Arquitectos y Arquitectura

Colectores Solares Planos

Siempre que hablamos de los Colectores Planos estamos hablando de un panel que tiene la función captar la energía solar.

El panel presenta una superficie absorbente a las radiaciones solares, donde podemos calentar agua, aire otro fluido que se utiliza como elemento de trasporte del calor absorbido

Y siempre en la cara opuesta del panel se dispone un aislamiento térmico.

Así que , el grado de concentración solar en este caso es la unidad, dado a la superficie de captación y absorción es prácticamente la misma. Ejemplo de un Calculo de la Eficiencia de un Colector

Tipos de Colectores Planos

Colector Plano para Agua Caliente
Colectores Solares Planos de Aire

Estos dispositivos aprovechan un recurso energético ilimitado como el Sol para proporcionarnos agua o aire caliente y es imprescindible su empleo para mejorar nuestra eficiencia energética en el hogar. Una casa autosuficiente, debe contar con elementos que calientes agua para lavar, fregar y para el aseo, pero también es una opción para la calefacción, solo hay que encontrar el mejor diseño y los colectores más eficiente.

Arquitectura Solar Pasiva

Los sistemas pasivos de captación solar, a los que generalmente llamamos Arquitectura solar, constituyen el campo con mejores perspectivas futuras para el aprovechamiento de la
energía solar

Los edificios o casas bioclimáticas construidos bajo esos preceptos han dado resultados muy satisfactorios.

Es conveniente enumerar algunas reglas generales de diseño para aplicarlos en nuestras futuras construcciones y, mucho mejor si lo hacemos nosotras mismas ya que tenemos grandes herramientas como son nuestras manos, nuestra cabeza y, con un poco de información y las ganas de hacer, nadie nos para!

Orientación y Características de nuestras casas o edificios:

Proyección estereográfica Es un método para proyectar el movimiento del sol en una superficie esférica.

Los parámetros fundamentales para determinar la orientación del edificio son la incidencia solar y del viento donde nos pensamos ubicar.

Por tal motivo, todo obstáculo llámese árbol, edificación ,etc, que se interponga a la acción del sol en las horas de invierno, impide que se utilice radiación calórica útil, así que debemos analizar las sombras que se proyectan de estos elementos.

Además debemos estudiar los espacios libres dentro de nuestra casa u edificio, a fin que en invierno no se proyecten sombras internas o externas según el diseño arquitectónico que pensamos hacer. Así que debemos estudiar con esmero la distribución de espacios interiores, procurando colocar en la zona norte, los locales que no necesiten calefacción, como, por ejemplo, pasillos, depósitos, ascensores.
Y siempre las habitaciones que necesitan sol son las que nosotros habitualmente utilizamos que son nuestras alcobas, que es fundamental calefaccionar.
En Verano , es otro tema, aquí el viento es el protagonista ya que tiene el fin de eliminar el calor acumulado en los ambientes.

La forma del edificio tiene gran incidencia en los consumos de calor y depende del clima en la cuál está emplazada la vivienda. Los edificios de una planta cuentan con más superficie expuestas que uno de dos plantas de igual volumen.

De los diseños de edificios de la forma cuadrada, es la menos eficiente. Se ha comprobado que la mejor configuración es la redonda y el mejor ejemplo es nuestro planeta LA TIERRA y debemos o tenemos la obligación de aprender de nuestro antepasados, de su forma de construir la cual denominamos Arquitectura Vernácula, ya que estos personajes han resuelto todas esas inquietudes climáticas hace años, y nosotros, los nuevos arquitectos nos estamos inventando cosas ya existentes. Pero no es nuestra culpa como tanto insisto, es la misma escuela que borra completamente nuestra historia arquitectónica por un estilo de arquitectura moderna que ha llevado al desastre que vivimos actualmente. El Medio Ambiente comienza desde la construcción de tu casa
Luego Veremos las Ventanas

+ ARQUITECTURA SOLAR

Sistemas Solares Mixtos

Arquitectura Bioclimatica: Se basan en al utilización de los Sistemas Pasivos y Activos en combinación.

