Evaluación de los materiales naturales en los Edificios Sostenibles: Una solución potencial para la estrategia Europea a largo plazo 2050

Abstract

[ES] En la actualidad, los edificios consumen el 40% de la demanda total de energía en la UE y son responsables del 36% de las emisiones de GEI. Por ello, y debido a la delicada situación de cambio climático que vive el planeta Tierra, se buscan soluciones para hacer más sostenible el sector de la construcción. En el presente proyecto se ha optado por el uso de materiales naturales como solución en línea con la estrategia a largo plazo UE 2050. Esta investigación amplía los conocimientos sobre la construcción sostenible con materiales naturales como alternativa a la construcción convencional. Para ello, en primer lugar, se ha realizado un amplio estado del arte para recopilar información e identificar las lagunas de investigación sobre los materiales de construcción naturales y la eficiencia energética, demostrando la idoneidad de los materiales de construcción naturales. Se ha hecho especial hincapié en la construcción con balas de paja y la construcción con tierra apisonada, que se han estudiado individualmente. Además, se han desarrollado modelos de construcción geométricamente idénticos de ambas técnicas de construcción y se han simulado en Estocolmo y Valencia para ver cómo se comportarían en diferentes climas. Se ha obtenido una demanda energética total para el edificio de balas de paja de 140,22 kWh/(m2año) en el caso de Estocolmo y de 37,05 kWh/(m2año) en el caso de Valencia. Para el edificio de tierra apisonada, se ha obtenido una demanda total de 301,82 kWh/(m2año) en Estocolmo y 78,66 kWh/(m2año) en Valencia. Una vez aplicadas las medidas pasivas en los distintos modelos, se ha conseguido una reducción de la demanda en el edificio de balas de paja del 77,8% y del 36,3% para Estocolmo y Valencia, respectivamente. En el edificio de tierra apisonada, en cambio, la demanda se ha reducido un 86,3% en Estocolmo y un 73,9% en Valencia. La ventilación con recuperación de calor y el alto nivel de aislamiento se han identificado como necesidades imperativas en Estocolmo, en contraste con Valencia. Se han aplicado otras estrategias de mejora, como la sustitución de ventanas, la mejora de la permeabilidad al aire o la ventilación natural para la refrigeración. Aparte de eso, se ha identificado un mejor rendimiento de los edificios de balas de paja para ambos climas. Además, centrándose en la inercia térmica, se ha identificado que su influencia no es del todo significativa en términos de demanda anual en los climas simulados.

[EN] Today, buildings consume 40% of total energy demand in the EU and are responsible for 36% of GHG emissions. For this reason, and due to the delicate situation of climate change that planet Earth is experiencing, solutions are being sought to make the building sector more sustainable. In the current project, the use of natural materials has been chosen as a solution in line with the EU 2050 long-term strategy. This research broadens the knowledge on sustainable building with natural materials as an alternative to conventional construction. To this end, first, an extensive state of the art has been carried out to gather information and identify research gaps on natural building materials and energy efficiency, proving the suitability of natural construction materials. Special emphasis has been put on straw bale construction and rammed earth construction, which have been studied individually. In addition, geometrically identical building models of both building techniques have been developed and simulated in Stockholm and Valencia in order to see how they would perform in different climates. Total energy demand for the straw-bale building of 140.22 kWh/(m2·year) in the case of Stockholm and 37.05 kWh/(m2·year) in the case of Valencia has been obtained. For the rammed earth building, a total demand of 301.82 kWh/(m2·year) has been obtained in Stockholm and 78.66 kWh/(m2·year) in Valencia. Once passive measures are applied in the different models, a reduction in demand for the straw bale building of 77.8% and 36.3% has been achieved for Stockholm and Valencia, respectively. In the rammed earth building, in contrast, the demand has been reduced by 86.3% in Stockholm and 73.9% in Valencia. Heat recovery ventilation and high insulation level have been identified as imperative needs in Stockholm, in contrast to Valencia. Other improvement strategies such as windows substitution, air permeability improvement, or natural ventilation for cooling have been implemented. Apart from that, better performance of the straw-bale buildings has been identified for both climates. Additionally, focusing on thermal inertia, its influence has been identified as not completely significant in terms of annual demand in the simulated climates.