Este post es casi un ejercicio teórico, pero el fin es mostrar que se puede construir una casa de madera con aislamientos y materiales sostenibles de producción local en España y baja huella de carbono.

Toda nueva edificación, a partir del 31 de diciembre de 2020, deberá cumplir los parámetros de un Edificio de Consumo de Energía Casi Nulo (EECN, o Net Zero Energy Building). En España, el CTE (Código Técnico de Edificación) introdujo en 2013 modificaciones en su apartado de ahorro energético. Lo cierto es que todavía no hay un marco definido a nivel estatal de lo que significa una vivienda de consumo casi nulo, es decir, cada país comunitario debe regularlo. Al amparo de esta normativa han surgido diferentes certificados de calidad, la mayoría de organismos europeos. En estos momentos, el estándar más extendido en Europa es el Passivhaus alemán, de iniciativa privada.

Como se considera que, por muy restrictivo que fuera finalmente el estándar fijado en España para un ECCN, los edificios Passivhaus lo cumplirían con creces.

Por tanto, en este post analizaremos la eficiencia de un sándwich para muros con aislantes como corcho y lana de oveja y con madera contralaminada (CLT, Cross laminated Timber) como elemento estructural cumpliendo con los valores del estándar Passivhaus. Se parte de la premisa que se aislará sólo por el exterior del muro, es decir, con un sistema SATE (Sistema de Aislamiento por el Exterior), y que se dejará vista la madera contralaminada por el interior.

La superficie del lado interior de la madera contralaminada se deja sin revestir, es decir, sin barnizar, pintar o lasurar.

 

El Sándwich para muros de corcho + lana de oveja + CLT, se compone de dos partes principales:

  • un aislamiento térmico-acústico en dos capas: una semirrígida de corcho negro expandido de alta densidad de 160 kg/m³, y otra de paneles de lana de oveja de 30 kg/m³, entre vigas I-joist que, como montantes, son la subestructura de un revestimiento en madera,
  • y panales de madera contralaminada como elemento estructural.

Para la lana de oveja, se ha considerado el producto de Wool4build del grupo español Lerderval, en su composición Premium.

El coeficiente de conductividad térmica del corcho negro expandido es de 0,040-0,42 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 1,5 W/m²k para un espesor de 60 mm. Se presenta en forma de panel semirrígido y los cantos son a media madera.

Las propiedades físicas del corcho expandido son:

 

Densidad (kg/m³) 100-120
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1670
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0,40-0,042
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 7 a 14
Comportamiento al fuego según Euroclase E-s1,d0
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg, para un espesor de 100 mm >45,50
Emisiones KgCO2e/Kg 1,727

Corcho negro expandido

El coeficiente de conductividad térmica de la lana de oveja es de 0,033 W/m°K. Entonces la resistencia térmica K es de 4,8485 W/m²k para un espesor de 160 mm. Se presenta en forma de panel flexible.

Las propiedades físicas de la lana de oveja son:

 

Densidad (kg/m³) 30
Calor específico c (J/kg.K a 20°C) 1600
Conductividad térmica λ (W/m°K) 0.033
Resistencia a la difusión del vapor de agua, μ 1-2
Comportamiento al fuego según Euroclase E
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg 43
Emisiones KgCO2e/Kg 0,624

Lana de oveja – Imagen de Wool4build

En comparación con la lana de roca y el poliuretano proyectado desde el punto de vista de la sostenibilidad:

 

  Lana de roca

de 120 kg/m³

Poliestireno extruido
Energía gris para la fabricación, en MJ/Kg, para un espesor de 100 mm 282,18 368,55
Emisiones KgCO2/Kg 18 54,40

El esquema de este sándwich es el siguiente, del exterior al interior:

1º.- Revestimiento en madera de 22 mm de espesor.

2º.- Cámara de aire de 30 mm creada por los rastreles verticales.

3º.- Una primera capa de aislamiento con paneles de corcho expandido de 60 mm de espesor. Los paneles tienen los cantos a media madera.

4º.- Membrana impermeable, traspirable y cortavientos, con un Sd variable (higrlovariable).

5º.- Una segunda capa de aislamiento con paneles flexibles lana de oveja de 160 mm de espesor entre los montantes.

6º.- Vigas I-joist como montantes verticales de 160 mm de canto con las alas de madera microlaminada (LVL) y alma de panel de fibras duras, sin puente térmico.

7ª.- Lámina reguladora de vapor con un Sd variable.

8ª.- Panel estructural de madera contralaminada (CLT) de 120 mm de grosor. Puede ser también de 100 mm. Sin revestir.

