Un estudio de referencia elaborado en 2021 por EIT InnoEnergy pone de manifiesto que la tasa de renovación de edificios en Europa debería ser del orden del 2-3% anual para poder cumplir con los objetivos de neutralidad climática en 2050 de la Unión Europea.
Sin embargo, la realidad es muy diferente. La rehabilitación energética de edificios en Europa avanza a un ritmo insuficiente para alcanzar los objetivos de descarbonización establecidos. Según la Agencia Internacional de la Energía (IEA), la tasa anual de renovación energética ponderada se sitúa en torno al 1%, mientras que en España apenas alcanza el 0,2%. La Directiva (UE) 2024/1275 advierte que, al ritmo actual, la descarbonización del parque inmobiliario actual requeriría siglos.
Ante este escenario, es evidente que, para acelerar este proceso, es esencial desarrollar, perfeccionar e integrar soluciones que reduzcan la demanda de energía de los edificios. Una de las vías que mayor recorrido presenta es el uso de soluciones pasivas o semiactivas adaptadas a diferentes climas, con especial énfasis en nuestra región en aquellas que disminuyen la temperatura interior de los edificios.
La siguiente imagen es muy ilustrativa para hacerse una idea cualitativa del contexto del que se está hablando.
Figura 1: Comparativa de consumos energéticos Fuente: ITC
De esta imagen se desprende que los edificios son responsables de prácticamente la tercera parte del consumo de energía global y las viviendas utilizan un 50% de esa energía para climatizar el interior, bien sea mediante la calefacción o refrigeración de estas.
Por lo tanto, la climatización de interiores es culpable casi de la quinta parte del consumo global de energía, y la misma es subsanable en gran medida mediante el diseño y desarrollo de soluciones constructivas adecuadas. Estas soluciones deben ir enfocadas a revestir la envolvente del edificio y, más concretamente, la cubierta y los muros exteriores.
Esta circunstancia es una oportunidad para el desarrollo de soluciones innovadoras que permitan una mejora notable en el consumo de energía para climatización de interiores, y donde la cerámica puede desarrollar un papel determinante.
Soluciones Pasivas y Semiactivas para rehabilitación de edificios
Las soluciones más sostenibles son las que se denominan pasivas y semiactivas. Las soluciones pasivas y semiactivas responden a estrategias de diseño y construcción que permiten mantener condiciones térmicas confortables en el interior de los edificios sin recurrir, o haciéndolo mínimamente, a sistemas mecánicos de climatización. Estas soluciones aprovechan elementos naturales y características del entorno para controlar la temperatura y mejorar la eficiencia energética.
A continuación, se describen varias soluciones para rehabilitación energética centradas en el aislamiento térmico, poniendo el foco en diferentes propiedades intrínsecas de los materiales de construcción. Son soluciones en desarrollo, o incluso ya desarrolladas, en los que la cerámica puede tener un papel relevante.
Soluciones de aislamiento térmico basadas en inercia térmica
Serían aquellas soluciones que buscan minimizar las pérdidas o ganancias térmicas a través de la envolvente del edificio mediante el uso de materiales con alta capacidad térmica. Esta circunstancia genera espacios en los que la temperatura interior se mantiene muy estable ya que las fluctuaciones son absorbidas por las paredes. Es el clásico ejemplo de edificios antiguos, como las iglesias, donde sus gruesos muros de piedra les proporciona esa excelente cualidad.
El ejemplo más conocido es la construcción de gruesos muros de ladrillos macizos, buscando directamente el efecto anteriormente comentado. Existen incluso ejemplos de soluciones desarrolladas con la introducción de PCMs (Materiales de Cambio de Fase) en los huecos de ladrillos no macizos, buscando incrementar el efecto de la inercia térmica mientras que se reduce el espesor de estos.
Uno de los ejemplos más llamativos es el del ingeniero Feliciano García, que en 1984 construyó su casa en Granada, y basándose en estos principios consiguió se mantuviera estable a 20 ºC, cuando en el exterior se alcanzaba hasta los 40 ºC en los momentos de mayor temperatura.
Puede encontrarse más información interesante sobre este tema en las investigaciones realizadas por el CSIC.
Muro trombe
El muro Trombe es un sistema de calefacción pasiva que utiliza principios de transferencia de calor y almacenamiento térmico para regular la temperatura interior de los edificios. Este sistema fue ideado por el ingeniero francés Félix Trombe, quién lo puso en práctica en Odelló, cerca de los Pirineos, en los años sesenta. Consiste en un muro sólido (generalmente de materiales con alta inercia térmica, como hormigón, ladrillo o cerámica), colocado detrás de un panel de vidrio, dejando una cámara de aire entre ambos elementos.
Durante el día absorbe la radiación solar calentando la superficie del muro sólido, el cual almacena el calor debido a su alta capacidad térmica. Al mismo tiempo, el aire en la cámara entre el muro y el vidrio se calienta, generando un flujo de aire caliente hacia el interior del edificio a través de aberturas en la parte superior e inferior del muro. Por la noche, el calor almacenado en el muro se libera hacia el interior, proporcionando calefacción.
Si bien su uso inicial y más extendido es para calefacción, jugando con una serie de aberturas en la parte superior e inferior del mismo, es posible aprovecharlo incluso en las noches de verano.
Figura 2: Esquema del funcionamiento en variante con aberturas Fuente: Retokommerling
Aunque es una solución muy sencilla y rentable, uno de los principales problemas que puede presentar es su integración arquitectónica, y es ahí donde la cerámica puede desarrollar un papel protagonista. A continuación, puede verse un ejemplo muy interesante, a pleno rendimiento en invierno, pero donde los voladizos evitan su efecto en verano.
