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Certified Passivhaus (Granada 2009)

Draft of a Passivhaus in Granada, situated in Photovoltaic Park of Assyce Goup in Moraleda deZafayona (Granada) Spain.

The project was designed for the solar park.

As a structural element ISO recycled containers are in use for developing the house as quickly as possible – the duration of construction lasted just 4 months.

As a prototype this house offers the possibility to observe and monitor the energy consumption over a year as well as to be used as a source for research of passive houses in Spanish climates.

It will be an interesting experience for the Passive house community for being the only test of the area.

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CAPTACIÓN SOLAR PASIVA

La principal fuente de energía destinada a la climatización en las edificaciones que están basadas en los principios bioclimáticos es el sol. Entendemos la captación solar pasiva como el método que nos permite aprovechar la energía que proviene del sol, sin necesitar ningún tipo de aporte energético externo. Aún así hay sistemas pasivos que pueden tener algún mecanismo que, sin ser imprescindible para su funcionamiento, sirva para acelerar el proceso de captación (por ej. ventilador).

Para lograr captar la mayor radiación solar posible y así reducir la demanda de sistemas mecánicos, se debe realizar un diseño apropiado con éste objetivo. Es importante combinar estos sistemas con los anteriores mecanismos de protección contra la radiación solar para evitar sobrecalentamientos en las épocas más calurosas. Como ya hemos visto, un fenómeno crucial para lograrlo es el efecto invernadero, provocado por las superficies acristaladas que en un primer momento permiten que atraviese la radiación solar y tras calentar los elementos que se encuentran tras él, impiden que la radiación infrarroja previamente captada salga, manteniendo el calor en el interior del edificio.

Acumular este calor utilizando la inercia térmica, para posteriormente aprovecharlo durante la noche o el invierno supone un beneficio tanto en el confort como en la eficiencia de nuestro edificio, logrando así un acondicionamiento natural. Se deberá tener en cuenta el concepto de retardo que es el tiempo transcurrido entre el almacenamiento y la posterior cesión de la energía captada, además del rendimiento que tienen estos sistemas, ya que de ello dependerá su eficiencia basada en el índice de captación solar según radiación total incidente.

Dentro de la captación solar pasiva podemos diferencias distintos sistemas según su comportamiento, distinguiendo entre los elementos captadores y los acumuladores.

Los captadores, como su propio nombre indica realizan la función de recoger la radiación solar. Estos elementos a su vez pueden clasificarse en:

  • Directos: son aquellos en los que la captación solar es directa e incide sobre la estancia o el local que se desea calentar. Para lograrlo se permite el acceso de los rayos solares a través del vidrio de los huecos de los cerramientos de nuestro edificio, calentando el aire y los paramentos interiores.

Algunas soluciones que se pueden aplicar en cuanto a este tipo de sistemas pueden ser como ya hemos visto, la orientación de las ventanas al sol, en la fachada sur. La utilización de invernaderos, generando en el edificio volúmenes exteriores acristalados que aumentan la captación solar, además estos volúmenes generan zonas en las que se pueden desarrollar nuevas actividades como el cultivo, lo que suaviza las temperaturas. La vegetación actúa como acondicionador térmico natural y regula la humedad ambiental.

Durante el día se permite el acceso de la radiación solar, se calienta el aire y por convección se distribuye al resto de la edificación mientras que por la noche, mediante los sistemas que se describen en los anteriores apartados impedimos las pérdidas de calor. Siempre se deben realizar aperturas en la parte superior que permanecerán abiertas en verano para dejar salir el calor, en el caso de utilizar vidrios aislantes es aconsejable consultar el grado de absorción ya que es deseable que aíslen correctamente en invierno, pero sin menoscabar la captación solar en verano.

  • Indirectos: son aquellos sistemas que mediante la interposición de elementos constructivos  captan la energía solar y la almacenan transmitiéndola a las estancias. Utilizando el mismo principio que los directos, es decir el llamado efecto invernadero se coloca un vidrio en el exterior de un elemento que posea una gran masa térmica.

