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Energía solar pasiva |
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La energía solar pasiva es el aprovechamiento
de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de
energía para su utilización. Dicho de otro modo, es aquella que no
requiere sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede
ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación.
La arquitectura
bioclimática es la aplicación de este principio al
diseño de edificaciones. La energía no se aprovecha por medio de
captadores industrializados, sino que son los propios elementos
constructivos los que absorben la energía de día y la redistribuyen por
la noche.
Es la forma más antigua de aprovechamiento de la energía solar.
Tradicionalmente, y en ausencia de los medios actuales, las
construcciones se diseñaban conforme a las particularidades del clima
local, aprovechando al máximo los rayos solares en climas fríos, y
protegiéndose de ellos en climas cálidos. La revolución industrial acabó
con esta tradición, al aparecer nuevos sistemas mecánicos y disponer de
energía en abundancia.
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Energia Solar Fotovoltaica
Energia solar pasiva |
La arquitectura solar pasiva
-LA ORIENTACIÓN DEL EDIFICIO
-MORFOLOGÍA DEL EDIFICIO
-MATERIALES EMPLEADOS
-UBICACIÓN SOBRE EL TERRENO
-ELEMENTOS ARQUITECTÓNICOS PARA LA CAPTACIÓN DE ENERGÍA SOLAR -INVERNADERO
ADOSADO A FACHADA ORIENTADA AL ECUADOR
-MURO CALEFACTOR EN FORMA DE NIDO DE ABEJA
-MURO TROMBE
-MÉTODOS PARA LOGRAR UN APROVECHAMIENTO SOLAR EN CASAS NO CONSTRUIDAS CON
ARQUITECTURA SOLAR
Se entiende por arquitectura solar pasiva a aquella que aprovecha la energía
solar que es captada a través de ventanales o de los muros para mantener
unas condiciones de bienestar en el interior de los edificios y reducir al
máximo el uso de costosos y contaminantes sistemas de climatización. Se
cuidan aspectos como la orientación del edificio, la morfología, los
materiales que emplean así como la ubicación en el terreno.
La orientación del edificio
Para lograr un óptimo aprovechamiento del Sol incidente a lo largo del día
las ventanas se abren en un muro con orientación hacia el ecuador .Es por
ello por lo que suele verse grandes ventanales con esta orientación en los
edificios cuyo diseño se rige según los criterios de la arquitectura solar
pasiva.
En el resto de fachadas del edificio se disponen pocas ventanas y pequeñas
para evitar que se pierda el calor por ellas.
21 de Diciembre
21 de Junio
La tierra es una esfera que gira alrededor del sol. La radiación solar cae
con la mayor incidencia posible (90 °) en algún momento sólo en la zona
comprendida entre los trópicos. El lugar en que la radiación cae con un
ángulo máximo va variando a lo largo del año, siendo la incidencia de 90 °
en el trópico de cáncer el 21 de Junio (Verano en el hemisferio Norte) y
máximo en el trópico de capricornio el 21 de Diciembre (Verano en el
hemisferio Sur). Como se puede observarse empiricamente en el esquema, la
mayor captación de radiacion solar se logra con una orientación de las
ventanas hacia el ecuador.
Morfología del edificio
Como la radiación no incide con la misma inclinación a lo largo del año,
mediante la colocación de aleros y otros elementos se consigue un
calentamiento selectivo del interior de la casa.
En invierno, cuando los rayos solares son más necesarios, éstos caen más
inclinados sobre la superficie terrestre. Este hecho favorece la captación
de la energía solar a través de los muros y las ventanas verticales.
Es en verano cuando las temperaturas son altas que se hace necesario evitar
que la radiacion solar llegue al interior de la casa. Para lograrlo se
disponen aleros o cornisas que detienen los rayos solares en verano cuando
son más perpendiculares, y permiten que pasen en invierno cuando son más
inclinados.
Ángulo de incidencia de la radiación solar en diferentes estaciones en
diferentes ciudades
Cuidad Latitud Ángulo de incidencia Solar 21 Diciembre * Ángulo de
incidencia Solar 21 Junio *
Madrid 40°,26 27° 73°
Monterrey 25°,44 42° 88°
Guadalajara (Mex)(1) 20°42 47° 87°
México DF(1) 19°24 48° 86°
Mérida (Mex)(1) 20°57 47° 87°
Antofagasta -23°38 90° 44°
Santiago (Chile) -33°26 80° 34°
Puerto Montt -41°28 72° 26°
Punta Arenas -53°10 60° 14°
Buenos Aires -34°36 79° 33°
* Incidencia Solar a las 12 del mediodía hora solar
(1) Estas tres ciudades alcanzan un ángulo de incidencia solar de 90° en las
siguientes fechas:
Guadalajara: del 18-05 al 22-05 y del 22-07 al 26-07
México: del 14-05 al 17-05 y del 27-07 al 30-07
Mérida: del 18-05 al 22-05 y del 22-07 al 26-07
Materiales empleados
Para que el calor ganado no se pierda o para evitar que el calor excesivo
del exterior entre en la casa los muros del edificio han de estar
convenientemente aislados. Estos muros actuarán además como acumuladores
térmicos liberando el calor que guardaron durante el día cuando la
temperatura del aire del interior del edificio baje. También acturán en los
dias calurosos ya que absorvera el exceso de calor que el aire del interior
de la casa pueda tener. Cuanto mas gruesos sean, mayor será su masa térmica.
y más ayudará a temperar las temperaturas en climas de extremos.
