadas, en ocasiones muy abundantes con frecuentes heladas nocturnas. La brisa moderada contribuye a la formación de neblinas y a la permanencia de una elevada contaminación atmosférica. Además, ocasionalmente se producen vientos fuertes.
El proyecto aquí incluye dos edificios residenciales similares con apartamentos de diferentes tamaños propiedad de Abitcoop (cooperativa privada). Ambos edificios están equipados con placas fotovoltaicas en la cubierta, un cuarto técnico exterior de bomba de calor por vivienda y un cuarto técnico común de distribución vertical de electricidad y agua por planta. En concreto 13 viviendas que cuentan con una superficie de entre 80 y 100 metros cuadrados cada una.
Herramientas desarrolladas por Cultural-E
Dentro del proyecto Cultural-E se están desarrollando varias herramientas de diseño como, por ejemplo, el Atlas cultural y climático europeo para el diseño de edificios con energía positiva (2CAP-Energy Atlas).
El 2CAP-Energy Atlas pone los resultados del proyecto sobre el clima y el contexto cultural europeos a disposición de diseñadores, investigadores y responsables políticos relacionados con la energía. La herramienta, que se puede utilizar de manera online y gratuita, incluye información a nivel de la UE sobre características de los edificios, factores climáticos, patrones de demanda de energía de los usuarios y límites relacionados con la energía, entre otros. Consiste en un mapa interactivo de Europa en el que se visualizan las peculiaridades culturales, climáticas y políticas relacionadas con el sector de la edificación.
Además, existe otra herramientas que es la biblioteca de visualización de datos para el diseño asistido por simulación. Primero se difundió una encuesta entre los diseñadores europeos para identificar los indicadores de rendimiento significativos, así como qué aspectos de la evaluación del rendimiento de los edificios necesitan investigar más. Gracias a la información recopilada se ha desarrollado este documento. Su objetivo es mostrar una metodología clara y compartida para comunicar de manera efectiva la energía del edificio y el rendimiento de la calidad del ambiente interior a los diseñadores de edificios.
Funciona recopilando secuencias de comandos personalizadas y preparadas para el informe de entrada de simulación y el posprocesamiento de salida de una manera estandarizada. Las visualizaciones de datos se automatizan mediante un script que genera gráficos interactivos y produce un informe de salida, en forma de cuaderno Jupyter, con interpretaciones claras a partir de series de datos de salida básicos por hora (temperatura del aire, temperatura operativa, demanda de calefacción/refrigeración, etc.).
Está compuesta por dos partes. La primera se ha organizado para ofrecer una visión general completa de los supuestos del modelo con especificaciones detalladas de los componentes y sistemas de construcción. La segunda parte presenta los principales resultados derivados de las simulaciones de comportamiento de edificios en términos de energía, calidad del aire interior y confort térmico.
Esta biblioteca cuenta con una lista de la salida de energía que incluye el balance energético del edificio; el consumo de energía relacionado con cada uso de energía de la casa; la frecuencia horaria de la carga de calefacción y/o refrigeración necesaria para mantener las condiciones interiores ideales; y la cuota de energía renovable en caso de que se haya instalado un sistema fotovoltaico en el edificio.
Finalmente, las visualizaciones de parámetros ambientales consideradas como salida de confort incluyen mapeo por hora de temperaturas internas, útil para identificar cualquier área de incomodidad térmica; la distribución de la temperatura interior y la humedad relativa simulada/supervisada en el gráfico psicrométrico; el porcentaje de tiempo en el que la concentración de CO2 y la humedad relativa interior dentro del tiempo ocupado se encuentran dentro de las cuatro categorías IEQ identificadas en la norma EN 16798-1: 2019 para cada zona térmica; el número de horas en que se activan las sombras; y el número de horas en las que se abren las ventanas para evaluar si la acción de la ventilación natural por sí sola puede garantizar un nivel aceptable de confort interior, si afecta al consumo energético del edificio, así como dar indicaciones sobre cómo los ocupantes interactúan con el edificio.