Cuaderno Cuaderno Ecológicos nº 16

“Arquitectura solar pasiva”, uso eficiente de la energía solar en nuestros hogares Consejos para proyectos de viviendas y para viviendas construidas

El uso más antiguo de la energía solar consiste en beneficiarse del aporte directo de la radiación solar, o lo que es lo mismo, el aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía para su utilización. Dicho de otro modo, es usar la energía solar sin recurrir a sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación. y es la llamada energía solar

pasiva. Textos: Joel LLorens José Ramón Mendoza Nuestro agradecimiento a Jaimie Benyei, concejal de Guadalix de la Sierra y pionero de la Arquitectira solar pasiva en la sierra madrileña. Este ejemplar de Cuadernos ecológicos está impreso en papel ecológico

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¿Qué es la arquitectura solar pasiva? La “Arquitectura solar pasiva” es un término que describe el uso eficiente de la energía solar en los edificios, maximizando el bienestar en su interior y minimizando el uso de sistemas de climatización. Este tipo de arquitectura ayuda a combatir el calentamiento global de nuestro planeta.

El aprovechamiento eficiente de la energía solar en nuestros edificios combate el calentamiento global.

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La ubicación en el terreno, los materiales empleados para la construcción, la morfología y la orientación del edificio son algunos de los aspectos que este tipo de arquitectura aborda. Adoptando

unos

sencillos

consejos

podemos

lograr un importante ahorro energético. La arquitectura solar pasiva determina

el

diseño de los edificios con el fin de que éstos capten esta energía solar a través de la misma estructura. No se trata de hacer grandes inversiones, solo hay que hacer que nuestras viviendas aprovechen al máximo la energía solar. La arquitectura solar pasiva consiste en volcar el diseño del edificio hacia la captación de la energía solar por medio de la propia estructura normalmente las paredes, las ventanas y los suelos. No hay nada mas que los elementos constructivos para conducir el calor solar hacia el interior del edificio- ni bombas, ni agua, ni electricidad.

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No hay ruidos ni circuitos. No hay patentes por medio,

ni

elementos

de

alta

tecnología.

Simplemente el ladrillo, el hormigón, la piedra o el adobe y la ventana. Al atravesar el cristal, la radiación solar se transforma de onda corta a onda larga, y no puede salir de nuevo, es el denominado efecto invernadero. Además, al ser una superficie de captación vertical, el ángulo solar es más directo (y así mas intenso) en invierno, y más oblicuo (menos intenso) en el verano. Así pues, una vez construido, un edificio bien orientado recibe el máximo calor solar justo cuando más lo necesita y lo hace directamente, sin tecnología intermedia.

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¿Qué logramos con la arquitectura solar pasiva? Ahorrar en nuestras facturas energéticas. Teniendo en cuenta el incremento de presión a la que sometemos a los recursos naturales, desde un punto de vista de economía doméstica interesa adoptar medidas de ahorro como es el caso de este tipo de arquitectura. La presión además es cada vez mayor (aumento de la población mundial), con lo que es previsible que los consumos y los costes de las energías se incrementen progresivamente. La pequeña inversión que hay que hacer en un diseño solar pasivo (aproximadamente un 5% del valor total de la construcción de un edificio nuevo)

es

rápidamente

amortizada

con

el

consiguiente ahorro energético y de producción de gases de efecto invernadero. Así, desde una perspectiva puramente egoísta, la arquitectura solar nos proporciona un gran 6

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ahorro, incluso hoy en día con los costes energéticos muy bajos. Teniendo en cuenta que al paso actual de explotación y consumo, se puede prever con toda seguridad la escasez y masivo

encarecimiento

de

los

productos

petrolíferos dentro de los próximos 20 años, este ahorro será cada vez más grande. Esto supone la amortizacíon del sobrecoste de la instalación en (aprox. 5,5% del coste total de la construcción) en torno a los 8 años.

=

El ahorro energético en nuestros hogares, además de ayudar a combatir el calentamiento global, se traduce rápidamente en un ahorro económico.

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También logramos una menor dependencia de las fuentes de energía compradas, con lo que aumentamos nuestra calidad de vida, un menor coste de la vida supone en general un aumento de aquélla y rebajamos nuestra dependencia de las grandes empresas eléctricas.

Distribución del gasto energético doméstico

8% 15%

calefacción electricidad 57%

20%

agua caliente cocinar

Como se observa en este gráfico, la calefacción es el gasto energético más importante que tiene un hogar en nuestra franja de latitud. 8

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Finalmente y teniendo en cuenta que el consumo energético a partir de combustibles fósiles (petróleo,

carbón,

gas…)

es

el

principal

responsable del efecto invernadero en nuestro planeta, el ahorro energético se transforma en una cuestión de solidaridad. Dado que el consumo de energía es el responsable de 70% del efecto invernadero, el limar al mínimo el 57% de ese consumo en la casa es un gigantesco paso adelante. En un edificio de la sierra madrileñas se ha constatado un ahorro anual de más de 1.650 Kg. de propano o 2.340 l de gasóleo, lo que equivale a 7,3 toneladas de CO2. También, cada edificio con estas características es un testigo irrefutable y fuente de inspiración para otros. En Odeillo (Francia), por ejemplo, mas de 20 apartamentos y casas aisladas han seguido el ejemplo del prototipo Trombe-Michel. Ojalá que este fuera el caso también en cualquier pueblo de la Peninsula Ibérica.

