Verificar un Proyecto Solar

Arquitectura Bioclimatica- Energía Solar

Cuando se necesita verificar un proyecto solar que se está realizando, la inquietud radica en dos aspectos:

1. Aspecto energético: ( Fas) Fracción de Ahorro Solar, que es la determinación mensual o anual de la carga energética de calefacción necesarias provistas por el sol, osea, qué porcentaje de esa carga energética es aportado por el sistema solar proyectado. Cuando se habla de la FAS se está hablando de una determinada proporción entre conservación y aprovechamiento de la Energia Solar.

Fracción de Ahorro Solar (FAS)

En el cálculo de la FAS, intervienen dos conceptos: 

a) el Coeficiente Neto de Pérdidas (CNP) 

b) la razón entre la energía solar absorbida (RS) por el sistema y los grados-día (GD) en un período de tiempo: 

FAS = f(CNP, RS/GD) 

Donde: 

CNP Coeficiente Neto de Pérdidas (W / °C) 

RS Radiación solar absorbida en el interior de la vivienda (W / mes) 

GD Grados día (°C día / mes).

El CNP indica la cantidad de energía que la casa pierde por cada grado de diferencial de temperatura entre el interior y el exterior. Se calcula como la sumatoria del área de cada elemento de la vivienda (muros, techos, ventanas, puertas, fundaciones, etc.) medida en m2 multiplicado por su correspondiente conductancia térmica [W / m C°]. El CNP depende por un lado de la forma de la vivienda, dada a través del diseño de la misma y por otro de las características térmicas y físicas de los materiales que han sido utilizados. Un ejemplo sería tratar de que el perímetro expuesto de la vivienda sea mínimo, para reducir así las áreas implicadas en las pérdidas y consecuentemente, lograr un CNP más bajo.

RS / GD depende, por un lado del clima del lugar donde se ubique el edificio y por otro, del tipo de sistema solar y su tamaño. Los GD dependen del clima local y la cantidad de radiación solar absorbida realmente por el sistema será función de la cantidad de radiación disponible en el lugar, y del tipo de sistema solar elegido y su tamaño. Un valor mayor de RS / GD para el mismo CNP implicara una mayor FAS. Se tiene en cuenta tanto el clima del lugar como el factor de forma de la vivienda, las características físicas de los materiales utilizados, la distribución de los ambientes y la orientación.

El FAS resultante puede provenir de infinitas combinaciones entre conservación y aporte solar. Se puede obtener con una mínima conservación (que se traduce en un espesor pequeño de aislamiento  Termico) y máximo aporte solar (aberturas solares grandes) o hasta con una apertura solar mínima y máxima conservación. La solución óptima se ubicará en una determinada combinación alejada de estos extremos.

2. Niveles de habitabilidad que alcanza o mantiene un edificio sobre el cual se aplica medidas de conservación y aprovechamiento de la energía solar. 

El problema de la arquitectura solar es el sobrecalentamiento del aire o de las temperaturas superficiales, y otros problemas como son los niveles de humedad relativa elevados o molestias derivadas de una ventilación reducida.

Invernadero o Espacio Solar

Es un espacio adosado o encerrado por un local, recinto acondicionado y orientado para captar el máximo de radiación solar. ( Energía Solar) 

No es un lugar habitado por lo general y su uso es esporádico.

El Invernadero está provisto de un muro que acumula la energía incidente para cederla a esté durante las frías horas de la noche. 

Para que sea efectivo este sistema, deberá aislarse durante la noche con postigones o cortinas pesadas, para evitar las perdidas. Cuando el aire caliente que se genera en el interior del  espacio solar, tiende a perder energía por el vidrio, podemos abrir conductos sea en la parte de arriba y abajo para aprovechar las corrientes convectivas en el interior y conduciéndolas a las habitaciones más alejadas por medio de conductos o lechos de piedras.

COMPRAR INVERNADERO

Como Funciona un invernadero

1. Habrá Conducción  través del muro. ( Muro Trombre)
2. Como la temperatura del aire del invernadero será más alta que las de los espacios habitables, para que haya mayor rendimiento, deberá haber Transferencia Convectiva
3. Habrá Radiación desde el muro acumulador ( Muro Trombe) hacia el ambiente a acondicionar.

