Energía Solar Pasiva: Aprovechamiento Natural del Sol
Aprovechar la energía solar pasiva a día de hoy es una gran alternativa y también una gran interrogante para la población; sin embargo, es una excelente fuente de energía proveniente de la energía emanada por el Sol.
A continuación, te contamos todo lo que debes saber sobre ella y como aprovecharla para mejorar el consumo energético.
Introducción a la Energía Solar Pasiva
Definición de Energía Solar Pasiva
Si bien su término no es muy conocido, la energía solar pasiva se puede definir como aquella que se encarga de aprovechar la energía del sol de manera directa sin transformarla, por lo que no requiere del uso de ningún equipo especial o sistema mecánico de energía adicional.
Historia y Evolución de la Energía Solar Pasiva
Sus orígenes pueden remontarse a la época de los griegos quienes diseñaron sus casas aprovechando la luz del Sol, se estima que data aproximadamente al año 400 a. C. Posteriormente en el Imperio Romano se usaron por primera vez vidrios en las ventanas para lograr atrapara el calor del sol y estar más confortables.
A mediados del siglo XVIII George-Louis Leclerc y su especial fascinación por la guerra de Siracusa y por los espejos de Arquímedes, lo llevó a investigar ese campo hasta utilizar 24 cristales de gafas para conseguir fuego. El gran químico Lavoisier en 1792, creo el horno solar, el cual permitía alcanzar temperaturas tan altas que era capaz de fundir metales.
Principios Fundamentales de la Energía Solar Pasiva
La Térmica Solar Pasiva y su Funcionamiento
Los muros, las ventanas y las estructuras que forman parte de los edificios pasivos, están creados para aprovechar la luz solar de forma directa, cuya función principal es además de captar la energía, almacenarla y distribuirla por toda la estructura.
Su funcionamiento radica en que esta energía es distribuida en épocas de invierno y en épocas de verano funciona a la inversa; es decir, rechaza el calor del sol para optimizar la temperatura de la edificación.
Captación Natural del Calor
Existen dos formas de captar el calor en la energía pasiva, la primera es hacerlo de forma directa o mixta, la cual consiste en captar los rayos del sol por medio de ventanas o patios acristalados, los cuales se disponen en las fachadas o en las cubiertas de las edificaciones, emitiendo toda la energía necesaria al interior por medio de la masa térmica.
La segunda es captar la radiación solar de forma indirecta no ventilada, como es el caso del efecto invernadero o mediante muros construidos de piedra, ladrillo e incluso de hormigón, los cuales deberán estar tras un vidrio para que puedan captar el calor en un espacio intermedio.
Almacenamiento de Calor en Materiales
En el diseño solar pasivo, el calor se almacena a través de los materiales de construcción, los cuales deben cumplir con funciones de recolectar, almacenar y distribuir la energía del sol en forma de calor en las temporadas frías y rechazarla en épocas de verano.
Distribución de Calor
Los materiales de construcción de estas edificaciones suelen ser ideales para mantener y distribuir el calor en toda la estructura; es decir, la radicación emitida por el sol es captada por los elementos que componen la estructura del inmueble y es distribuida por todo el lugar de manera uniforme.
Métodos de Distribución de Calor en Edificaciones
El calor en edificaciones de energía pasiva suele distribuirse mediante conducción a través de la materia (sólidos, líquidos o gases); por convección, por el contacto de dos temperaturas distintas y por radiación cuya energía se obtiene del sol.
Control de la Temperatura Interior
Para mantener la temperatura ideal del interior durante todo el día se requiere el uso de termostatos inteligentes, con lo cual se asegura la utilización óptima del calor solar debido a que monitorean y controlas la temperatura del interior de la edificación, ajustando de forma automática los sistemas de calefacción para minimizar el desperdicio de energía y así lograr mantener un nivel confortable de temperatura.
Elementos de Diseño para la Regulación Térmica
Existen una serie de elementos de diseño que deben estar presentes en un edificio para aprovechar la radiación del sol y captar el calor. Los elementos que contribuyen al calentamiento pasivo deben incluir lo siguiente:
- Orientación.
- Forma del edificio.
- Dobles fachadas.
