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Calentamiento solar pasivo

Como indica su nombre, los sistemas de calentamiento solar pasivo se caracterizan por el aprovechamiento de la energía que nos proporciona de manera natural el sol. Se trata de un recurso prácticamente inagotable, por lo menos en nuestra escala temporal, y lo más importante, completamente gratuito.

Estos sistemas son útiles en los lugares que presentan temperaturas bajas durante todo el año o parte de él, pero sólo son realmente eficientes si se cuenta con el número adecuado de horas de sol al día y si la radiación es suficientemente intensa. Aunque no siempre es así, su aplicación más efectiva se da en las latitudes medias, es decir, aproximadamente entre los paralelos 20° y 60°, tanto en el hemisferio norte como en el sur. En las latitudes menores a 20° se suelen presentar temperaturas elevadas durante todo el año (climas tropicales), por lo que el calentamiento no solo no es necesario sino que puede ser contraproducente. Por otro lado, en las latitudes mayores a 60° se suele tener muy pocas horas de sol y la intensidad de la radiación es muy baja, por lo que su aprovechamiento suele ser inviable. En esos sitios por lo general la única estrategia redituable es un elevado aislamiento para mantener en el interior el calor generado por las personas, estufas y aparatos eléctricos.

Por otro lado, la eficiencia de los sistemas de calentamiento solar pasivo también depende de las estrategias aplicadas para evitar las pérdidas de calor, como el aislamiento de la envolvente, el empleo de acristalamiento eficiente y el uso de sistemas constructivos que reduzcan los puentes térmicos y las infiltraciones, entre otras. De poco sirve captar grandes cantidades de calor por radiación solar si dicho calor se pierde fácilmente.

Es posible clasificar los sistemas de calefacción solar pasiva de acuerdo con los procesos involucrados en la captación de calor y la forma en que éste es aportado a los espacios habitables, como veremos en los siguientes apartados:

Pero antes de explicarlos veamos algunos aspectos que, en general, resultan cruciales para que estos sistemas sean lo más eficientes posible.

Aislamiento de la envolvente

El aprovechamiento de la calefacción solar pasiva se potencia cuando la envolvente del edificio se aísla de manera adecuada. Cuando los cerramientos incluyen materiales con elevada masa térmica es recomendable que el material aislante conforme una capa lo más continua posible en la parte externa. De esa manera se reducen significativamente las pérdidas de calor, mientras que la masa térmica puede interactuar con los espacios interiores. De igual manera, el uso de ventanas con dos o más hojas de vidrio y con cámaras de aire (o en casos extremos con cámaras de algún gas inerte como el argón o el criptón) reducen las pérdidas de calor por conducción a través de las superficies acristaladas. La implementación de pantallas o persianas aislantes que se puedan desplegar durante la noche también suelen ser de gran ayuda.

Puentes térmicos

Los puentes térmicos representan partes de la envolvente en las que el nivel de aislamiento de los cerramientos se ve disminuido de manera significativa, dando lugar a lo que podríamos denominar “fugas térmicas”. Suelen producirse por fallos de diseño constructivo que propician la interrupción de la capa de aislamiento, sobre todo en las uniones entre cerramientos (esquinas, suelos-muros, muros-cubiertas, voladizos, etcétera).

Los puentes térmicos pueden llegar a tener un cierto impacto en climas cálidos, pero son especialmente perjudiciales en climas fríos. Y mientras más frío sea el clima, más importante será reducir al mínimo los puentes térmicos. Algunos estándares de eficiencia energética, como el Passive House, pensado originalmente para climas fríos como los del norte de Europa, ponen especial énfasis en la eliminación de los puentes térmicos.

Transparencia y limpieza de las superficies acristaladas

Si las superficies acristaladas no son de vidrio claro, presentan divisiones excesivas, se encuentran sucias o se les añade cortinas para aumentar la privacidad, por citar algunos factores, la eficiencia del sistema de calefacción solar pasiva puede disminuir drásticamente. Esto se debe simplemente a que interfieren en la captación de la radiación solar y reducen su ingreso al edificio.

Características térmicas y superficiales de los cerramientos (interiores)

Aun cuando se tengan cantidades importantes de radiación solar, su aprovechamiento se puede ver disminuido si los cerramientos sobre los que incide (suelos y muros, principalmente) no tienen las características térmicas y superficiales adecuadas. Dos de las características más importantes son las siguientes:

Elevada masa térmica: Los materiales de elevada masa térmica, como el ladrillo, el hormigón y la piedra, se caracterizan por “absorber” y “almacenar” la energía calórica. Cuando los cerramientos sobre los que incide la radiación solar tienen esta propiedad, permiten que buena parte de la energía recibida sea aprovechada de manera desfasada en el tiempo, por ejemplo durante la noche. Por otro lado, los materiales con muy baja masa térmica tienden a calentarse más en sus capas superficiales y a re-irradiar rápidamente dicho calor. Aunque esto puede tener un efecto benéfico en el corto plazo, no permite almacenar energía para los periodos en los que no se cuenta con radiación solar.

Elevada absorción superficial: Esta cualidad, que depende en gran medida del color y el tipo de acabado de las superficies, resulta fundamental para que los cerramientos absorban (y almacenen) la mayor cantidad posible de energía calórica. Generalmente las superficies de color oscuro con acabado mate y rugoso son las que ofrecen una mayor absorción superficial, mientras que las superficies claras y pulidas tienden a reflejar buena parte de la radiación que incide sobre ellas.

Nivel de exposición de los cerramientos

Cuando los cerramientos se cubren con tapices, alfombras, mobiliario y otros objetos, se impide que la radiación solar incida sobre ellos, lo cual suele disminuir drásticamente la eficiencia del sistema de calefacción solar pasiva. Debido a ello se debe hacer lo posible por dejar la mayor cantidad de superficies constructivas expuestas, planificando de manera correcta la relación entre las ventanas y los espacios interiores.


22
Mayo
2019

Ganancias solares indirectas

En términos generales, los sistemas de ganancias indirectas son aquellos que convierten la radiación solar en calor mediante su absorción en superficies externas a los espacios habitables. En otras palabras, la radiación solar no ingresa directamente a los espacios habitables, sino que es captada en dispositivos especialmente diseñados para ello. El calor se transmite a los espacios habitables por conducción (generalmente a través de cerramientos de elevada masa térmica) aunque también es posible generar procesos convectivos mediante el intercambio del aire entre los dispositivos y los espacios habitables. El sistema de ganancias indirectas más representativo y emblemático es el muro Trombe, aunque existen algunas variantes que pueden ser útiles en determinadas circunstancias.

Escrito por: Arturo Ordóñez García Categorías: Calentamiento solar pasivo, Estrategias de diseño

22
Mayo
2019

Ganancias solares directas

Los sistemas de ganancias solares directas son aquellos que permiten el ingreso de la radiación solar a los espacios habitables (o a espacios que se usan de manera esporádica pero que guardan una estrecha relación con los primeros) mediante superficies acristaladas. Aunque las variaciones son numerosas, podemos definir tres tipos principales de sistemas de ganancias directas: ganancias a través de ventanas, invernaderos adosados y atrios.

Escrito por: Arturo Ordóñez García Categorías: Calentamiento solar pasivo, Estrategias de diseño

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