RADIACIÓN DIRECTA, DIFUSA Y REFLEJADA

La energía solar que incide sobre la superficie de nuestro planeta se manifiesta de las siguientes maneras:

Imagen: Componentes de la radiación solar terrestre. Fuente: monografías.com 

  • La radiación directa: es aquella que proviene directamente del sol.
  • La radiación difusa: es aquella que proviene de la atmosfera, por dispersión de parte de la radiación solar en ella. En los días más soleados sin presencia de nubosidades este tipo de radiación puede suponer aproximadamente el 15% del global, pero en los días nublados en los que se reduce la cantidad de radiación directa este tipo de radiación aumenta de manera considerable.

En cuanto a las edificaciones se puede afirmar que los cerramientos verticales reciben la mitad de la radiación solar que pueden recibir los horizontales. Por esta razón, más adelante estudiaremos formas de controlar la sobreexposición solar que sufre este cerramiento, en concreto los aislamientos de las cubiertas.

  • La radiación reflejada es aquella que proviene “rebotada” de la superficie terrestre. La cantidad de este tipo de radiación depende del llamado coeficiente de reflexión de la superficie o “albedo”. Son únicamente las superficies verticales (perpendiculares a la superficie terrestre) las que reciben esta radiación.

LA TRANSMISIÓN DEL CALOR

Entendemos por calor, la energía que se transmite de un cuerpo cuya temperatura es más alta a otro con menor temperatura. Para comprender el comportamiento térmico en una edificación debemos tener claro un concepto, el frío no entra en la edificación, es el calor el que sale de ella. El estado de agitación molecular traducido en calor, se transmite de distintas maneras:

 transmision del calor

Imagen: Comportamiento del calor. Fuente: artinaid.com

 

El calor por conducción, se transmite entre moléculas sin desplazamiento, es decir, a través de la masa del cuerpo. La característica que define si un material es conductor o aislante, se mide en base a su mayor o menor capacidad de transmisión de calor.

Debido a este fenómeno, las edificaciones pierden calor en invierno a través de sus cerramientos exteriores, por lo que es imprescindible la utilización de aislantes térmicos para reducir dichas pérdidas. La unidad de medida que determina si un material es capaz de conducir o no el calor es el coeficiente de conducción térmica, siendo los metales por ejemplo grandes conductores térmicos.

En el caso del calor por convección, el calor se transmite a las moléculas de un fluido (estado líquido o gaseoso) que se encuentra en movimiento, es el sistema que utilizan numerosas instalaciones que podemos encontrar en las edificaciones como los radiadores. El aire, al calentarse baja su densidad y se eleva ocupando el espacio en el que se encuentra el aire frío con mayor densidad que desciende.

Según sea el origen de este movimiento, podemos diferenciar entre convección natural o forzada, se considera convección forzada, cuando la circulación de fluidos es acelerada para lograr una mejora en los intercambios térmicos y la eficiencia de los sistemas.

También se produce calor por cambio de estado, es el caso de los fenómenos de evaporización y condensación.

El calor por evaporización, está basado en la energía que necesita un líquido para pasar a estado gaseoso, esta energía es captada del ambiente, transmitiéndose desde el cuerpo caliente al líquido produciendo así su evaporación. Estos sistemas son característicos de la arquitectura popular de oriente medio, en la que se utilizaban los principios de enfriamiento por evaporización para reducir la temperatura.

Por el contrario, el calor por condensación, se produce cuando un gas, que posee una determinada cantidad de calor que captó durante su cambio de estado, al bajar su temperatura y de ese modo pasar a estado líquido la devuelve. Este fenómeno es claramente apreciable por ejemplo en las carpinterías manifestándose como condensaciones de vapor de agua.

Por último, el fenómeno de radiación, consiste en la transmisión de ondas electromagnéticas, la principal característica de este tipo de transmisión es que al contrario de todas las anteriores, no necesita un soporte material para su transmisión. Es la forma en la que el sol nos aporta energía, es por ello por lo que todo material transmite calor por radiación, desprendiéndose de la radiación captada.

Las superficies y muros radiantes, están basadas en este principio, que aunque parezca extraño no es algo novedoso, ya que los romanos utilizaban ya sistemas de calefacción por suelo radiante.

