Como podemos ahorrar energia con una casa pasiva

El diseño solar pasivo se refiere al uso de la energía del sol para calentar y enfriar espacios habitables mediante la exposición al sol. Cuando la luz solar incide en un edificio, los materiales de construcción pueden reflejar, transmitir o absorber la radiación solar, todos estos factores son los responsables que permiten ahorrar energia con una casa pasiva. Este ahorro se debe a que el diseño pasivo permite explotar al máximo la luz solar y minimizar el gasto en los sistemas tradicionales de calefacción y refrigeración de la casa.

Como podemos ahorrar energia con una casa pasiva

Además, el calor producido por el sol provoca un movimiento de aire que puede ser predecible en los espacios diseñados. Estas respuestas básicas al calor solar conducen a elementos de diseño, elección de materiales y ubicaciones que pueden proporcionar efectos de calefacción y refrigeración en un hogar.

A diferencia de los sistemas de calefacción solar activos, los sistemas pasivos son simples y no implican el uso sustancial de dispositivos mecánicos y eléctricos, como bombas, ventiladores o controles eléctricos para mover la energía solar.

Conceptos básicos del diseño solar pasivo

Para aprovechar al máximo el diseño solar pasivo debemos aprovechar el espacio disponible en su hogar de manera que los ambientes queden favorecidos por la iluminación solar.

Un diseño solar pasivo completo tiene cinco elementos:

  • Apertura / Colector: la gran área de vidrio a través de la cual la luz solar ingresa al edificio. Las aberturas deben estar orientadas dentro de los 30 grados del sur verdadero y no deben estar a la sombra de otros edificios o árboles a partir de las 9 a.m. a las 3 pm diariamente durante la temporada de calefacción.
  • Absorbedor: la superficie dura y oscurecida del elemento de almacenamiento. La superficie, que podría ser una pared de mampostería, un piso o un recipiente de agua, se encuentra en el camino directo de la luz solar. La luz solar que golpea la superficie se absorbe en forma de calor.
  • Masa térmica: Materiales que retienen o almacenan el calor producido por la luz solar. Mientras que el absorbedor es una superficie expuesta, la masa térmica es el material debajo y detrás de esta superficie.
  • Distribución: Método por el cual el calor solar circula desde los puntos de captación y almacenamiento hacia diferentes áreas de la casa. Un diseño estrictamente pasivo utilizará los tres modos naturales de transferencia de calor (conducción, convección y radiación) exclusivamente. En algunas aplicaciones, se pueden usar ventiladores, conductos y sopladores para distribuir el calor por la casa.
  • Control: los voladizos del techo se pueden usar para sombrear el área de la abertura durante los meses de verano. Otros elementos que controlan el subcalentamiento y / o el sobrecalentamiento incluyen dispositivos de detección electrónicos, como un termostato diferencial que le indica al ventilador que se encienda; rejillas de ventilación operables y reguladores que permiten o restringen el flujo de calor; persianas de baja emisividad; y toldos.

Calefacción solar pasiva

El objetivo de los sistemas de calefacción solar pasiva es capturar el calor del sol dentro de los elementos del edificio y liberar ese calor durante los períodos en que el sol está ausente, al tiempo que se mantiene una temperatura ambiente agradable. Los dos elementos principales de la calefacción solar pasiva son el vidrio orientado al sur y la masa térmica para absorber, almacenar y distribuir el calor. Hay varios enfoques diferentes para implementar esos elementos.

Ganancia directa

El espacio habitable real es un colector solar, un absorbedor de calor y un sistema de distribución. El vidrio orientado al sur admite la entrada de energía solar en la casa, donde golpea los pisos y paredes de mampostería, que absorben y almacenan el calor solar, que se irradia hacia la habitación por la noche. Estos materiales de masa térmica suelen ser de color oscuro para absorber la mayor cantidad de calor posible. La masa térmica también templa la intensidad del calor durante el día absorbiendo energía. Los recipientes de agua dentro del espacio habitable se pueden usar para almacenar calor.

Sin embargo, a diferencia de la mampostería, el agua requiere un soporte estructural cuidadosamente diseñado y, por lo tanto, es más difícil de integrar en el diseño de la casa. El sistema de ganancia directa utiliza del 60 al 75% de la energía del sol que golpea las ventanas. Para que un sistema de ganancia directa funcione bien, La masa térmica debe estar aislada de la temperatura exterior para evitar que el calor solar acumulado se disipe. La pérdida de calor es especialmente probable cuando la masa térmica está en contacto directo con el suelo o con aire exterior que está a una temperatura más baja que la temperatura deseada de la masa.

Ganancia indirecta

La masa térmica se encuentra entre el sol y el espacio habitable. La masa térmica absorbe la luz solar que la incide y la transfiere al espacio habitable por conducción. El sistema de ganancia indirecta utilizará entre el 30 y el 45% de la energía del sol que golpea el vidrio contiguo a la masa térmica.

Ganancia directa

El sistema de ganancia indirecta más común es un muro Trombe. La masa térmica, una pared de mampostería de 6 a 18 pulgadas de espesor, está ubicada inmediatamente detrás del vidrio orientado al sur de una o dos capas, que se monta aproximadamente a una pulgada o menos frente a la superficie de la pared.

