Edificio residencial innovador con tecnología de construcción innovadora

El sistema de calefacción y refrigeración de superficie de aquatherm proporciona la climatización adecuada en el primer edificio residencial impreso en 3D de Alemania

En Beckum (Renania del Norte-Westfalia) se ha construido probablemente el edificio residencial más innovador de Alemania en estos momentos: La casa unifamiliar de dos plantas y unos 160 metros cuadrados de superficie habitable no se construyó con métodos de construcción convencionales, sino que se imprimió con una impresora 3D de hormigón, lo que la convierte en la primera de este tipo en Alemania. El proyecto, financiado por el estado de Renania del Norte-Westfalia con 200.000 euros en el marco de su programa de financiación «Edificio Innovador», debía complementarse con una tecnología de construcción innovadora. Por ello, se decidió utilizar un sistema especial de calefacción y refrigeración de superficie que proporciona la climatización adecuada al edificio.

El edificio fue impreso por Peri GmbH. Se utilizó una impresora de pórtico: el cabezal de impresión se mueve a lo largo de tres ejes en un marco metálico instalado de forma permanente. La impresora fue manejada por sólo dos personas, el cabezal de impresión y los resultados de la impresión fueron monitoreados por una cámara. Para un metro cuadrado de pared, la impresora necesitó unos 5 minutos. La construcción de la casa consiste en paredes de tres capas que se rellenaron con masa aislante. Durante el proceso de impresión, el impresor ya ha tenido en cuenta las líneas y conexiones que se colocarán posteriormente. Esta innovadora tecnología no sólo ahorra una cantidad considerable de tiempo en comparación con los métodos de construcción convencionales, sino que también reduce considerablemente el consumo de recursos. Por ejemplo, la colocación precisa del mortero de presión puede reducir la cantidad de material para las paredes hasta un 50% en comparación con otras construcciones de paredes sólidas. Además, esta tecnología abre una mayor libertad en el diseño de los edificios. El edificio fue proyectado por MENSE-KORTE ingenieure+architekten de Beckum, el cliente es Hous3Druck UG.

Registros de tuberías integrados cerca de la superficie en techos prefabricados

El techo de la casa se hizo con elementos prefabricados de hormigón y se fabricó en la empresa B. Lütkenhaus GmbH de Dülmen. Forma parte del Syspro-Gruppe Betonbauteile e.V., una asociación de empresas innovadoras del sector de los prefabricados para formar una comunidad de calidad. «Nuestras empresas afiliadas fabrican ahorrando recursos mediante procesos de producción totalmente automatizados y optimizados con la más moderna tecnología de instalaciones», afirma el Dr. Thomas Kranzler, director general de Syspro. «Junto con la optimización constante del uso de las materias primas y las fórmulas del hormigón, esto da como resultado componentes de construcción que cumplen con creces todos los requisitos, no sólo en términos de estática y física de la construcción, sino también en términos de apariencia y sostenibilidad.» Este es también el caso del techo climático Syspro utilizado en la casa 3D, que es una losa de hormigón prefabricada con un suplemento de hormigón in situ que contribuye estáticamente. La característica especial: El sistema de calefacción y refrigeración superficial aquatherm black system se instaló cerca de la superficie entre las vigas de celosía directamente en la capa de refuerzo inferior de las losas de los elementos. De este modo, los serpentines de calefacción/refrigeración quedan protegidos de los daños de la obra una vez hormigonados los techos de los elementos. De este modo, se crea un elemento de construcción activado térmicamente, ya que el sistema de calefacción y refrigeración de los paneles permite un clima agradable y uniforme, sin convección ni corrientes de aire, y una total libertad en el diseño de espacios abiertos y modernos.