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Cualquier pequeño ahorro en este sentido se traduce en un gran paso hacia la protección de nuestro planeta y hacia la protección también de las generaciones futuras, puesto que heredarán de nosotros un medio ambiente más sano, menos contaminado. Se trata de una responsabilidad colectiva que no podemos eludir.

¿Qué elementos tiene en cuenta la arquitectura solar pasiva? La elección del terreno o parcela: si tenemos la posibilidad, debemos elegir un terreno en el que no recibamos sombras de otros edificios o elementos contiguos (en el caso de zonas muy calurosas, sería el caso contrario, es decir, podría ser interesante que otros edificios o elementos contiguos proyectaran sombras sobre nuestro edificio). Existe la posibilidad también de jugar con elementos como árboles de hoja caduca, que en verano nos ofrecerán sombra con sus hojas y en invierno, cuando éstas caigan, 10

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permitirán que nuestra casa reciba el calor del sol. Por último, si nuestro edificio está resguardado por

detrás

(no

por

la

fachada

principal

orientada al sur) por otro edificio o por un accidente geográfico, nos puede proteger del viento y por consiguiente ayuda a conservar el calor de la casa. La orientación del edificio: en el caso de nuestro hemisferio y nuestra franja de latitud, la orientación ideal es la que presenta un muro principal o fachada con ventanales orientado al sur. En el resto de fachadas del edificio -y especialmente la norte- se disponen pocas ventanas y de menor tamaño que las de la principal, para evitar que por éstas se escape el calor. La morfología del edificio: el uso de aleros o cornisas permiten un control selectivo de la entrada del sol en nuestras casas. La radiación no incide con la misma inclinación durante el año:

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en verano, cuando los rayos solares caen más perpendiculares, los aleros o cornisas evitan la entrada de esta energía al interior de la vivienda. Por el contrario, en invierno, cuando se hace necesario que esta misma energía entre en la vivienda y al incidir los rayos más inclinados sobre la superficie terrestre, los aleros o cornisas no afectan permitiendo que estos mismos rayos entren por las ventanas verticales y calienten los muros de la vivienda.

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Verano

Invierno

Los elementos arquitectónicos como los aleros logran un calentamiento selectivo del interior de nuestras viviendas.

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Como dato podemos recoger que el ángulo de incidencia de la radiación solar en diferentes estaciones del año en Madrid es:

Latitud

Madrid

40°,26

Incidencia

Incidencia

solar 21 de

solar 21 de

diciembre*

junio*

27º

73º

*Ángulo de incidencia solar a las 12:00 del mediodía (hora solar)

Los materiales de construcción: para regular la falta o el exceso de calor en la vivienda, es necesario que los muros estén bien aislados. Los muros acumulan calor durante el día y la van desprendiendo progresivamente durante la noche, a medida que baja la temperatura del interior de la vivienda. Así pues los muros bien aislados funcionan como “acumuladores de calor”. En días calurosos, cuando el interior de nuestra vivienda

tenga temperaturas muy elevadas, los muros absorberán este exceso de calor. Cuanto mayor grosor tengan los muros, más ayudarán

a

amortiguar

las

temperaturas

extremas.

¿Qué

elementos

podemos

utilizar

arquitectónicos para

captar

energía solar? Los siguientes elementos son algunos de los que nos brinda la arquitectura solar pasiva con el objetivo de captar energía solar. Colocación

de

invernaderos

en

la

fachada

orientada al sur. Adosando in invernadero a la fachada principal, logramos captar y acumular gran cantidad de calor. Este calor se irá distribuyendo por el resto de la casa mediante convección.

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Muro calefactor en forma de nido de abejas. Mediante unos muros de hormigón hexagonales se logra una discriminación en la captación de energía solar, según se trate de invierno o verano. También debido al distinto ángulo de incidencia de los rayos solares en las distintas estaciones, estos muros hexagonales permiten la entrada y la transmisión o no del calor. Muro Trombe. Se trata de un muro de color oscuro (en la fachada orientada al sur) al que se le adosa un cristal para crear un efecto invernadero con la energía incidente. Tanto el muro como el cristal tienen

unos

conductos

que

se

configuran

dependiendo de si sobra a falta calor, estos conductos comunican cristal muro e interior de vivienda; en verano, estos conductos generan corrientes que refrescan el interior de la vivienda y facilitan la renovación del aire. En invierno, estos conductos generan corrientes cálidas que entran en esta misma vivienda,

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aprovechando

que

el

aire

caliente

sube

y

desplazando el aire frío del interior de la vivienda hacia el interior.