Ganancia de Calor solar a Través de Ventanas

Arquitectura Bioclimatica

Esta herramienta calcula la Ganancia de Calor Solar a Través de Ventanas verticales en latitudes templadas. Por favor, lea las instrucciones importantes, notas y páginas de preguntas frecuentes antes de utilizar esta herramienta. http://www.susdesign.com/windowheatgain/

Ganancia Directa Difundida

Arquitectura Bioclimatica - Ganancia Directa

Cuando hablamos de Difundida es Extender la Radiación (propagación de energía) ganada por el espacio en todas las direcciones. El Uso de vidrios difusores, traslúcidos tendrá el efecto de difundir la radiación solar incidente a través de toda la habitación.

 De este modo el acumulador térmico principal puede ubicarse sin las limitaciones impuestas por los sistemas de ganancia directa no difundida.

Esta uniforme distribución de la energía solar dará por resultado temperaturas de superficie mas baja de la masa térmica y entonces reducirá las fluctaciones de la temperatura del aire dentro de la habitación.

Se requiere un coeficiente de absorción en techos, paredes y piso alto de 0.9 a 0.8

Coeficiente de absorción o de atenuación se define como el cociente entre la energía absorbida y la energía incidente por una superficie o sustancia.

En Síntesis: La energía entra de bajo la forma de luz solar desde una fuente de 5700ºK, (  0°C = 273.16ºK ,si aumentamos 1°C, aumentas 1ºK, o sea 1°C = 274.16ºK), atraviesa el vidrio y contacta sobre el acumulador primario ( sea superficie de piso y paredes) hasta la altura de la pared a que llegue la radiación solar, se calentará y se propagará en onda térmica por conducción.

Materiales de Construcción

Ganancia Directa

Arquitectura Bioclimatica 

SISTEMAS SOLARES PASIVOS

 La ganancia Directa: Es un espacio habitable con una cara orientada al sol

Tiene tres partes y un sistema de Control

1. Una Colectora
2. Una acumuladora
3. Una que Restituye
4. el sistema de Control ( Usuario) 

 Ganancia Directa No Difundida : Es la tipología mas simple. 

La luz del sol entra al espacio a acondicionar a través de un gran ventanal orientado al sur.
La radiación cae directamente en el acumulador de calor principal, donde es absorbida, se acumula en forma de calor sensible, durante las horas de sol, y se descarga para calentar el lugar durante la noche.

Para actuar efectivamente como masa térmica principal 

Debe estar asoleada la mayor parte de un día típico de invierno. El acumulador principal puede tener varias ubicaciones: en el suelo, en masas sólidas libres ubicadas dentro del cuarto o en paredes internas o externas. ( Ver Muro Trombe)

Cuando el acumulador está  por una pared externa debe estar asilado exteriormente. Las grandes áreas vidriadas que se requieren en los sistemas de ganancia directa puede se la causa de disconfort tanto por la pérdida de calor que produce como por el deslumbramiento al que puede dar origen. Es necesario pués, agregar protecciones a las vidrieras tanto para frenar la entrada de radiación, cuando así se requiera, como para evitar pérdidas indeseadas.
Se debe colocar no menos de dos vidrios para evitar pérdidas durante el día en que debe quedar descubierto.  Ver Calculo de Superficies Acumuladoras

Desventajas de Vidrio simple y Vidrio Doble

Vidrio Simple

• La radiación transmitida es mayor
• Son mayores las pérdidas nocturnas
• Puede haber condensación superficial
• Es menos costoso y de fácil reemplazo en caso de rotura

Vidrio Doble

• La radiación transmitida es menor
• Las pérdidas nocturnas son menores
• Si el sellado no es perfecto pude haber condensación en la cámara de aire
• El costo es mayor como la colocación.

Superficie Acumuladora

Cuando construimos nuestras casas autosuficente siempre hay que tener en cuenta que existen dos tipos de superficies que trabajamos:  la que almacena  ( muros de masa y muro trombe), y las que utilizamos para generar visuales, ventilación,etc, osea las ventanas. Estas superficies nos pueden ayudar a perder nuestra ganancia:

Primero sepamos: que la capacidad de acumulación dependerá del material y del espesor. El espesor deberá ser el lógico para que haya aumento de temperatura superficial.

Habrá que tener en cuenta que la capacidad de los muros (Materiales en que están hechos), de manera tal que almacene el calor suficiente para restrituirlo durante la noche pero evitando el sobrecalentamiento en períodos prolongados de ganancia.

La capacidad de acumulación estará dada por la relación 1:3 a 1:6, es decir que cada 1m2 de vidrio necesitaremos de 3 a 6 m2 de acumulación. El m2 de vidrio se calcula descontando carpinterías y sombreros.

La acumulación puede ser primaria que es aquella donde el sol incide directamente, secundaria, es aquella que se calienta indirectamente por conducción, radiación, etc. 

