Arquitectura solar pasiva

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 o ventanales 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 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 radiación solar llegue al interior de la casa. Para impedir que estos rayos solares lleguen y calienten el

interior de la casa se colocan unos aleros o cornisas que aprovechando la mayor perpendicularidad de los rayos solares en verano los retienen pero que 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 colocación de árboles de hoja caduca que impida la entrada de los

rayos solares durante los meses de calor cuando tiene hojas y la permita en invierno cuando

éstas se han caído.

Por otro lado una adecuada ubicación del edificio tras otro edificio o tras un accidente geográfico ( excepto por aquella fachada que mire al ecuador) evita que el viento le pueda

"robarle" 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 cara orientada hacia el ecuador del edificio. Esto provocara que el calor allí captado se

distribuya por conveccion a todo el interior. Para evitar perder demasiado calor por la noche, ya

que el vidrio es buen transmisor de calor, se disponen persianas en los vidrios que se cierran en las noches. Otra técnica es separar el invernadero del resto del edificio por un muro. 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 y están pintados en

su interior de color blanco 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 grueso muro pintado totalmente de negro.

El funcionamiento es sencillo. Durante los meses de invierno, cuando interesa captar energía

solar, la radiación llega al interior de los bloques de hormigón pintados de blanco y reflejan

hacia la zona pintada de negro del propio bloque y en el muro negro posterior. Esta radiación al topar con las zonas pintadas de negro se transforma en calor.

Parte de ese calor producido sirve para calentar el aire que sube por convección y se dirige al

interior de la casa. En cambio otra parte se almacena en el muro y es liberado en la noche

cuando ya no hay radiación solar. 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

al caer más perpendicularmente entra en menor cantidad en los bloques. La poca energia que logra entrar sufre un mayor número de reflexiones en la parte del bloque pintado de blanco y

se difumina llegando muy difícilmente a las superficies negras. Por otro lado el muro compacto

de detras de los bloques actua entonces como masa térmica atemperando la temperatura del interior de la casa y 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 que provoque 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 al incidir sobre la superficie del muro provoca en parte que el aire atrapado entre el mismo y el vidrio se caliente y ascienda

por convección dirigiéndose a través de los conductos superiores al interior de la casa. Otra

parte de esa energía provoca que se caliente el propio muro donde queda el calor almacenado. Por la noche este calor guardado se libera paulatinamente al interior de la casa.

En verano gracias a la apertura de los conductos que unen el espacio entre muro y cristal con

el exterior y a la oclusión de los conductos situados en la parte superior del muro que unen el

espacio entre muro y cristal con el interior de la casa se consigue 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.

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 los lugares y las horas en 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 las constituye una franja reducida

en torno a la línea del ecuador en algunos momentos del año. Sin embargo el sol cae tan

perpendicularmente en todo momento en estas áreas que la radiación solar directa que llega al interior de la casa es mínima. Además 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).

-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.