¿Qué podemos hacer si nuestro proyecto de vivienda no se basa en la arquitectura solar pasiva? Con algunos consejos sencillos, podemos mejorar la

eficiencia

de

nuestras

viviendas;

vamos

primero a analizar la orientación de nuestra vivienda siguiendo unas pautas muy sencillas: Como ya se ha visto anteriormente, lo ideal es que las viviendas estén orientadas teniendo en cuenta criterios geográficos (orientadas al sur), para aprovechar al máximo la energía solar, pero no siempre es así, muy a menudo, las construcciones se

orientan

urbanístico,

en la

base

a

criterios

disponibilidad

de

como

el

suelo,

o

simplemente los edificios se levantan en zonas con una alta densidad constructiva, con lo que aún

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estando bien orientados, quedan escondidos por construcciones ya existentes. Esto supone que los edificios adyacentes proyectan sombras sobre nuestra vivienda, con lo que se hace complicado aprovechar esta energía solar.

Cuando la densidad urbana es alta, los edificios más altos impiden que la energía solar incida en otros edificios, haciendo complicado el aprovechamiento de esta misma energía. 18

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Como análisis de partida de la situación de nuestra vivienda, podemos observar por qué ventanas y a qué hora entra la luz solar dentro. Podemos establecer las siguientes premisas: •

Las fachadas orientadas al sur son las que recibirán más horas de sol.

•

Por el contrario, las fachadas orientadas al norte no recibirán luz solar directa en ninguna estación del año.

•

Las fachadas orientadas al este recibirán sol sólo por las mañanas.

•

Las orientadas al oeste recibirán sol por las tardes.

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Una vez analizada la ubicación y la orientación

de

nuestra

vivienda

¿qué podemos hacer para mejorar la captación de la energía solar? En Invierno. En aquellas ventanas de nuestra casa en las que entre luz solar, conviene abrir las cortinas para captar el máximo de energía calorífica. Por el contrario, en aquellas ventanas en las que no entre el sol, conviene cerrar cortinas para evitar que se escape calor de la vivienda. Para facilitar la acumulación en forma de calor, conviene hacer uso de decoración de colores oscuros (los colores oscuros absorben más calor que los claros). Por ejemplo, para almacenar calor, podemos colocar sillones, tresillos, mesas, cerca de las ventanas por las que entre el sol (para que incida sobre ellos directamente), de esta manera y a través de sus masas funcionarán como

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depósitos

de

calor,

progresivamente

a

el

cual

medida

irán que

soltando baje

la

temperatura del interior de la vivienda. Por

las

noches.

estaciones

más

Por las noches y en las frías,

conviene

cerrar

las

ventanas con persianas y colocar cortinas, esto evitará la pérdida de calor por los cristales, que son muy buenos transmisores del calor y por los cuales solemos tener las mayores pérdidas de nuestra casa. En verano. Conviene hacer lo contrario que en invierno: cerraremos las cortinas para evitar al máximo la entrada de radiación solar, incluso podemos cerrar las persianas de la fachada orientada al sol. Al contrario que en invierno, con una decoración de colores claros evitaremos la acumulación excesiva de calor. Los colores claros reflejan más las radiaciones solares que los oscuros.

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Como evitar el sobrecalentamiento de verano En teoría, el ángulo solar en Julio-Agosto es tan oblicuo a la fachada sur que apenas incide sobre ella. Sin embargo, si se nota que cualquier aporte, por mínimo que sea, aumenta la temperatura ambiental dentro de la casa. La solución es muy sencilla: tapar los muros acumuladores; por ejemplo colocando malla sombreadora de color oscuro (verde o negro) por encima de estos muros en Junio, solucionando un problema con un coste muy bajo (unos 4€/m2), y un efecto visual prácticamente inapreciable. Otras soluciones incluyen una 'parra vírgen', lamas esbeltas de madera o de metal y toldos. Para que el alero o toldo de una casa eche una sombra sobre toda la fachada en el solsticio del verano (22 Junio) en la latitud 40º, necesita un vuelo horizontal equivalente al 33% de la altura del muro que se quiere sombrear. Así, un muro de dos plantas (6m) requiere un vuelo de 2m para sombrearse completamente.

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Alguna bibliografía Aburto Baselga, R. Proyecto de Vivienda Solar Aislada. Colegio de Arquitectos de Madrid, 1993 Alexander, C, et. al. A Pattern Language Oxford University Press, Nueva York, 1977 Comite D'Action Pour le Solaire. Maisons SolairesMaisons D'Aujourd'hiu. AFME, Paris, 1990 Mazria, E. El Libro de la Energía Solar Pasiva. G.Gili, Barcelona, 1985 McPhillips, M. Viviendas con Energía Solar Pasiva. G. Gili, Mexico 1985 Yañez, G. Arquitectura Solar. MOPU, 1988

Algunas direcciones de Internet interesantes para ampliar información sobre arquitectura solar pasiva y otros temas relacionados: http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_solar_pasiva http://www.solarpedia.es/index.php/Arquitectura_Solar_Pasiva http://passivesolar.sustainablesources.com/ http://www.sitiosolar.com/arquitecturasolarpasiva.htm http://www.mma.es/portal/secciones/cambio_climatico/ http://ec.europa.eu/environment/climat/home_en.htm www.benyei.org/Solar/trombe.htm#TARGET3

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