La ubicación sobre el terreno
La ubicación sobre el terreno es también importante. Habrá de evitar que las
sombras de otros inmuebles o de árboles puedan proyectarse sobre el edificio
en alguna época del año para que no le reste potencial de captación de
energía solar. Por el contrario en áreas muy calurosas puede ser interesante
estar a la sombra de otro cuerpo para evitar un excesivo calentamiento
En ocasiones es aceptable la plantación de árboles de hoja caduca alrededor
de la casa. De esta manera en los meses de calor las hojas del árbol evitan
que la radiación solar incida sobre la casa manteniéndola fresca. Durante el
invierno al despojarse el árbol de sus hojas se hace posible que los rayos
del sol alcancen la casa y la calienten.
Por otro lado una adecuada ubicación del edificio protegido tras otro
edificio o tras un accidente geográfico (excepto por aquella fachada que
mire al ecuador) puede evitar que el viento le “robe” el calor.
Elementos arquitectónicos específicos para captar energía solar
Dentro de la arquitectura solar pasiva, existen elementos arquitectónicos
que favorecen e intensifican la captación de energía solar, entre ellos
podemos destacar:
Invernaderos adosados a la fachada orientada hacia el ecuador
Una forma sencilla de captar gran cantidad de calor del Sol es adosando un
invernadero a la fachada del edificio orientada hacia el ecuador. El calor
allí captado se distribuye por toda la casa por convección. Para evitar
perder demasiado calor por la noche, ya que el vidrio es buen transmisor de
calor, es posible colocar persianas sobre los cristales que se cierran
durante la noche. Otra técnica para evitar pérdidas nocturnas es separar por
medio de un muro el invernadero del resto del edificio. En este caso el
acceso al invernadero queda cerrado por la noche reduciendo en gran medida
las pérdidas.
Muro calefactor en forma de nido de abeja
Mediante unos sencillos bloques hexagonales de hormigón se construye un
efectivo sistema de calefacción que además permite una discriminatoria
captación de la energía solar, favoreciéndola en invierno y dificultándola
en verano.
Los bloques de hormigón se disponen como lo hacen los panales de abejas.
Están pintados en su interior con pintura blanca reflectante excepto la
parte mas próxima a la casa que se pinta de negro. Tras este primer muro de
bloques de hormigón hexagonales, se dispone otro muro grueso pintado
totalmente de negro.
El funcionamiento es sencillo. Durante los meses de invierno la rayos
solares inciden muy inclinados sobre el suelo y entran con facilidad en el
interior de los bloques de hormigón. Esta radiación es reflejada por la
parte pintada de blanco hacia la zona pintada de negro del propio bloque y
hacia el muro negro posterior. La radiación al topar con las zonas pintadas
de negro se transforma en calor.
El aire entre los bloques hexagonales y el muro se calienta y asciende por
convección hacia el interior de la casa por unos conductos. Otra parte del
calor queda almacenado en el muro y es liberado lentamente durante la noche.
De esta manera se puede disfrutar del calor durante el día y durante la
noche.
En verano, cuando las temperaturas son altas y no interesa captar la energía
solar, la radiación cae más perpendicularmente y entra con más dificultad en
los bloques. La poca radiación que logra entrar sufre un mayor número de
reflexiones en la parte pintada de blanco difuminándose y dispersándose con
lo que muy difícilmente llega a las superficies negras. Por otro lado el
muro compacto sirve entonces como masa térmica que atempera la temperatura
del interior de la casa, haciéndola más suave.
Muro Trombe
Este sistema de captación es en esencia un colector solar activo de aire
integrado al muro. Sobre la fachada orientada al ecuador, que de preferencia
será un muro grueso pintado de negro o de un color oscuro, se coloca un
vidrio para con la incidencia del sol provocar el efecto invernadero. En el
muro hay una serie de conductos en la parte superior e inferior que
comunican el espacio entre muro y cristal con el interior de la casa. Por su
parte el vidrio tiene en la parte superior unos conductos que comunican el
espacio entre muro y vidrio con el exterior.