- Planificación correcta del espacio.
- Ventanas de alto rendimiento.
- Ventilación de recuperación de calos.
- Sombreado externo operable.
- Aislamiento de alto rendimiento.
- Masa térmica.
- Infiltración minimizada.
Beneficios de la Energía Solar Pasiva
Eficiencia Energética y Reducción de Costos
Debido a que no es necesario disponer de equipos externos para transformar la energía recibida, el mantenimiento que se requiere prácticamente es nulo, por lo que además de disminuir considerablemente en la factura de luz y gas, también tiene coste mínimo para su mantenimiento.
Impacto Ambiental Positivo
Esta energía es 100 % renovable y limpia, por lo tanto, no tiene ningún tipo de emisión de gases de efecto invernadero, por lo que es ideal para mantener el medio ambiente; adicionalmente a ello, por tratarse de una fuente ilimitada, pues proviene de la luz solar, se puede disponer de ella en todo momento.
Confort y Calidad de Vida Mejorada
Sin lugar a dudas esta tecnología logra un máximo confort en cualquier edificación, pues entre muchos beneficios también tiene la particularidad de ser compatible con otras instalaciones fotovoltaicas, todo junto permite tener un lugar con temperatura confortable y con gastos mínimos en cualquier época del año.
Diseño de Edificios con Energía Solar Pasiva
Orientación y Diseño de Construcciones
El diseño de la estructura y la orientación son puntos trascendentales para lograr el máximo rendimiento de un sistema de energía pasiva.
Por ello, tener un diseño arquitectónico adecuado y adaptado al lugar donde se encuentra la vivienda o el edificio, que cuente con u correcto aislamiento térmico y un buen sistema de apoyo, permite, entre muchas cosas, el paso de la luz natural en los espacios donde se requiera y la proyección de sombras de manera óptima para lograr el máximo funcionamiento.
Importancia de la Orientación Solar
La orientación solar de la casa es uno de los puntos más importantes a considerar para qué las sombras que afectan el inmueble funciones correctamente, permitiendo que la energía solar pasiva fluya normalmente y no se produzca una considerable disminución de la eficiencia del sistema.
Materiales y Elementos Constructivos
Las paredes de las edificaciones con energía pasiva suelen tener diseños de doble cavidad y construidas con hormigón celular, madera, hormigón agregado de arcilla expandida, cerámica, arena-cal, elementos prefabricados, entre otros.
Materiales con Alta Masa Térmica
Para las arquitecturas diseñadas para captar la energía del sol de manera directa, se requiere el uso de materiales con una lata masa térmica; por ello se emplean generalmente ladrillos o piedra, pues los mismos tiene la particularidad de ser capaces de almacenar energía y soltar el calor generado de manera progresiva, logrando con ella una temperatura óptima.
Ventilación Natural y Aislamiento
Un mal aislamiento en una vivienda produce perdidas de energía aproximadamente en un 30% sobre todo en temporadas frías, por ello es importante tener un correcto aislamiento para evitar fugas de calor.
En edificaciones con energía pasiva el aislamiento debe estar en todos los elementos de construcción; es decir, en las paredes, las ventanas y el techo. De igual manera, se deben utilizar sistema de ventilación mecánica con recuperación de calor para evitar cualquier tipo de pérdida de energía.
Estrategias de Diseño para la Ventilación
Son muchas las estrategias que se pueden aplicar, lo que se debe tomar en cuenta al momento de diseñar es la ubicación y la orientación del inmueble; de igual manera se debe estudiar el factor de forma; es decir, la relación existente entre el volumen total del envolvente térmica y la superficie a cubrir. Y lo que no debe dejarse a un lado es la masa térmica para garantizar que el sistema funcione de forma correcta.
Ejemplos de Aplicación de Energía Solar Pasiva
Viviendas con Diseño Solar Pasivo
La energía solar pasiva se puede aplicar fácilmente en una vivienda, para hacerlo es necesario contar con los materiales necesarios y contratar un experto en el área como, Energía y Calor Extremadura S.L el cual analizará la estructura y hará las mejores recomendaciones del caso.