ORIENTACIÓN Y FORMA

La correcta orientación de una edificación es fundamental en la arquitectura bioclimática, ya que realizándola de manera adecuada ajustándonos a las condiciones del lugar, podemos lograr un ahorro energético considerable. En el hemisferio norte, se debe aprovechar la radiación solar utilizando zonas abiertas al sur, como superficies acristaladas que tendrán la función de captar la mayor cantidad de radiación solar. Por lo tanto, la captación solar es importante para lograr obtener calor en épocas más frías, mientras que en las épocas de verano se utilizarán sistemas para evitar la radiación directa del sol o elementos que nos proyecten sombra como voladizos, además de otros sistemas que veremos más adelante.

La forma ideal de una edificación bioclimática se basa en el simple concepto de que cuanto más compacta sea la edificación mayor será su eficiencia, preferiblemente alargada de planta rectangular, en la que su lado mayor se distribuya de este a oeste. Tendrá el mayor porcentaje de huecos en la fachada sur, a diferencia del resto de fachadas en las que nos limitaremos a utilizar huecos para ventilación y para iluminación natural de las estancias.

Es importante tener en cuenta la superficie de contacto que va a tener la edificación con el exterior ya que es ahí donde se producen los mayores intercambios energéticos. Es difícil determinar una forma perfecta, pero aplicando unos criterios básicos, se puede afirmar que es aconsejable utilizar formas compactas sin demasiados salientes, patios, alas y demás elementos constructivos que puedan alterar esa compacidad, además de generar una mayor resistencia al viento. Un edificio de gran altura generará una mayor resistencia, por lo que es idóneo para épocas de calor, ya que favorece la ventilación, sin embargo en invierno se incrementan las posibilidades de infiltraciones.

Al fin y al cabo, la idea es lograr una buena “aerodinámica”, basándonos en las direcciones de los vientos dominantes y conseguir de ese modo un equilibrio entre la disminución de infiltraciones en invierno y una buena ventilación en verano.

UBICACIÓN Y MICRO-CLIMA

La ubicación es determinante para conocer mejor las condiciones climáticas a las que va a ser sometida la edificación. Hay que distinguir entre las condiciones macro-climáticas y micro-climáticas.

Cuando hablamos de condiciones macro-climáticas se hace referencia a aquellas que afectan a nuestra edificación como consecuencia de la zona climática en la que se encuentre. Dependiendo de la región o latitud en la que se encuentre tendremos unas temperaturas u otras. Los principales factores que determinan estas condiciones son:

  • La temperatura. Media, máxima y mínima.
  • Las lluvias. Pluviometría.
  • Las horas de sol, medidas según la radiación solar incidente.
  • El viento. Vientos dominantes y su velocidad media.

En cuanto a las condiciones micro-climáticas, se entienden como las peculiaridades que existen en el entorno más inmediato a nuestra edificación, por ejemplo, posibles accidentes geográficos que supongan un cambio en las condiciones generales del clima del lugar.

Estos cambios suelen ser producidos por diferentes factores, la existencia de edificios próximos o elevaciones cercanas pueden producir una barrera frente al viento o interrumpir la captación solar de nuestra edificación.

Otros factores importantes son la pendiente del terreno, lo que limita la orientación de nuestra edificación, y la existencia de masas boscosas o aguas cercanas que producen variaciones de temperatura considerables incrementando la humedad del aire.

Por lo tanto la correcta elección de la ubicación, es la clave en el proceso del diseño bioclimático, siendo el punto de partida para el correcto diseño de los sistemas constructivos que mejor se adapten a las necesidades concretas del lugar. Hay que tener también presente la corrección del entorno, procurando la menor huella o impacto ambiental, que se pueda producir, ya que esto modificaría las condiciones micro-climáticas existentes.

Por otro lado, cabe destacar el llamado efecto isla de calor, producido en las grandes ciudades donde la densidad urbana afecta a la temperatura de la zona, aumentándola durante el día.

Imagen: Diagrama de la temperatura a última hora de la tarde. Fuente: new-learn.info

 Como hemos visto, el comportamiento climático de una edificación no solo depende de su diseño, la ubicación influye de manera directa. La existencia de accidentes naturales o artificiales crea un microclima que determina el viento, la radiación solar o la humedad que es percibida por la edificación. Debido a esto, para lograr una edificación basada en los conceptos de la arquitectura bioclimática en un primer momento se debe realizar un estudio de las condiciones climáticas del lugar y después de las condiciones micro-climáticas de la ubicación concreta.