El calor solar es absorbido por la superficie exterior de color oscuro de la pared y se almacena en la masa de la pared, donde se irradia hacia el espacio habitable. El calor solar migra a través de la pared y llega a su superficie posterior al final de la tarde o al atardecer. Cuando la temperatura interior desciende por debajo de la de la superficie de la pared, se irradia calor a la habitación.

Las rejillas de ventilación operables en la parte superior e inferior de una pared de almacenamiento térmico permiten que el calor se transmita entre la pared y el vidrio hacia el espacio habitable. Cuando las rejillas de ventilación están cerradas por la noche, el calor radiante de la pared calienta el espacio habitable.

Refrigeración solar pasiva

Los sistemas de enfriamiento solar pasivo funcionan reduciendo la ganancia de calor no deseada durante el día, produciendo ventilación no mecánica, intercambiando aire interior cálido por aire exterior más frío cuando es posible y almacenando el frescor de la noche en temperaturas diurnas cálidas moderadas. En su forma más simple, los sistemas de enfriamiento solar pasivo incluyen voladizos o cortinas en las ventanas orientadas al sur, árboles de sombra, masa térmica y ventilación cruzada.

Sombreado


Refrigeración solar pasiva

Diseño de voladizo para sombreado. La flecha más pronunciada muestra el ángulo de los rayos del sol durante el verano, mientras que la flecha menos profunda indica el ángulo durante el invierno.

MasaPara reducir la ganancia de calor no deseada en el verano, todas las ventanas deben estar protegidas por un voladizo u otros dispositivos como toldos, contraventanas y enrejados. Si un toldo en una ventana orientada al sur sobresale a la mitad de la altura de una ventana, los rayos del sol se bloquearán durante el verano, pero aún penetrarán en la casa durante el invierno. El sol está bajo en el horizonte durante el amanecer y el atardecer, por lo que los voladizos en las ventanas orientadas al este y al oeste no son tan efectivos.

Trate de minimizar el número de ventanas orientadas al este y al oeste si el enfriamiento es una preocupación importante. La vegetación se puede utilizar para sombrear tales ventanas. El paisajismo en general se puede utilizar para reducir la ganancia de calor no deseada durante el verano.

térmica La masa térmica se utiliza en un diseño de enfriamiento pasivo para absorber calor y moderar los aumentos de temperatura interna en los días calurosos. Durante la noche, la masa térmica se puede enfriar mediante ventilación, lo que permite que esté lista al día siguiente para absorber nuevamente el calor. Es posible utilizar la misma masa térmica para enfriar durante la temporada de calor y calentar durante la temporada de frío.

Ventilación

La ventilación natural mantiene una temperatura interior cercana a la temperatura exterior, por lo que es solo una técnica de enfriamiento eficaz cuando la temperatura interior es igual o superior a la exterior. El clima determina la mejor estrategia de ventilación natural.

En áreas donde hay brisas durante el día y un deseo de ventilación durante el día, abra las ventanas en el lado del edificio que da a la brisa y en el opuesto para crear ventilación cruzada. Al diseñar, coloque ventanas en las paredes de cara a la brisa predominante y las paredes opuestas. Las paredes laterales también se pueden usar para crear ventilación a través de ventanas en paredes perpendiculares a las brisas predominantes. Se coloca un panel vertical sólido perpendicular a la pared, entre dos ventanas. Acelera la velocidad natural del viento debido a las diferencias de presión creadas por la pared del ala.

En un clima como Nueva Inglaterra, donde las temperaturas nocturnas son generalmente más bajas que las diurnas, concéntrese en traer aire fresco durante la noche y luego cerrar la casa al aire caliente del exterior durante el día. La ventilación mecánica es una forma de llevar aire fresco por la noche, pero el enfriamiento por convección es otra opción.

Enfriamiento por convección

La forma más antigua y simple de enfriamiento por convección está diseñada para traer aire fresco de la noche del exterior y expulsar el aire caliente del interior. Si prevalecen las brisas nocturnas, entonces una ventilación alta o abierta en el lado de sotavento (el lado alejado del viento) permitirá que escape el aire caliente cerca del techo. Las rejillas de ventilación bajas en el lado opuesto (el lado hacia el viento) permitirán que el aire fresco de la noche entre para reemplazar el aire caliente.

En sitios donde no hay brisas predominantes, todavía es posible utilizar enfriamiento convectivo creando chimeneas térmicas. Las chimeneas térmicas están diseñadas en torno al hecho de que sube el aire caliente; crean una zona cálida o caliente de aire (a menudo a través de la ganancia solar) y tienen una salida de escape exterior alta. El aire caliente sale del edificio por la ventilación alta y el aire más frío entra a través de una ventilación baja.

Hay muchos enfoques diferentes para crear el efecto de chimenea térmica. Uno es un solárium adjunto orientado al sur que se ventila en la parte superior. El aire se extrae del espacio habitable a través de las rejillas de ventilación inferiores que se conectan para salir a través de las rejillas de ventilación superiores del solárium (las rejillas de ventilación superiores del solárium al espacio habitable y las ventanas operables deben estar cerradas y la pared de masa térmica del solárium debe tener sombra).

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