Fabricados en polipropileno plástico resistente a la corrosión, los registros no calientan el aire, sino los objetos, el suelo, las paredes, los muebles… todo lo que hay en las habitaciones. Dazu wird das System an der Decke installiert und heizt diese schonend auf Oberflächentemperaturen von bis zu 26 °C auf. La energía se emite ahora en la habitación en forma de radiación térmica. Cuando la radiación térmica incide en los objetos, éstos se calientan. La temperatura del aire medida puede ser aproximadamente 3 °C más baja con este tipo de calefacción que con la calefacción por convección, debido a la radiación térmica uniforme de las superficies del perímetro de la habitación: el termómetro indica 20 °C y la sensación es de 23 °C. Esto promueve el bienestar y también ahorra alrededor de un 18% de energía.

La instalación en el techo también ofrece ventajas sistémicas para la refrigeración pasiva: A diferencia de los sistemas de aire acondicionado convencionales, que extraen el calor de la habitación mediante la operación de ventilación con movimiento de aire, los techos climatizados disipan la carga de refrigeración principalmente mediante la radiación de la habitación. Con la excepción del intercambio de aire parcialmente necesario desde el punto de vista higiénico, las corrientes de aire se excluyen mediante este proceso o se reducen al mínimo.

Alta capacidad de calefacción y refrigeración

Gracias a la reducida distancia de instalación de las tuberías de registro y a la consiguiente alta densidad de superficie por metro cuadrado del sistema aquatherm black, el sistema puede funcionar con temperaturas de flujo más bajas que los sistemas de calefacción convencionales o con temperaturas de flujo más altas que otros sistemas de refrigeración y, en combinación con su rápida reactividad, permite un funcionamiento especialmente eficiente y de bajo consumo en condiciones cambiantes. La bomba de calor aire-agua de alta eficiencia (coeficiente de rendimiento de hasta 5,0 – según la norma EN 14511 a A7/W35 °C) utilizada en la casa 3D con bajas temperaturas de flujo ofrece unas condiciones perfectas para el sistema de calefacción/refrigeración.

El sistema aquatherm black se fabricó según los requisitos del cliente en tamaños de 24 cm x 60 cm a 48 cm x 500 cm en la fábrica principal del grupo de empresas aquatherm en Attendorn, en el sur de Westfalia. Se utilizaron un total de 97,4 m² de registros. Esto corresponde a una ocupación del edificio de alrededor del 60% y, por tanto, a una superficie de baja ocupación, que, sin embargo, es suficiente para calentar y refrigerar el edificio con eficacia. Los registros ya venían equipados de fábrica con un sistema óptico de control de estanqueidad. Así, en la empresa Lütkenhaus, sólo había que introducirlos en los techos prefabricados para fundirlos. Los registros se dispusieron especialmente en los techos de filigrana para poder garantizar una profundidad de perforación de unos 2,5 cm para las opciones de instalación posteriores. Esto permite fijar fácilmente, por ejemplo, las lámparas o los perfiles en C de los paneles de yeso. «Gracias al diseño funcional del sistema aquatherm black, con una pequeña distancia de instalación y un diseño en forma de arpa, la energía térmica puede transferirse de manera uniforme y eficiente en el modo de calefacción y refrigeración, de modo que se consiguen altas capacidades de calefacción y refrigeración con una baja pérdida de presión. De este modo, el calor y el frío se distribuyen uniformemente. Así, en combinación con la baja pérdida de presión del sistema, conseguimos altas capacidades de calefacción y refrigeración», explica Marius Bock, director de producto de aquatherm black system. Posteriormente, en la obra, sólo hubo que conectar los distintos elementos prefabricados del techo entre sí; la conexión de los registros del sistema aquatherm black fue realizada por Heinrich Kriener GmbH & Co. KG de Beckum.

MATERIAL DE IMAGEN

El cabezal de impresión de la impresora 3D se movía sobre tres ejes en un marco metálico instalado permanentemente. Foto: Peri

En la obra, los elementos individuales del techo prefabricado sólo tuvieron que unirse. Foto: aquatherm GmbH