Ventilación y Refrigeración 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.

© LeCorbusier

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.

© Norman Foster

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.

Calefacción solar por aportes Pasivos (I). Captación directa.
Un arquitecto bioclimático tiene un punto de partida cuando comienza a proyectar un edificio: se concibe el mismo como una gran "máquina térmica" que tiene que ser capaz de captar, acumular, distribuir y conservar la energía solar incidente sobre él.
Son numerosos los elementos existentes de captación de energía solar (paneles solares fotovoltaicos, térmicos...), pero ahora nos vamos a centrar en los llamados sistemas pasivos. Estos sistemas se encuentran integrados en el edificio, forman parte de la arquitectura. Puede ser un muro de ladrillo, un cerramiento de vidrio, una cubierta... que además de cumplir sus funciones habituales (estructurales, constructivas, estéticas...) se les exige algo más: que capten la radiación solar y la trasmitan al interior del edificio.
El informe de European Passive Solar Handbook hace una clasificación de éstos sistemas de captación pasiva y los divide en sistemas de captación directa, sistemas de captación indirecta, y sistemas de captación aislada.
Captación directa: ganancia directa de energía a través de vidrios.
Captación indirecta: a través de muros acumuladores térmicos.
Captación aislada: a través de invernadero acumulador adosado a la fachada sur.
Son muchas las ventajas que tienen estos sistemas pasivos frente a los denominados activos. Las más destacables son: son elementos de un cierto valor arquitectónico, dada su integración dentro de la solución constructiva del edificio. se trata de una solución económica, ya que no representan un sobrecosto frente a una construcción convencional. tienen un ciclo de vida muy largo, semejante al del conjunto de la edificación, al no tratarse de mecanismos complicados que puedan estropearse.
Antes de comenzar a hablar de los sistemas directos de captación pasiva, conviene que nos detengamos un momento a comentar algunas características de la fachada sur del edificio. La fachada sur es la fachada solar del edificio, ya que es la única fachada que nos permite captar y controlar la radiación.
La fachada Norte no capta radiación directa, y las fachadas Este y Oeste captan radiación, pero precisamente en los períodos sobrecalentados (verano), y es muy dificil de controlar debido al ángulo de incidencia de la radiación (casi horizontal) tanto en el amanecer como en el crepúsculo. Así pues, la fachada sur es la que nos permite captar energía en invierno y protegernos de la radiación en verano.
Estas aportaciones directas a través de los vidrios se fundamentan en una aplicación del denominado efecto invernadero. El efecto invernadero se fundamenta en lo siguiente: la longitud de onda de la radiación solar que llega a la tierra se encuentra comprendida generalmente entre 0,3µm y 3,5µm. La mayor parte de los vidrios son permeables a estas longitudes de onda corta, lo que hace que aproximadamente un 80% de la radiación incidente sobre el vidrio lo atraviese (el otro 20% se refleja o lo absorbe el propio vidrio). Esta radiación que ha atravesado el vidrio calienta las paredes, el suelo, y en general todas las superficies contra la cuales incide, de forma que estos cuerpos, al calentarse, re-irradian al ambiente una energía que, en esta ocasión es de onda larga (del orden de los 11µm)frente a la cual el vidrio se comporta como un cuerpo opaco. De esta forma, el vidrio se comporta como la compuerta de una trampa de calor, de forma que permite la entrada de la energía pero no su salida, con lo que se calienta el ambiente exterior. Esto es, pues, lo que llamamos calefacción solar por aportes pasivos. A modo de ejemplo, se podría decir que la aportación de calor solar en una vivienda ordinaria podría ser del orden del 70% de sus necesidades caloríficas.
Este sistema de captación a través del vidrio tiene, además, que cumplir otros requisitos indispensables: aislamiento térmico y control solar.

Para mejorar el balance térmico del conjunto es fundamental reducir las pérdidas que se producen a través de las ventanas por conducción, convección, radiación de onda larga e infiltraciones. Hay que conseguir que haya grandes ganancias energéticas, pero pocas pérdidas. Para esto es necesario disponer de un buen aislamiento nocturno (persianas, contraventanas...), una carpintería estanca, vidrio doble, y un diseño adecuado del hueco.
Por otra parte, el hueco necesita contar con una protección solar para limitar las ganancias solares en los períodos sobrecalentados. En este punto es especialmente interesante la utilización de voladizos que arrojen sombra sobre la superficie acristalada. El estudio detallado de los parámetros solares nos permite dimensionar el tamaño del voladizo para que nos arroje sobra en los momentos que lo necesitamos.
BIBLIOGRAFIA:www.casadomo.com