Rehabilitación Vallbona (Vallbona Rehabilitation)/

Course: Master de “Arquitectura y Sostenibilidad, herramientas de diseño y técnicas de control ambiental”

University: Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), Barcelona, España

Vallbona Rehabilitation

The following project focuses on the rehabilitation of a building located in the Vallbona neighborhood, northeast of the city of Barcelona, Spain. A six level residential building constructed in the 1960s, each level having four apartments of two different typologies that we define as Type 1 and Type 2.

The structure: Its foundation is a reinforced concrete slab, and the load-bearing walls are made of half-foot bricks, spaced three meters apart and embedded in the transverse facades. Studying the composition of the envelope, it was discovered that both the exterior walls and the roof and slab in contact with the ground, lacked insulating material. Resulting in very high thermal transmittance values and leaks at the joints. In order to not affect the clear height inside the dwellings, the existing gypsum ceilings were removed and restored, leaving the Catalan vault visible.

To comply with the accessibility regulations established by the Technical Building Code (CTE) of Spain, the distribution of the interior spaces of the Type 2 apartments is modified to incorporate the necessary measures to guarantee accessibility for wheelchair users. For this purpose, one of the three existing bedrooms is removed to comply with the turning radius. Meanwhile, in Type 1 apartments, the two existing bedrooms are retained, but the space is optimized with suitable distributions for habitable living. In both typologies, kitchens are integrated with the living-dining area, and the bathroom area is expanded.

However, the intervention is not limited solely to the interior space. Throughout the process, there is a harmonious integration of the building with its surroundings by incorporating urban furniture elements and landscaped areas. These green areas have been designed with a drip irrigation system that is nourished by both rainwater collected from the building and the surrounding pathways. A system for collecting greywater in the building was also implemented for maximum utilization, thus integrating sustainable resource management strategies.

Passive and active strategies were employed to create an energy-efficient building. This allowed for achieving almost zero demand for heating and cooling, minimizing energy consumption and its environmental impacts. In response to this, six key strategies were applied:

1. Solar control: After analyzing solar radiation on facades and internal lighting, two balcony designs were created. One enclosed balcony to the southeast with automated wooden openings and slats that self-regulate to capture radiation in winter and tilt during high radiation hours in summer. Residents can also manually adjust the slats according to their preference. On the northwest facade, open balconies were designed to protect from summer sun while capturing sunlight in winter.

2. Cross-ventilation: Natural ventilation is utilized to cool spaces in summer, by placing openings strategically in the apartment allowing cross ventilation through the spaces.

3. Envelope Improvement: A thermal insulation system known as External Thermal Insulation System (ETICS) was incorporated into the walls to avoid space loss in the interior areas. STEICO wood fiber panels were chosen for their ability to reduce thermal transmittance in walls (U) and easy installation, reducing costs and construction time. Heat loss and leaks were avoided by properly insulating the areas around openings and access doors with fiberboard panels from the same brand. Existing aluminum frames with single glass were replaced with high-performance wooden windows. A 400mm cork board was implemented on the roof to improve insulation. The choice of these materials aims to use efficient, sustainable thermal insulators with natural breathability properties that absorb moisture and are harmless to health due to minimal alterations in their manufacturing process. The selection of environmentally certified insulation materials plays a fundamental role in reducing CO2 emissions. This means that their life cycle, from raw material extraction to manufacturing and transportation, generates fewer carbon emissions compared to conventional materials. This helps to reduce the overall carbon footprint of the building rehabilitation.

4. Greenery on the facade: Plants with low water consumption were integrated into the facade, with drip irrigation system. The inclusion of vegetation on the balconies not only establishes a visual and aesthetic connection with the ground-floor park but also provides a range of benefits, from enhancing the environment to promoting biodiversity and improving air quality.

5. Mechanical ventilation system: This system serves as a supplement during periods when the average temperature is lower than the interior of the dwellings. Additionally, Spanish regulations demand minimal air renewal, which led to the incorporation of mechanical ventilation units with heat recovery.