Los m2 de acumulación deben estar distribuidos de la siguiente manera:

1m2 de vidrio --- 3 m2 de pared

1 m2 acumulador primario

2 m2 acumulador secundario

1 m2 de vidrio ----- 6 m2 de pared

1 m2 acumulador primario

4 m2 acumulador secundario

Es mejor contar con 6m2 de acumulación que con 3m2 porque produce menos oscilaciones de temperaturas y menos pérdidas.

Recordemos que acumulador secundario puede estar alejado de la ventana pero debe poder recibir radiación de onda larga que es multidireccional.

En síntesis: Ganancia directa es un espacio habitable con una cara orientada al sol. Y tiene tres partes y un sistema de control.

1. Una colectora
2. Una Acumuladora
3. Una que restituye
4. El sistema de Control, que es el usuario.

La energía entra bajo la forma de luz solar desde una fuente ( sol), atraviesa el vidrio y contacta el acumulador primario ( superficie de piso y paredes) hasta la altura de la pared a que llegue la radiación solar. La superficie se calentará y ese calentamiento se propagará al interior del muro o piso bajo la forma de onda térmica de conducción. 

Pero lo que entra por un lado se vaya por el otro. Así que deberíamos implantar en el diseño de nuestras casas bioclimaticas aislantes térmicos que hagan mínimas las perdidas al darle los espesores adecuados, pero siempre habrá perdida, así que no se rompan la cabeza.

Cuando el acumulador primario tenga temperatura superior a la del aire comenzará a emitir por Radiacción de oda larga hacia las personas y otros objetos.

Si la radiación de onda larga llega a una superficie vidriada, ésta se calentará y perderá hacia afuera. Por lo tanto el vidrio doble es lo que se impone porque pierde la mitad.

Fotos de Casas Cuevas Modernas

La gente ha estado viviendo en cuevas durante muchos miles de años. 

En ciertas partes del mundo, era más fácil para los hombres prehistóricos a labrarse espacios cálidos y secos, que utilizar otros métodos de construcción . 

Arquitectura troglodita

Las Casas Cuevas se cortan en acantilados de arenisca suave en varias partes del mundo como:

Las casas enterradas de China y Oriente Medio, América, Europa. Si bien muchas de estas antiguas estructuras se mantienen en pie, y algunos todavía están habitadas por los residentes actuales, también hay personas que experimentan con los beneficios de la vida moderna en una cueva. Y lo que puede sorprender es que muchas de estas casas están bien equipadas, con modernas comodidades, buena ventilación e incluso vistas espectaculares, y cuestan menos que una vivienda convencional.
Como cualquiera que haya visitado una cueva natural, espacios subterráneos, sabe que son naturalmente tranquilos y mantienen una temperatura constante, fresca en verano y cálida en invierno. Además, su estructura principal es un material totalmente natural.

Palacio Acantilado de los Indios Puebla

Las Casas Cuevas ciertamente no están disponibles en todas partes y no puede ser para todos

Pero son un buen recordatorio de lo que es posible cuando se piensa fuera de la caja tradicional planteada en este sistema económico.

Nuestras Casas con Energías Renovables

La Casa Natural
 con Energías alternativas

Es mas bien una casa pensada con un Diseño Sustentable. Pero no se piensa muy bien a la hora de conocer las Energías Renovables para el Consumo Energético. Y a su vez que encendemos una bombilla estamos colaborando en el consumo de recursos naturales ilimitados.

Así que mencionaremos los no limitados:

Energía Solar   (  Solar Termica): esta Energía se utiliza para calentar el agua sanitaria y en algunos casos para la calefacción. Son los que vemos en las terrazas o techos de las casas, llamados Colectores Solares o Capatadores. Siempre orientándolos al sur o al norte según la latitud que se encuentre, están fabricados con materiales que se calientan fácilmente con la luz solar y almacenan ese calor con una circulación del agua antes de almacenarse en un deposito.

Construcción de Generador Eólico casero

Energía Eólica: Los aerogeneradores o los menos conocidos los savonius. Estos, serían una escala más pequeña que pueden cubrir una parte de las necesidades de energía en la casa  y pueden complementar y hacer más rentable una instalación fotovoltaica.


Energía  fotovoltaica  (calcula tu Instalación) : Se trata de los paneles solares que aprovechan la energía del sol a través de los paneles fotovoltaicos. Y está energía producida en el momento se almacena en bacterias ( Energía Continua). Y éstas a su vez alimentan de forma permanente u ocasionalmente según su capacidad.

Como alternativas:  están las medidas de ahorro y la instalación de estas energías, para satisfacer por completo nuestro proyecto de autosuficiencia energética