Introducción Sistemas pasivos

La máxima preocupación en el diseño de una solución climática es la reducción de las pérdidas de calor y el aprovechamiento de la ganancia solar útil. Las viviendas deberían estar térmicamente aisladas, evitando pérdidas de calor o frío, además de reducir los ruidos provenientes del exterior. Los dobles acristalamientos, que reducen las pérdidas de calor al mínimo, así como aislamientos en puertas y ventanas, que evitan la pérdida de un 40% del calor, ayudan en esta labor.

Para calefacción solar pasiva, existen cuatro configuraciones: ganancia directa (largas áreas orientadas al sur), indirecta (como muros y techos de almacenamiento), aislada (superficie de absorción no integrada en la vivienda, que transfiere luego el calor) y de ganancia mixta (usa las ventajas de los tres primeros sistemas). Otros aspectos que ayudan a la refrigeración incluyen la forma de la vivienda y el acabado exterior, los materiales empleados, movimientos de aire y su estratificación, sombras, reflectores, orientación dependiendo de las condiciones de sol y viento, etc.

Para refrigeración solar pasiva, se emplean, por ejemplo, un sistema de ganancia indirecta usando muros o techos de almacenamiento. En calefacción, el sistema colector se expone durante el día y se aísla por la noche, transfiriendo el calor a la vivienda, funcionando a la inversa en refrigeración. Fuentes y estanques humidifican el aire de los alrededores, favoreciendo la refrigeración.

Un diseño bioclimático puede ahorrar un 70% de los costes de calefacción, produciendo un coste adicional que varía desde cero a un 20% en casos extremos.
La luz natural llega directamente a espacios interiores (sistemas de núcleo) o adyacentes al exterior de la vivienda (sistemas de perímetro). Ventanas avanzadas, parasoles, tragaluces, e iluminación lateral también reducen costes de iluminación

Ventilación y Refrigeación Pasivas

Diseñar un edificio bioclimático en climas cálidos, o en condiciones de verano es una tarea bastante más complicada que hacerlo para climas fríos. La razón es que no existe una fuente de refrigeración natural y gratuíta de la que poder aprovecharnos, tal y como hacemos con el sol cuando necesitamos captar energía. En climas cálidos es complicado encontrar una aportación de energía frigorífica, por lo que las estrategias bioclimáticas consisten en eliminar el exceso de calor interior, o sobrecalentamiento.

El sobrecalentamiento es un fenómeno que se produce al transformarse, en un espacio cerrado, la energía solar incidente, en energía térmica. Este fenómeno provoca que en los edificios expuestos a la radiación solar se alcancen en su interior temperaturas bastante más elevadas que la ya de por sí elevada temperatura exterior. Así pues, las estrategias bioclimáticas en condiciones de verano se pueden agrupar en:
- Actuaciones contra el sobrecalentamiento.
- Actuaciones contra la sensación de calor, sin enfriamiento.
- Actuaciones directas de enfriamiento.
- Actuaciones contra el sobrecalentamiento.

Lo primero que deberíamos es minimizar la radiación solar sobre el edificio utilizando medidas preventivas y diseñar todos los elementos constructivos - cubierta, cerramiento, vidrios, color de las fachadas, etc.- pensando en sus implicaciones energéticas. Es más fácil impedir el sobrecalentamiento que intentar eliminarlo una vez dentro de nuestro edificio.
Los huecos acristalados son los elementos más delicados del edificio en este sentido. Por ellos penetra una gran cantidad de energía, por tener un coeficiente de transmisión térmica mucho mayor que el del cerramiento y por que a través de ellos incide la radiación solar sin apenas obstáculos.

La orientación de los huecos es pues, fundamental para controlar la radiación incidente. La dificultad radica en que no se puede diseñar independientemente para invierno y verano, por lo que, dándole un enfoque global al problema, hay que encontrar una orientación óptima para invierno y verano. En España, y en general en el hemisferio Norte ésta orientación es la Sur. En el hemisferio Sur la orientación ideal es la Norte. En esta orientación, en invierno se produce una gran captación de energía porque el sol incide muy horizontal (aprox. 26º en Madrid) y una ventana capta del orden del 89% de la radiación solar. Sin embargo, en verano, el sol incide muy vertical (aprox. 73º), por lo que la ventana capta solamente un 29% de la citada radiación. Las orientaciones Este y Oeste son las peores, ya que tienen sobrecalentamientos importantes en verano y captaciones insuficientes en invierno.

Así pues, la elección de la orientación de los huecos sería lo primero que habría que plantearse e, inmediatamente, la clase de vidrio a utilizar y las protecciones solares. Los vidrios que se comercializan en estos momentos los podemos clasificar en dos grandes grupos: los vidrios simples y los vidrios aislantes, formados por dos lunas separadas por una cámara de aire. Tanto unos como otro pueden estar formados por tres tipos de vidrio: incoloro, coloreado y reflectante.

El vidrio coloreado absorbe principalmente las radiaciones infrarrojas y es transparente, en mayor o menor medida, a la radiación visible. El vidrio reflectante se obtiene mediante la aplicación sobre una de sus caras de óxidos metálicos a alta temperatura. Estos dos tipos de vidrio son adecuados para reducir la carga de radiación solar y evitar que entre en el edificio, pero este comportamiento será igualmente protector en invierno, por lo que no son prácticos en climas con veranos e inviernos muy diferenciados, pero sí en climas tropicales. La decisión entre utilizar un vidrio simple o uno aislante, debe tomarse después de haber hecho unos cálculos económicos. Por un lado, un vidrio aislante convencional (4+6+4) tiene un coeficiente de transmisión de calor un 31% menor que un vidrio simple, lo que permite ahorrar bastante al reducirse las pérdidas caloríficas (por poner un ejemplo, del orden de 24 kW.h/m2 al año en Madrid). Por otro lado, este vidrio aislante cuesta aproximadamente un 40% más que uno simple, sin contar el sobrecosto de la carpintería.

Las protecciones solares del hueco acristalado es el otro aspecto fundamental en lo que a medidas preventivas sobre el sobrecalentamiento se refiere. Una vez más nos encontramos con el problema de diseñar una protección solar que reduzca la radiación incidente sobre el hueco en verano, pero que permita la captación energética en invierno. Esto se consigue mediante la utilización de dos tipos de protecciones: fijas o móviles.

Protecciones solares fijas:

- Parasoles horizontales sobre el dintel.
- Lamas fijas, de desarrollo horizontal o vertical.
- Parasoles mixtos en caja.

Tienen la ventaja de que necesitan poco mantenimiento y, como no necesitan ser manipuladas, no existe la posibilidad de ser mal utilizadas. Por otro lado, exigen un diseño y un dimensinado riguroso para que arrojen sombra únicamente en verano.

Protecciones solares móviles:

- Exteriores: persianas, contraventanas (con lamas fijas o móviles).
- Interiores: Persianas venecianas, cortinas, estores.

Estas protecciones tienen como principal virtud la versatilidad, es decir, se pueden cerrar cuando necesitemos protegernos y abrir cuando necesitemos captar radiación solar.

Como resumen, decir que en este capítulo hemos tratado los métodos para intentar impedir que se produzca un sobrecalentamiento en el interior del edificio. En el siguiente artículo se verán los sistemas de disipación de este sobrecalentamiento y las estrategias de enfriamiento directo.