6. Intelligent control technology: Various home automation systems are implemented in the project for better resource management, such as temperature, humidity, and smart systems.

7. Renewable Energy: The building was equipped with solar panels to supply the majority of its electricity demand, and a geothermal system was implemented to provide heating and cooling through radiant coils located in the floor of each apartment, radiating heat or cold (depending on the season) and producing hot water for users.

To affirm that our project qualifies as a Nearly Zero Energy Building (NZEB), we conducted a comparison between the energy generation from photovoltaic solar panels over an annual monitoring period (data extracted from ArchiWizard) and the estimated annual consumption levels of the building (obtained through simulations in Design Builder). Based on this analysis, it was confirmed that 95.66% of the building’s energy needs are covered by energy generation from photovoltaic solar panels.

The result of this meticulous study is the design of a building that proves to be sustainable and efficient. It inspires us to promote alternative construction practices that demonstrate it is possible to create habitable environments that minimize their environmental footprint, maximize the utilization of renewable energy sources, prioritize comfort, and enhance the quality of life for occupants.

Rehabilitación Vallbona

El siguiente proyecto se enfoca en la rehabilitación de un edificio ubicado en el barrio de Vallbona, al noreste de la ciudad de Barcelona, España. Trata sobre un edificio residencial construido en los años 60 con seis niveles, cada nivel cuenta con cuatro apartamentos de dos tipologías distintas: tipo 1 y tipo 2.

En cuanto a la estructura, su fundación es una losa de hormigón armado y los muros son portantes conformados por ladrillos de medio pie, separados tres metros entre sí y empotrados a las fachadas transversales a los mismos. Estudiando la composición de la envolvente, descubrimos que tanto los muros exteriores como la cubierta y forjado en contacto con el terreno carecían de un material aislante, por esto tenían valores de transmitancia térmica muy altos y filtraciones en las uniones. Con el objetivo de no afectar la altura libre en el interior de las viviendas se decidió retirar los cielorrasos de yeso existentes y restaurar, dejando vista la bovedilla catalana.

Para cumplir con la normativa de accesibilidad que establece el Código Técnico de la Edificación (CTE) de España, se interviene la distribución de los ambientes interiores de los apartamentos tipo 2 incorporando las medidas necesarias para garantizar la accesibilidad a usuarios que utilicen silla de ruedas. Para ello, se elimina uno de los tres dormitorios existentes para cumplir con el radio de giro. Mientras que el tipo 1 se mantienen los dos dormitorios existentes, pero se optimiza el espacio con las distribuciones adecuadas para ser vivienda habitable. En ambas tipologías las cocinas se integran al living-comedor y se amplía el área del baño.

No obstante, no se limita la intervención únicamente al espacio interior. A lo largo del proceso, se logra una integración armónica del edificio con su entorno, al incorporar elementos de mobiliario urbano y espacios ajardinados. Estas áreas verdes han sido diseñadas con un sistema de riego por goteo que se nutre tanto de la recolección de aguas pluviales del edificio como de los senderos circundantes. También se implementó un sistema para la recolección de aguas grises en el edificio para su máximo aprovechamiento integrando así estrategias sostenibles de gestión de recursos.

Se trabajo con estrategias pasivas y activas para crear un edificio eficiente desde el punto de vista energético. Esto permitió alcanzar una demanda casi nula en calefacción y refrigeración, minimizando el consumo de energía y sus impactos ambientales. En respuesta a esto, se aplican seis estrategias claves:

1. Control solar: Tras analizar la radiación solar en fachadas y la iluminación interna, se crearon dos diseños de balcón. Uno cerrado al sureste con aberturas y lamas de madera automatizadas, que se autorregulan para captar radiación en invierno e inclinarse en horas de mucha radiación en verano. Los residentes también pueden abrir, cerrar y mover las lamas manualmente a su preferencia. Y en la fachada noroeste se diseñaron balcones abiertos que protege de sol en verano, pero logrando captar el sol en invierno.

