Estrategias de uso racional de la energía en clima trópico

Estrategias de uso racional de energía en clima trópico.

DISEÑO PASIVO DE LOS EDIFICIOS.

Sabemos que la finalidad de un edificio es acoger a cierta cantidad de personas y aislarlos de las condiciones climáticas del exterior creando así un clima interior propio. Cuando las condiciones del exterior alteran el confort del espacio interior del edificio se recurren a los sistemas de refrigeración y calefacción, luego el papel principal del diseño pasivo es minimizar el funcionamiento de estos sistemas y la energía que utilizan por medio de recomendaciones arquitectónicas.

El diseño pasivo es un método utilizado en la arquitectura con el fin de desarrollar edificios que obtengan su acondicionamiento a través de procesos naturales, utilizando al máximo las condiciones climáticas locales. Los elementos a considerar incluyen el sol, la orientación, el viento y los componentes propios del edificio tales como ventanas, techos y paredes.

A continuación se explican algunas recomendaciones del diseño arquitectónico en los diferentes componentes de un edificio, que permiten, un alivio en la ganancia térmica de calor solar.

1. Asentamiento y forma

La existencia de componentes del entorno metropolitano y ambiental tales como flora, edificios y elevaciones montañosas generan sombras en el terreno que pueden ser aprovechados como protectores solares.

Las superficies las cuales los rayos del sol inciden de forma ortogonal tienen una ganancia térmica solar superior, es decir, en los techos y paredes oriente y occidente durante todo el año. En la pared sur en los meses de noviembre, diciembre y enero. Por lo tanto es recomendable reducir las fachadas al oriente y occidente para aminorar la exposición al sol cuando se encuentra en su ángulo más bajo.

• Se puede mejorar el microclima del terreno con el fomento de masas de vegetación, espejos de agua, setos (es una asociación de arbustos o árboles generalmente establecidos y mantenidos para formar una cerca o barrera), jardineras y otros elementos. El sombreado de paredes y techos con la vegetación puede reducir las ganancias de calor solar.
• Con cuerpos de concreto en distintos planos, con resalte y entrantes, generan un aglomerado de sombras propias, que merman la asimilación de calor a través de la envolvente y favorecen ambientes interiores menos calurosos. Las jardineras producen también sombra pero tienen un valor agregado, porqué su masa de tierra y concreto conservan las ganancias de calor solar.

1. Ambientes interiores

Si se desea evaluar la ganancia de calor solar en el interior de cada uno de los espacios que constituyen una edificación, se debe tener en cuenta el posicionamiento solar a lo largo del día durante todo el año. Es significativo considerar el tipo de actividad y el perfil de ocupación de cada espacio, de modo que se constituyan equitativamente los procesos de iluminación natural con las temperaturas apropiadas, para lograr una optimización del modo de uso del recinto.

• Los entornos que son usados por poco tiempo, tales como áreas de servicio y garaje, corredores, se deben ubicar en la región oriente y occidente de la construcción, donde ejercen como amortiguadores de las ganancias de calor. En las zonas norte y sur se pueden colocar los espacios con alta ocupación. Estos ambientes tendrán menos ganancia de calor, por tanto se reduce la carga de enfriamiento en caso de que tengan acondicionamiento activo.
• Los recintos interiores deben adaptarse a las necesidades de iluminación natural de las personas, es decir, las actividades con altos requerimientos de iluminación deben ubicarse en las zonas perimetrales del inmueble donde el acceso de luz será mayor, por esta razón la región con menor necesidad de iluminación (pasillos, depósitos, baños, etc.) se colocan en el interior.

1. Techos

A través del techo puede ingresar gran cantidad de calor al ambiente interior, puesto que recibe radiación en cualquier época del año debido a su posición, por tanto alcanza temperaturas elevadas en la superficie. Es la mayor fuente de calor, pues la ganancia de calor que aporta a la edificación llega a ser de 1/3 del total provocando altas temperaturas en el interior.

• Es recomendado utilizar en las zonas ecuatoriales techos inclinados, pues reciben hasta un 50% menos de calor que los techos horizontales, esto sucede porque estas superficies acogen los rayos del sol casi perpendicularmente alcanzando la máxima intensidad solar.

La elección apropiada de los materiales para el techo, debe tomar en cuenta el horario de uso y el tipo de acondicionamiento, en concordancia a las siguientes pautas básicas:

• En construcciones de uso diurno y nocturno sugiere trabajar con materiales que tengan inercia térmica débil o media que no almacenen calor durante el día, para que en la noche no se descargue la onda de calor en el recinto, puesto que es cuando se encuentra ocupado.

• Para los edificios de uso diurno es preferible trabajar con materiales de inercia térmica media o fuerte que acumule calor durante el día y retarda la onda de calor para las horas de la noche, cuando está desocupada.

1. Paredes

Las paredes al igual que los techos se encuentran expuestas la mayor parte del día a la radiación solar, sobre todo los grandes edificios. La fachada oriente y occidente obtienen elevadas ganancias térmicas, debido a que los rayos caen de una forma más directa durante una buena parte del día. Una porción de la ganancia de calor es absorbida por los elementos opacos y re-irradiados a los ambientes interiores.

• Una sugerencia para reducir las cargas de enfriamiento en edificios de oficinas es el uso de doble fachada, donde poseen una fachada exterior, porosa al aire, que filtra el sol al cerramiento interior conformado por vidrio, en la mayoría de los casos.
• La tonalidad y materiales oscuros absorben más calor, por tanto la superficie exterior debe ser de una alta reflectancia (relación entre la potencia electromagnética incidente con respecto a la potencia que es reflejada en una interfaz), diferente a la reflectividad (fracción de radiación incidente reflejada por una superficie). Para realizar esto, se sugiere utilizar pintura blanca, puesto que reflejan entre un 70% y 80% de la radiación solar incidente.
• Colocar aislamiento en paredes con alto recalentamiento puede llegar a disminuir la temperatura interior. Utilizando entre dos o tres centímetros de aislante en la superficie externa antes del acabado visible.
• La fachada de vidrio es una técnica muy costosa y se debe utilizar racionalmente en climas cálidos, puesto que según la tecnología del vidrio este puede captar una gran cantidad de irradiación proveniente del sol y re-irradiarlo hacia el interior.  Debe ser utilizado solo en fachadas norte y casualmente en fachadas sur. El abuso de este ventanaje sin protección solar en países con clima cálido; induce altos costos energéticos y económicos, pues resulta muy costosa su instalación, uso y mantenimiento.

1. Ventanas

Las recomendaciones que reducen las ganancias solares relacionadas con el sombreado, ubicación y orientación de las ventanas y con la calidad de los vidrios, deben ser acordes con las técnicas de implantación y asignación de los espacios interiores. La integración de estas estrategias es la forma más efectiva de alcanzar el confort térmico y lumínico en forma natural.

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