El innovador hormigón que regula la temperatura de casa por sí mismo para jubilar a tu caldera

La industria de la construcción está viviendo un constante aluvión de mejoras tecnológicas. Los nuevos métodos y materiales, en constante desarrollo, son los que están permitiendo integrar en las propias fachadas y cubiertas elementos para generar energía o para aislar y mejorar la climatización interior. Los paneles solares tradicionales e incluso los aerogeneradores domésticos son los más habituales, pero están dejando paso a soluciones como el vidrio fotovoltaico o incluso una pintura aislante que te permite ahorrar en calefacción y aire acondicionado. Frente a ellos y por sorprendente que pueda parecer, el hormigón está postulándose como gran alternativa. 

Uno de los proyectos de investigación más prometedores en este sentido a nivel internacional es Tabsolar, que se presenta estos días en la Feria BAU de Munich (Alemania). Financiado por el Ministerio de Economía alemán y liderado por el Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), junto a cinco empresas, esta iniciativa está desarrollando novedosos componentes y materiales constructivos para el almacenamiento y gestión de energía solar térmica. El objetivo es usarlos para climatizar un edificio sin 'estropear' la fachada con unidades de aire acondicionado o bombas de calor y, además, sin producir ningún ruido. También pueden servir para el precalentamiento del agua caliente sanitaria o para la climatización de piscinas.

En sus investigaciones, los técnicos responsables de Tabsolar se han centrado en las posibilidades que ofrece el hormigón de ultra altas prestaciones (UHPC, por sus siglas en inglés) con canales de fluidos integrados. En líneas generales, imita el funcionamiento del suelo radiante, pero está pensado para las fachadas de los edificios. El material se encarga de absorber energía térmica que proporciona el sol, y esta energía se transmite a un fluido distribuido por los canales integrados en los paneles de hormigón. Este líquido es el encargado de calentar o enfriar el edificio con la ayuda de bombas de calor interiores.

Un hormigón muy especial

En los primeros años de la década de los 1980, varias investigaciones dieron como resultado el descubrimiento de un nuevo material, un tipo de hormigón más duradero, resistente y versátil que el tradicional. Se trata del hormigón de ultra altas prestaciones, también conocido como hormigón en polvo reactivo (RPC).

El material se formula desde entonces con diferentes combinaciones, aunque sus ingredientes principales son cemento, polvos reactivos, piedra caliza, harina de cuarzo, arena fina y agua. Su principal característica es que permite ahorrar material y proporciona una resistencia a la compresión muy destacada, superior en algunos casos a 2.000 kilos por cm2 (el equivalente a 200 MPa). Además, su superficie densa y lisa es muy valorada por sus posibilidades estéticas, ya que tiene una gran capacidad para transferir fielmente los detalles del encofrado a la superficie endurecida.

Revestimiento de vidrio selectivo de Tabsolar Tabsolar Omicrono

Por eso, no es de extrañar que los responsables del proyecto Tabsolar se fijaran en este material para llevar a cabo su investigación, centrada en desarrollar componentes de construcción multifuncionales y capaces de integrar la climatización de los edificios en su propia estructura. Esos elementos pueden ser paredes, techos o suelos que cumplan funciones estructurales, todos diseñados para servir como conductores de fluidos y con flexibilidad en cuanto al diseño, ya sea por su estructura o color.

La primera parte de la investigación, presentada en 2015, se centró en desarrollar un recubrimiento espectralmente selectivo, una capa exterior acristalada diseñada para almacenar calor aplicada en las primeras muestras de UHPC. Estas se fabrican para convertirlas en componentes estructurales muy finos, que ahorran material y son extremadamente resistentes. 

Canalización de temperatura

Los últimos resultados presentados por la iniciativa Tabsolar, en la tercera fase del proyecto, plantean la idoneidad de utilizar paneles finos y resistentes de UHPC con un grosor de 12 mm. Su peculiaridad es que llevan integrada una estructura de canalización de fluidos basada en el algoritmo FracTherm, que diseña un patrón con numerosas bifurcaciones que se suceden, formas fractales que optimizan el funcionamiento de las canalizaciones. Es lo que permite formar una suerte de red de tuberías directamente en los paneles de hormigón, sin necesidad de instalar tubos adicionales.

Así, estos elementos ofrecen la posibilidad de utilizar el calor ambiente y la energía solar térmica como fuente de energía para las bombas de calor instaladas en el interior. Es decir, que se pueden utilizar como material de revestimiento de fachadas y, a la vez, sirven como colectores termoactivos. En el caso de los paneles Tabsolar acristalados, su ventaja es que pueden obtener temperaturas y eficiencia más elevadas, lo que implica un mayor ahorro a la hora de climatizar un edificio.

Sistema de fabricación de los paneles de hormigón de Tabsolar Tabsolar Omicrono

Para fabricar estos paneles, los técnicos del ISE utilizan un innovador proceso de termoconformado con membrana al vacío, que normalmente se utiliza para materiales plásticos pero aquí se aplica directa y fácilmente a los paneles de hormigón. El objetivo es que el líquido se reparta de forma uniforme en los canales y pueda ayudar a mantener una temperatura confortable en todo el edificio. 

Cumplidas las dos primeras fases del proyecto, Tabsolar III se está centrando en diseñar nuevas herramientas de software a diseñadores y arquitectos, como una app de realidad aumentada y un configurador web. Se pretende ofrecer apoyo visual en tiempo real, para facilitar la toma de decisiones durante la fase de diseño y una herramienta web fácil de usar para establecer el tamaño y la cantidad de paneles necesarios para distintos tipos de edificios. El tamaño estándar de los paneles, ideal para la fabricación en serie, es de 1683 mm x 1040 mm.

Canalizaciones integradas en un panel de Tabsolar Tabsolar Omicrono

Esta fase de la investigación también servirá para poner a prueba todos los componentes y sistemas de Tabsolar y establecer sus capacidades definitivas. Todo ha cobrado forma en una fachada de demostración cuya construcción tuvo lugar en 2022, para verificar la viabilidad de todos los elementos de Tabsolar. Esta prueba de concepto ejemplo se ha instalado tras la rehabilitación de una casa construida en 1960 en Kassel (Alemania). 

Durante el proceso, se ha renovado al completo el sistema de calefacción y se ha añadido un aislamiento adicional en las paredes exteriores, dejando un hueco en la fachada orientada al sureste para integrar elementos Tabsolar. Una vez instalado el sistema, se está evaluando su funcionamiento, para saber con detalle en qué medida puede contribuir a la climatización de la casa y al ahorro final de energía.

A Tabsolar todavía le quedan algunos retos por delante, como su fabricación a gran escala, o la posibilidad de que sirvan no sólo como elementos para fachadas ventiladas, sino como complemento para sistemas de aislamiento térmico o para revestimientos de paredes sandwich. De esta manera, las soluciones de Tabsolar serán más versátiles y útiles para los arquitectos, y un primer paso fundamental para eliminar de las fachadas los grandes y ruidosos motores de los aires acondicionados y las bombas de calor.

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