Figura 3: Vivienda con muro Trombe integrado en invierno (izq.) y verano (der.) Fuente: Avesnocturnas.es
Soluciones de aislamiento térmico basadas en reducir la conductividad térmica
Este tipo de soluciones tienen como protagonista a otros materiales que presentan una conductividad térmica muy inferior a los materiales cerámicos, por lo que soluciones exclusivamente basadas en la cerámica buscando una rehabilitación energética de la vivienda no vamos a encontrar. Los materiales que presentan un mejor comportamiento en este aspecto son las espumas de poliuretano, aerogeles o incluso paneles de aislamiento al vacío, conocidos como VIP, y que presentan un excelente aislamiento con menor espesor que los anteriormente comentados.
La solución más próxima es la conocida fachada ventilada. Para aquellos que no conozcan este tipo de solución, consiste en la instalación de un revestimiento exterior separado de la estructura principal del edificio mediante una cámara de aire ventilada, lo que permite la circulación del aire, mejorando el aislamiento térmico y evitando problemas de humedad y condensación.
Dentro de este tipo de soluciones, las que mayor avance están sufriendo son las conocidas como SATE (Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior). Estas soluciones están en constante evolución puesto que son el resultado de una combinación de capas de diferentes materiales constructivos, donde cada uno de ellos aporta una función o propiedad. De esta forma, el comportamiento del conjunto es mucho mejor que el de cada uno de los materiales por separado, obteniendo así una considerable mejora en el aspecto energético de la vivienda.
A grandes rasgos un sistema SATE está compuesto por:
- Sistema de agarre a la fachada, bien mediante anclajes mecánicos o productos adhesivos.
- Panel aislante, compuesto por materiales como poliestireno expandido -EPS-, lana mineral, corcho natural, entre otros.
- Acabado exterior, siendo los más habituales pintura, mortero decorativo o revestimiento de múltiples materiales.
Donde se postula la cerámica como uno de los mejores materiales, si no el mejor, es precisamente en este último, es decir, como acabado exterior por sus múltiples ventajas. Además de su resistencia al impacto y su estabilidad a los diferentes agentes atmosféricos, la capacidad camaleónica de la cerámica permite afrontar cualquier reto estético o normativo que requiera una obra de rehabilitación.
A continuación, se muestra un esquema de un sistema SATE con acabado cerámico.
Figura 4: Esquema estándar de SATE con acabado cerámico. Fuente: Solconcer
Soluciones de aislamiento térmico basadas en incrementar la reflectancia
Las soluciones de aislamiento térmico basadas en incrementar la reflectancia están enfocadas a minimizar los efectos del calor generado por la absorción de radiación solar, y se centran en el uso de materiales y tecnologías capaces de reflejar el máximo de esta radiación incidente. Con ello, se reduce el calentamiento superficial de edificios, minimizando así su transmisión al interior y, por tanto, las necesidades de refrigeración.
Existen ejemplos realmente antiguos y curiosos de aprovechamiento de esta propiedad. Concretamente, por el año 400 a.C., los ingenieros persas construyeron estructuras basadas en este principio en las cuales conseguían fabricar y conservar hielo, así como todo tipo de alimentos, además en las condiciones extremas del desierto. Estas estructuras son conocidas como Yakhchāl. También los egipcios utilizaron sistemas basados en este principio con el mismo fin.
Este principio es el que siempre ha llevado a utilizar colores muy claros en zonas más cálidas y colores más oscuros en zonas más frías, ya que el blanco presenta el mayor índice de reflectividad y el negro el más bajo. Sin embargo, hay más variables que afectan a esta propiedad. Recientemente, la revista Science publicaba un artículo donde unos científicos de la Universidad de Hong Kong habían desarrollado una cerámica con valores de reflectividad cercanos al máximo teórico (99,6 %). En la siguiente imagen puede verse los valores de la reflectividad de dicho material para a diferentes longitudes de onda.
Figura 5: Comparativa de la reflectividad de diferentes materiales Fuente: Science
Investigación en curso
Muchas de las soluciones comentadas son mayoritariamente aplicadas en la envolvente del edificio, siendo menos común el pensar en la cubierta como un espacio aprovechable, cuando habitualmente es la zona que más horas del día está expuesta al sol y, por lo tanto, es el que más contribuye por unidad de área a la climatización del interior de las viviendas.
Es por ello por lo que desde el año 2022, y en el marco de la colaboración entre la Vicepresidencia segunda y Conselleria de Servicios Sociales, Igualdad y Vivienda e ITC-AICE se están desarrollando diferentes acciones de investigación y desarrollo en esta línea con el principal objetivo de contribuir a la mejora de la competitividad de las empresas del sector del hábitat y la construcción en este tipo de soluciones.
Por ello, y en el marco del proyecto ECOHABITAT, se ha evaluado el comportamiento de un sistema de cubierta plana ventilada con recubrimientos cerámicos desarrollado en el propio proyecto, con el objetivo de analizar la viabilidad desde un punto de vista energético de este tipo de solución innovadora.
Figura 6: Proyecto ECOHABITAT Fuente: ITC
Otro proyecto de gran interés es el ES4RE3, el cual ha sido posible gracias al apoyo y la financiación de la Conselleria de Innovación, Industria, Comercio y Turismo de la GVA.
En el mismo se han desarrollado sendos laboratorios para permitir el análisis de diferentes soluciones constructivas y sistemas innovadores tanto en fachada como en cubierta. La monitorización de las soluciones en condiciones ambientales reales permite evaluar su comportamiento energético. Se puede ampliar información en este video. A continuación, se muestra una imagen de ambos laboratorios ya en activo.
Figura 7: Laboratorio de fachadas (ixq) y de cubiertas (der) del proyecto ES4RE3 Fuente: ITC
Responsable de la Unidad de Inteligencia Competitiva del ITC-AICE