Su funcionamiento es sencillo. En invierno, la radiación solar incide sobre
la superficie del muro y lo calienta. Este calor se concentra gracias al
efecto invernadero que provoca el cristal y calienta el aire en el interior
de la estructura. El aire caliente asciende entonces por convección y se
dirige al interior de la casa a través de los conductos superiores del muro.
Otra parte de la energía calorífica se queda almacenada en la masa del muro
y se va liberando poco a poco hacia la casa durante la noche.
En verano se cambia la configuración de los conductos para lograr un efecto
refrigerante. Por un lado se abren las compuertas de la parte superior del
vidrio y el conducto de la parte inferior del muro. Por otro se cierra el
conducto de la parte superior del muro. La radiación solar al incidir en el
muro calienta el aire que por convección asciende y sale al exterior por la
compuerta superior del vidrio. El vacío dejado por el aire que ha salido es
ocupado por aire procedente del interior de la casa que entra por los
conductos en la parte inferior del muro. De esta manera se establece un
efecto succión que provoca una corriente que renueva el aire del interior de
la casa y produce un efecto refrigerante.
La radiación solar al incidir en el muro calienta el aire que por convección
asciende y sale al exterior por el conducto del vidrio. El vacío dejado por
el aire que ha salido es ocupado por aire procedente del interior de la casa
que entra por los conductos en la parte inferior del muro, forzando a su vez
que entre aire del exterior a la casa y provocando una corriente que la
refrigera.
Métodos para lograr un mayor aprovechamiento de la energía solar pasiva en
casas no construidas siguiendo los principios de la arquitectura solar
pasiva
Las casas diseñadas específicamente según los criterios de la arquitectura
solar pasiva y de la arquitectura bioclimática logran por su propia
configuración un aprovechamiento automático de la energía solar.
Tambien es posible, aunque a menor escala, lograr mediante sencillas
modificaciones un empleo de la energía solar pasiva en casas convencionales
no construidas siguiendo los principios de la arquitectura solar pasiva.
1- Observación de la entrada la luz solar en nuestra casa
Actualmente las casas se construyen ajenas a la orientación
magnético-geográfica terrestre, siguiendo los trazados de las calles que
atienden a otros criterios, por lo que las distintas fachadas de la casa
pueden estar orientadas de manera totalmente caprichosa.
En primer lugar es necesario observar las ventanas y las horas por las que
la energía solar llega al interior de nuestra casa a lo largo del día en las
distintas estaciones del año. Además habrá que tener en cuenta las sombras
que proyecten los árboles o los edificios externos.
A modo de orientación pueden servir las siguientes indicaciones:
-Las fachadas orientadas principalmente hacia el ecuador son las más
favorables para la captación solar, recibiendo la radiación solar a lo largo
de todo el día
-Las fachadas orientadas principalmente hacia el polo terrestre más cercano,
no recibirán en ningún momento del año radiación solar directa. Excepción la
constituye una reducida franja en torno a la línea del ecuador en algunos
momentos del año. En estas áreas, al ser zonas tropicales cálidas durante
todo el año, no se hace necesario seguir estos criterios para calentar la
casa.
-Las fachadas orientadas principalmente hacia el este, reciben la energía
solar directa en las horas anteriores al mediodía.(mañanas)
-Las fachadas orientadas principalmente hacia el oeste reciben la energía
solar en las horas posteriores al mediodía (en las tardes).
2- Métodos se aprevechamiento de la energía solar pasiva
-Mediante los sencillos procedimientos que se explican a continuación es
posible lograr un aprovechamiento de la energía solar y ahorrar algo de
dinero y energía en sistemas de climatización:
En invierno se debe permitir la máxima entrada de luz solar directa al
interior de la casa abriendo las cortinas de las ventanas en donde incida la
luz solar directa y cerrando aquellas donde no incida para que no se escape
demasiado calor. Para lograr un mayor índice de conversión de esa luz en
calor es conveniente aplicar una decoración ( tapicería, alfombras, manteles
y todo aquello que sea intercambiable) de colores oscuros
Una buena forma de almacenar el calor es ubicar elementos que tengan mucha
masa ( por ejemplo, sillones ,tresillos, mesas etc..) a la acción directa de
la luz solar, de preferencia cubiertos con telas oscuras que absorban la
radiación a la vez que los protejan de ella.
En las noches para evitar la pérdida del calor ganado durante el día es
importante contar con persianas o contraventanas que una vez cerradas eviten
en alguna medida las importantes pérdidas que se dan a través de los
vidrios.
En verano, es importante evitar que la radiación solar entre en la casa.
Para ello se debe mantener las cortinas de la casa cerradas, incluso también
las persianas o contraventanas medio cerradas. Puede ser recomendable la
instalación de un toldo que evite que la radiación solar se introduzca en la
casa o que impacte en el muro exterior.
También es recomendable en verano cambiar la decoración de la casa hacia
colores más claros que reflejen más la radiación solar y evite que se
transforme en calor.
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