La primera capa de aislamiento se coloca como una piel continua, sin puentes térmicos. Y sobre ella se atornillan los rastreles verticales llegando hasta los montantes I-joist. Estos rastreles crean la cámara de ventilación. No obstante, el rastrel puede tener más altura si se desea una cámara más gruesa según los requisitos. En climas cálidos es de hasta 6 cm.

Los montantes I-joist se sujetan a la mampostería con los anclajes adecuados y accesorios para romper el puente térmico.

La transmitancia térmica U total de este sándwich es de 0,142 W/m²k, un valor inferior al límite de 0,15 para muros de fachadas del estándar Passivhaus.

Haciendo la comprobación de condensaciones intersticiales con el programa WUFI (Wärme und Feuchte Instationär), en las condiciones de climas extremos cálidos, es decir, mucho calor (> 36 °) y mucha humedad (> 76 %), hay pequeñas condensaciones donde la lámina de vapor.

Con este sándwich se consigue un desfase térmico de unas 14 horas en cuanto a la protección contra el calor estival.

Desde el punto de vista del aislamiento, se muestran los pros y contras de cada uno de los aislamientos:

Del aglomerado de corcho negro expandido.

Pros:

  • Muy poco higroscópico, poco hidrófilo y poco capilar.
  • Buena estabilidad dimensional y resistencia a la compresión.
  • Muy buen compromiso entre aislamiento térmico (caliente/frío) y acústico (tanto a los ruidos aéreos, atenuación de los ruidos aéreos de 30 dB con 30 mm de espesor, como de impacto). Es un aislante antivibratorio.
  • Tiene un grado de impermeabilidad relativamente alto a la penetración del aire y agua.
  • Es difícilmente combustible, actúa como un ralentizador del fuego y no desprende gases tóxicos.
  • No le atacan los insectos y los roedores.
  • Gran durabilidad.
  • El corcho negro es el corcho más ecológico. En su fabricación no se añaden aditivos químicos. Resumiendo, su proceso de fabricación: triturado, secado, aglomerado en autoclave con vapor de agua recalentado (el aglutinante es la suberina, una resina natural del corcho), enfriamiento con agua, secado, escuadrado y corte en paneles.
  • Gran resistencia a los agentes químicos.
  • Es renovable y totalmente reciclable.
  • Débil costo energético.

Contras:

  • Es caro.
  • Como el turno de descorche del alcornoque varía entre 9 y 14 años, durante 150 años, es un material de producción lenta.

De la lana de oveja.

Pros:

  • Excelente capacidad higroscópica: dotada de una gran permeabilidad al vapor de agua, la lana pura puede fijar el 35 % de su peso en agua, contra un 65 % de humedad relativa, sin parecer mojada y restituirla en el secado, sin perder sus propiedades aislantes. Con un contenido del 30 % de agua, la conductividad térmica λ se aumenta hasta el 0,0050 W/m*K, aproximadamente.
  • El constituyente principal es una proteína, la queratina. Ella posee la facultad de aprisionar una enorme cantidad de aire: un 80 % en la estructura hueca de sus fibras. Las escamas que recubren sus fibras están dispuestas a la manera de las tejas de un tejado y se adaptan permanentemente a las variaciones climáticas.
  • Muy buen aislamiento térmico.
  • Muy buen aislamiento acústico.
  • Es reciclable y renovable.
  • Débil costo energético.
  • No le atacan los insectos.
  • Ligereza y facilidad de instalación.
  • Desprovista de su grasa (eliminada en la fabricación durante el lavado y desengrasado), no se inflama más que a partir de 560° y es autoextinguible sin producir emanaciones tóxicas.
  • Es inerte, no produce polvo ni irritaciones. Y es alérgeno, no causa alergia cutánea ni respiratoria.
  • Se afirma que la lana puede mantener su resistencia térmica (valor R) durante 50 años.
  • Es relativamente barato.

Contras:

  • Debido a su débil densidad y su calor específico menos elevado que otros aislantes de base biológica, tiene un desfase térmico menor.
  • Se han añadido fibras de poliéster, menos del 15 %, para dar consistencia.
  • Se aplican diferentes tratamientos para garantizar la resistencia a insectos (a base de permetrinas, en dosis muy bajas) y mejorar el comportamiento ante el fuego (sales de boro, no tóxicas).

