Estrategias bioclimáticas en condiciones de invierno

Aprovechamiento energético | MB Estudio de Arquitectura en Málaga

Haré referencia a tres medidas básicas:

La Captación solar de la energía calorífica de forma pasiva, su acumulación y su distribución.

Debemos diseñar la edificación para que actúe como un sistema de captación, control, regulación, acumulación y distribución de la energía de forma pasiva.
Dejando a un lado las estrategias activas de captación y acumulación de energía como la biomasa, la geotérmica, la fotovoltaica u otras energías alternativas, me centraré fundamentalmente en las estrategias pasivas que dependen solo de la configuración del edificio.

La captación y la acumulación

En base a la forma en que se realiza, podemos diferenciar dos tipos de captación: La directa y la retardada.
Si bien, normalmente siempre es una combinación de ambas y se diferencian por el predominio de una sobre la otra.
La captación directa se realiza a través de los huecos de la edificación sin ningún elemento intermedio que la ralentice o procese.
Por el contrario, en la captación retardada existe un elemento intermedio de acumulación y retardo, de tal forma que la energía calorífica se recibe posteriormente. A este segundo grupo pertenecen las soluciones como el conocido muro Trombe, o cualquier otra donde se interponga un elemento acumulador de energía entre la fuente de calor y las zonas habitables de la edificación. El agua, la piedra, el hormigón y los metales son materiales de gran efusividad térmica, es decir de gran acumulación térmica. Además, habrá que tener en cuenta la difusividad térmica de estos materiales, es decir la rapidez con la que acumulan o se desprenden de la energía. Así, desde el agua que con una difusividad baja realiza el proceso lentamente, pasando por el hormigón y la piedra con valores intermedios, hasta los metales con los más altos valores de difusividad.

En todo este proceso es clave elegir bien la orientación y la posición de los huecos, su control y regulación solar. En el hemisferio norte la mejor orientación para todo ello es la sur. Es la orientación que recibe el mayor número de horas de soleamiento, aparte de la cubierta, y además es extraordinaria para efectuar un control solar pasivo tan solo con el adecuado diseño de las protecciones solares y del propio hueco. También la cubierta permite realizar lucernarios que sobresalgan del plano de cubierta y se orienten al sur.

Las cartas estereográficas solares nos ayudarán al entendimiento del problema. Con ellas fijamos una precisa relación entre la altura y la profundidad de los elementos de protección o del mismo hueco, para que la captación se produzca en la época invernal y se evite en la época estival.
Por otro lado, hoy existen multitud de programas informáticos de diseño 3D, como es el caso del Design PH que utilizamos en el estudio, que proyectan las sombras que se producen durante todo el año, y que posteriormente junto con otros datos, trasladamos al programa PHPP de Passivhaus, el cual realiza el balance energético de la edificación. Estos programas constituyen una herramienta de trabajo enormemente eficaz que ayudan al ajuste del diseño de la edificación en el camino de la consecución de una alta eficiencia energética y confort interior de la vivienda.

En todos los huecos de las demás orientaciones incluida la cubierta realizaremos el mismo estudio, y diseñaremos las protecciones más adecuadas para alcanzar el objetivo de alta eficiencia y confort.

El efecto invernadero

Cualquier sistema pasivo de captación directa emplea este recurso. Se produce por la diferencia de la longitud de onda entre la radiación solar que atraviesa el vidrio (300 a 3500 nm), y la radiación que emiten los materiales y objetos interiores al calentarse (11.000 nm, onda larga), para la que el vidrio resulta completamente opaco. Así, el calor se acumula en el interior.
Para evitar las pérdidas por transmisión, además de emplear vidrios dobles con tratamiento bajo emisivos, lo más efectivo es evacuar el aire caliente antes que se caliente excesivamente y provoque grandes pérdidas. Llevamos ese aire caliente al resto de la vivienda, sustituyéndolo por aire más frío de otras zonas de la misma.
También, en una estrategia combinada, podemos además acumular esa energía en suelos, paredes y techos o en elementos constructivos previstos para esta función, realizados por ejemplo, en hormigón o piedra.

Distribución

En todas las viviendas que diseñamos incorporamos un sistema de ventilación con recuperador de calor altamente eficiente energéticamente. Son dispositivos que mueven el aire a baja velocidad, equilibrando las temperaturas interiores de toda la vivienda y renovando el aire interior viciado por aire filtrado del exterior sin apenas pérdida de energía.
Si combinamos la distribución con la acumulación, multiplicamos la efectividad del sistema que funcionará ahora a más largo plazo.

Otras estrategias a tener en cuenta

Como es lógico, a la vista de lo ya expuesto, debemos impedir ventilaciones no controladas, protegernos del viento, y construir una edificación de gran hermeticidad y aislamiento. Son conceptos fundamentales que aplicamos en el diseño Passivhaus.
Por otra parte, las cargas internas tan perjudiciales en los meses de calor, aquí se tornan favorables. El calor de los electrodomésticos y maquinaría en general o el propio de las personas suman calor al balance.
El aislamiento de zonas perimetrales o próximas a puntos térmicamente débiles de la construcción, o puentes térmicos, minoran las pérdidas de energía facilitando el control térmico de la edificación.