Las viviendas cuyo diseño se encuentran adaptado a la energía pasiva utilizan dicha energía para: producción de agua caliente sanitaria, calefacción, energía eléctrica para consumo, dispositivos de refrigeración como, por ejemplo, aire acondicionado, entre otros.
Casos de Estudio y Ejemplos Prácticos
Uno de los ejemplos prácticos de uso de energía pasiva es sin lugar a dudas la desalinizadora solar del Instituto Tecnológico de Massachusetts, la cual emplea dicha energía para producir 5,7 litros de agua potable por hora.
Otro claro ejemplo de estudio son los invernaderos, los cuales aprovechan la energía del sol sin utilizar ningún equipo electrónico para transformarla
Edificios Comerciales y Públicos
Uno de los edificios masa emblemáticos creados para utilizar la energía solar pasiva es el Bullitt Center en Seattle, por ello es conocido como el “edificio de oficinas más ecológico” debido a que su diseño es 100 % solar pasivo; en donde las ventanas están orientadas al sur, tiene acristalamiento de alto rendimiento, las persianas y los alores exteriores controlan la ganancia de calor; entre otras cosas.
Integración de la Energía Solar Pasiva en la Arquitectura Moderna
Uno de los ejemplos más palpables lo tienen los edificios que cuentan con arquitectura bioclimática, los cuales tiene paredes muy gruesas y bien aisladas que logran mantener las temperaturas ideales tanto en invierno como en verano.
Innovaciones y Avances Tecnológicos
Nuevos Materiales y Técnicas de Construcción
Las ventanas y tipos de acristalamientos, sin lugar a dudas, son una de las mejores innovaciones hasta la fecha, pues permiten recoger la radiación solar y transformarla en energía, además de funcionar como aislantes que regulan sin ningún problema la entrada de calor, usando nanotecnología en su composición.
Sistemas de Automatización para Mejorar la Eficiencia
Los mecanismos de automatización de los sistemas de energía solar pasiva, tienen la particularidad de controlar la temperatura y todos los dispositivos motorizados de sombreado, al igual que la protección de ventanas para hacerlo aún más eficiente.
Retos y Consideraciones en el Diseño Solar Pasivo
Desafíos Climáticos y Geográficos
Para que la energía solar pasiva cumpla con todas sus expectativas es necesario tomar en cuenta la ubicación geográfica y los efectos climatológicos del área, para determinar cuáles serían los materiales idóneos, para aprovechar al máximo la radiación solar recibida y diseñar el tipo de arquitectura acorde con el medio ambiente.
Normativas y Legislación en Construcción Sostenible
Para cualquier proceso de edificación, la LOE es el pilar fundamental que regula a construcción en todos sus aspectos; de igual manera, el CTE se encarga de establecer todas las exigencias en cuanto a seguridad.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
¿Qué diferencias existen entre la energía solar activa y la pasiva?
La diferencia que existe entre una y otra es que la energía solar pasiva tiene la particularidad de captar de manera directa la luz del sol y usarla en una vivienda sin emplear equipos para ello; mientras que la energía solar activa requiere del uso de dispositivos eléctricos para lograr transformar la corriente continua para que pueda ser consumida en una edificación.
¿Es posible adaptar edificios existentes a la energía solar pasiva?
La respuesta es sí, pero para ello es necesario llevar a cabo una serie de reformas para lograr incorporar los materiales necesarios, como las ventanas y las paredes; además de incluir el tipo de acristalamiento y el aislamiento térmico, entre otros factores, para lograr que funcione la tecnología solar pasiva sin ningún inconveniente.
Conclusión
El Futuro de la Energía Solar Pasiva
La energía solar pasiva tiene un futuro prometedor en la construcción de nuevas edificaciones, debido a que no requiere de tecnología adicional para su funcionamiento, por lo que se basa en el uso de ciertos elementos arquitectónicos que aprovecha directamente la energía y el calor solar, obteniendo con ello un gran ahorro energético y económico.
El Rol de la Energía Solar Pasiva en la Arquitectura Sostenible
Es una forma económica y eficaz de mejorar la eficiencia energética de las edificaciones, reduciendo con ello el uso de combustibles fósiles y contribuyendo a mejorar el confort y la calidad de vida de las personas.
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