 

Finalmente, se exponen las ventajas e inconvenientes de este sándwich:

Ventajas:

  • Es uno de los sándwiches con aislantes de origen biológico con menor grosor en casas pasivas, entre 377-402 mm[1], gracias a la conductividad térmica de la lana de oveja Premium de Wool4build: λ = 0,033 W/m°K, la menor del mercado.
  • De manera natural, los aminoácidos de la lana se unen con y atrapan los elementos nocivos de formaldehído, óxido de nitrógeno y dióxido de azufre para un aire más limpio en los hogares. Entonces, la lana de oveja ayuda a absorber las emisiones de COV (formaldehídos, sobre todo) de la madera contralaminada que suceden en un periodo de 6 a 8 meses después de iniciada la construcción de la casa[2].
  • La condensación y la humedad es un problema importante en la forma en que se está construyendo actualmente, en relación a las envolventes de edificios cada vez más cerrados y herméticos en las casas de alto rendimiento, que pueden atrapar condensación y vapor de humedad en sistemas de pared sin ventilación adecuada. Hay un argumento para poner espumas sintéticas u otros aislantes en esos espacios, pero si se pone un aislamiento que no es permeable en un espacio donde la humedad no es evitable, ésta tiene vía libre hacia la estructura de madera. La lana de oveja es un material que puede “manejar” la humedad en sitios donde sea elevada, como en las zonas costeras. Además, parte de la estructura de la lana de oveja es una queratina que no favorece el crecimiento de mohos.
  • Gracias a la masividad de la construcción en madera contralaminada, “la madera es un buen aislante térmico y, al ser higroscópica, también puede amortiguar la humedad relativa interna de una habitación (esto podría usarse para reducir los requerimientos de calefacción). Además, durante la transición de la fase de vapor en el aire a la de agua unida en la pared celular de la madera, se produce una reacción exotérmica. Este intercambio de calor latente ha demostrado llevar a un cambio en la temperatura de la madera y este mecanismo podría contribuir positivamente al balance energético global de un edificio[3]. Las investigaciones del proyecto europeo Wood2new muestran que el cambio de temperatura superficial que se produce por adsorción y desorción es significativamente superior cuando la superficie de la madera no está revestida, es decir, pintada, barnizada o con acabados. Los resultados muestran que la temperatura superficial del abeto aumentó en 2,1 ° C como resultado de la adsorción de humedad. Se ha demostrado el potencial de ahorro de energía por el calor latente de adsorción de la madera. Es, pues, un medio para aumentar la eficiencia energética.
  • En España tenemos a varios fabricantes de madera contralaminada (Egoin, Sebastiá, etc.). Es decir, contamos con madera con menor huella de carbono.
  • Si no se desea el revestimiento exterior de madera, la capa de corcho sirve de soporte para un enlucido exterior adecuado (y permeable).
  • Con el CLT, no es necesario una barrera/freno de vapor en el lado interior en climas fríos.

Inconvenientes:

  • Antes se mencionó que este post es un ejercicio teórico. La causa es que los paneles de lana de oveja de Wool4build son de 50 mm de espesor y se necesitan 160 mm. Hay que estudiar si se pueden fabricar paneles de 160 mm…
  • El desfase térmico, de unas 14 horas, es bueno, superando el mínimo recomendable (unas 10-12 horas). Pero podría ser mejor. Con una regular capacidad de calor: 97 kJ/m2
  • En la fabricación de madera contralaminada se usan colas. Puede sustituirse por paneles de brettstapel o NLT (Nail Laminated Timber) fabricados en carpinterías locales. Hay paneles de CLT sin colas como los de Nur-Holz.
  • Los paneles CLT, por sí mismos, son impermeables al aire (en tests de laboratorios). Pero los huecos entre cada tabla de madera en el panel CLT crean rutas de flujo potenciales, las juntas aumentan a medida que la madera se seca y se rompe la madera, incluso si está pegada. Esto conlleva el uso recomendado de membranas de barrera de aire autoadhesivas en el exterior de los paneles (también valen las membranas líquidas flexibles). Usando las tradicionales membranas textiles es más difícil asegurar la hermeticidad y, por tanto, requiere una cuidadosa atención a los detalles mediante cintas de sellado, masillas selladoras, etc.

Resumiendo, es uno de los sándwiches para muros más ecológicos, con materiales locales y de probada eficacia. La lana de oveja es un aislante interesante, como dijo un fabricante francés de lana de oveja, Naturline: “Nuestros productos se han testado en animales”.

 

Puede ver la simulación 3d clicando en este enlace:

https://skfb.ly/6oNrN

Para manejar el dibujo 3D, he aquí unas sencillas instrucciones para manejarlo con el ratón:

  1. Pulsando continuamente el botón izquierdo y arrastrando, gira el dibujo en todas las direcciones,
  2. Pulsando continuamente el botón derecho y arrastrando, desplaza el dibujo en todas las direcciones,
  3. Moviendo la rueda del ratón hacia arriba o abajo, se hace zoom más o menos.

 

[1] Depende de si se consideran 95 o 120 mm de grosor de madera contralaminada. Incluso, menos, si se prescinde del revestimiento de madera y se opta por un enlucido sobre el corcho, entonces, quedaría en unos 330 o 355 mm.

[2] Véase un post anterior: Wood2new – Madera y bienestar.

[3] Véase ídem.