Los cerramientos, (suelos, muros y cubiertas) son grandes volúmenes en los que utilizando materiales que sean porosos logran almacenar enormes cantidades de energía. El agua posee una enorme masa térmica, en comparación 1m³ de agua almacena el mismo calor que 2,4 m³ de ladrillos (1000 Kcal). Para que este mecanismo funcione adecuadamente se necesitan grandes cantidades tanto de masa térmica como de superficies acristaladas. Para aplicar esta solución, utilizamos en la fachada sur un muro de grosor considerable y le superponemos un vidrio en su cara exterior, además en su parte inferior y superior se realizaran orificios que favorezcan las corrientes por convección, este sistema se conoce como muro Trombe, debiéndole su nombre al ingeniero francés Félix Trombe. Seguidamente se detallarán algunos de los usos más comunes de estos sistemas constructivos en la arquitectura bioclimática:

Muro trombe

Imagen: Ejemplo de usos del muro trombe. Fuente: gstriatum.com

  • Muro Trombe: tal y como podemos apreciar en la imagen superior, consiste en la utilización de un muro de gran masa térmica, construido por ejemplo de piedra, tierra, adobe, etc., al que se le coloca un vidrio en su parte exterior favoreciendo así el efecto invernadero. Por último se colocan unas aberturas en su parte inferior y superior que favorezcan el intercambio entre el exterior y el interior del espacio intermedio, para su correcto funcionamiento es necesario sombrear el vidrio en verano y permitir la salida del aire caliente en la parte superior  y aislarlo correctamente  para evitar pérdidas en invierno.
  • Paramentos de inercia térmica: se trata de utilizar para la ejecución de suelos y techos materiales con grandes masas térmicas que acumulen y capten la radiación solar, situándolos para ello en las zonas más próximas a la fuente de radiación solar de manera que incida en su mayor medida sobre la totalidad de las mismas y procurando que estén repartidas a lo largo de toda la edificación. Se colocará un aislamiento térmico en el exterior para evitar que se pierda el calor acumulado.
  • Solera de grava: se utiliza la grava aislada como deposito acumulador, procurando evitar que la humedad del terreno se transmita a la grava, se puede hacer circular aire caliente por su interior para calentarla o utilizar un vidrio como en otras soluciones, de este modo la energía se transmite al interior del edificio por radiación.
  • Cubierta de inercia térmica: se utilizan materiales con elevado peso específico cuya masa amortigua las oscilaciones térmicas.
  • Inercia subterránea: consiste en aprovechar la inercia térmica del terreno y es aconsejable para climas extremos.
  • Añadidos: se denominan de este modo debido a que son “postizos”, es decir, elementos que no pertenecen al conjunto de la edificación. Entre las diferentes soluciones, caben destacar:
  • Cubierta de agua: consiste en la colocación de elementos rellenados con agua sobre la cubierta previamente pintada con colores oscuros, si además se cubren con vidrio se obtienen mejores resultados en cuanto a su acumulación. En invierno se deben cubrir mientras que durante el verano deben permanecer expuestos y durante la noche se deben abrir permitiendo así que cedan el calor.
  • Muro de agua: su funcionamiento es similar al del muro trombe, con la diferencia de que en este sistema se utiliza el agua que tiene una masa térmica mucho mayor, se deben colocar aproximadamente 200 litros/m² de superficie de captación y permitir las corrientes de convección dejando huecos entre los depósitos de agua favoreciendo de este modo los intercambios de calor.
  • Sistemas de captación independientes: están compuestos por un elemento captador adherido a la edificación, que mediante el efecto invernadero transmite a través de corrientes de convección de aire o agua el calor a un depósito, siendo este último el acumulador que posteriormente lo transmite al edificio. Pueden utilizarse diferentes elementos como elementos captadores y deben ir cubiertos por un vidrio.

Los acumuladores, se encargan de almacenar la energía para su posterior utilización. Hay sistemas que permiten acumular la energía durante el periodo diurno y lo ceden durante la noche y otros que son capaces de almacenar la energía calorífica durante largos periodos de tiempo, días o incluso meses. Se clasifican según sean:

  • Constructivos: son elementos que realizan una doble función, la de elemento constructivo propiamente dicha y otra función de almacenamiento o captación de energía, hemos visto algunos ejemplos anteriormente como los muros.
  • Acumulación: son depósitos de acumulación, su única misión es almacenar el calor. En las zonas más frías, este tipo de depósitos son fundamentales para lograr un correcto acondicionamiento bioclimático. Generalmente se utilizan sales especiales disueltas en el agua que favorecen la acumulación de calor.

Es aconsejable utilizar ambos sistemas en conjunto, realizándose un estudio previo de las necesidades caloríficas que va a tener nuestro edificio, las condiciones micro-climáticas y demás condicionantes que hemos estudiado. Para conseguir lograr una demanda energética mínima o cero, además se aplicarían sistemas activos como pueden ser sistemas de captación solar activa o diferentes sistemas que terminen de aportar a la edificación el total de la demanda energética.