2. Ventilación natural cruzada: Aprovechamos la ventilación natural para enfriar los espacios en verano colocando los vanos en puntos estratégicos del apartamento.

3. Mejora de la envolvente: Incorporamos a los muros un sistema de aislamiento térmico tipo SATE (Sistema de Aislamiento Térmico por el Exterior) para no perder espacio en las áreas interiores. Se eligió utilizar el sistema de paneles con fibra de madera marca STEICO, ya que ayudan a reducir la transmitancia térmica en muros (U) y tienen una fácil instalación que disminuyen los costos y tiempo de obra. A su vez, evitamos puntos de pérdida de calor y filtraciones aislando de manera adecuada, con placas de fibra de madera de la misma marca, en el contorno de vanos y puertas de acceso. Se sustituyeron los marcos de aluminio con vidrio simples existentes por aberturas de madera con altas prestaciones. En cubierta, se implementa una plancha de corcho de 400 mm para mejorar su aislación. El objetivo de utilizar estos materiales es buscar aislantes térmicos que sean eficientes, sostenibles, con propiedades naturales de transpirabilidad que absorben la humedad e inocuidad para la salud al tener pocas alteraciones en su proceso de fabricación. También la elección de materiales aislantes que tienen certificación ecológica desempeña un papel fundamental en la reducción de las emisiones de CO2. Lo que significa que su ciclo de vida, desde la extracción de materias primas hasta la fabricación y el transporte, genera menos emisiones de carbono en comparación con los materiales convencionales. Esto ayuda a reducir la huella de carbono total en la rehabilitación del edificio.

4. Vegetación en la fachada: Elegimos plantas que necesitan poca agua y las incorporamos en la fachada, con riego por goteo. La inclusión de vegetación en los balcones no solo busca una conexión visual y estética con el parque ubicado en planta baja, sino que también aporta una serie de beneficios que van desde potenciar el entorno hasta la promover la biodiversidad y la mejora de la calidad del aire.

5. Sistema de ventilación mecánica. Este sistema sirve como auxiliar en determinadas épocas del año donde la temperatura media exterior es más baja que el interior de las viviendas. A su vez la normativa española exige una mínima de renovación de aire por eso decidimos incorporar equipos de ventilación mecánica con recuperador de calor.

6. Tecnología de control inteligente. Se implementan diferentes sistemas domóticos en el proyecto para una mejor gestión de recursos, como es el caso de temperatura, humedad y sistemas inteligentes.

7. Energía renovable. Se equipó el edificio con paneles solares para abastecer la mayor demanda de electricidad en el edificio y así mismo, el sistema de aerotermia, el cual, además de abastecer el sistema de climatización por medio de serpentines radiantes los cuales se ubican en el suelo de cada apartamento irradiando calor o frio (dependiendo la época del año) y produciendo agua caliente sanitaria para el uso de los usuarios.

Para afirmar que nuestro proyecto se denomine como Edificio de Energía Casi Nulo (NZEB por sus siglas en inglés), realizamos una comparativa entre la generación de energía a partir de paneles solares fotovoltaicos en un período anual de seguimiento (dato extraído de ArchiWizard). A dicho valor se le restó los niveles de consumo anuales estimados del edificio (obtenidos a través de la simulación realizada en DesignBuilder). A partir de este análisis, se pudo confirmar que el 95.66 % de las necesidades energéticas del edificio son cubiertas mediante la generación de energía a partir de paneles solares fotovoltaicos.

El resultado de este minucioso estudio es el diseño de un edificio que demuestra ser sostenible y eficiente. Nos inspira promover prácticas de construcción alternativas que demuestran que es posible crear ambientes habitables que minimicen su huella ambiental, maximicen la utilización de fuentes de energía renovable, prioricen el confort y la calidad de vida de los ocupantes.