En general es fundamental en todo proyecto la complementación de estos Sistemas. Así, por ejemplo no se concibe un sistema de Captación Activo para Calefacción, sin tener en cuenta con los aspectos pasivos.

Sistemas Solares Activos

Que es Energía Solar Activa

Aprovechamiento de la Energía Solar

Son sistemas que transforman la energía solar mediante algún artefacto o dispositivo, en energía calórica o mecánica ejemplo: los Colectores Solares (Captador Solar Plano )

"agua destinada a calentarse para el consumo o para calefacción de los ambientes"

Otros ejemplos es la conversión directa de la energía solar en eléctrica mediante la energía fotovoltaica mediante un dispositivo semiconductor Célula fotovoltaica y la célula solar de película fina. Nuestras Casas con energías renovables

Construcción Panel Solar Fotovoltaico

Qué es Sistemas Solares Pasivos?

Sistemas Solares Pasivos

Arquitectura Bioclimatica

Sistemas Pasivos (o electricidad, no empleándose a tal efecto movimiento mecánicos de fluidos).
Se basan estos sistemas en emplear un adecuado diseño de la edificación, así como apropiada utilización de materiales de construcción y sistemas constructivos. Ello implica la necesidad de un perfecto conocimiento de la zona climática para la realización del proyecto, adecuando los diseños de modo de captar la máxima energía solar ( Térmica) en invierno y protegiendo su entrada en verano.
Así, mediante el empleo de una vegetación adecuada como complemento, se puede controlara la insolación y el viento. Se utilizan muros o masas de captación que permitan una adecuada acumulación de calor para su distribución a los locales en el momento oportuno.

La Forma: adecuado diseño de la edificación
Zona Climática: Los diferentes Climas que existen en Arquitectura
Captar la máxima energía térmica solar : Superficie Acumuladora

Aprovechamiento de la Energía Solar

Vamos al grano: Los problema que se plantean para el aprovechamiento de la energía solar son:

La gran dispersión de la energía solar sobre la superficie de la tierra
Carácter incontrolable y variabilidad en el tiempo de la intensidad de radiación solar.

Pero estos asuntos son más de voluntades políticas y de unión entre países buscando el beneficio de sus ciudadanos y el cuidado del medio ambiente para mejorar estos inconveniente.

Si lo pensamos bien, la gran cantidad de energía proveniente del sol permitiría cubrir con holgura las necesidades de energía que se requiere en la tierra, si se contara con métodos prácticos y razonables para concentrarla sobre grandes superficies, pero hay ejemplos activos como : la Granja Energía Termosolar Sanlúcar de la Mayor, Sevilla, España. Además sería necesario acumular la energía recibida durante las épocas de alta radiación, en las que la recepción supera la demanda para ser utilizada en las épocas de nula o baja radiación. Pero la tierra tiene sitios de alta radiación todo el año y para la creación grandes enclaves energéticos como son los desierto, aquí un ejemplo:

The Sahara Solar Breeder Project

Para el aprovechamiento destinado a la aplicación de la energía solar es necesario realizar los siguientes procesos:

Captación y concentración de la energía solar
Transformación para su utilización
Almacenamiento en función de la demanda
Trasporte de la energía almacenada, para su utilización en los puntos de consumo deseados. Pero creo que aquí entraría a funcionar la cabeza de los arquitectos, ya que las casas y los edificios son puntuales y deberían producir su propia energía para su sostenibilidad.

Para esto existen fuentes de energías renovables que provienen del sol que pueden utilizarse en forma sencilla como es la eólica y la denominada biomasa:

La utilización de la energía eólica o , mejor dicho, el de aprovechamiento de la energía del viento sobre la superficie de la tierra: desde hace mucho tiempo tiene gran cantidad de aplicaciones: como es el bombeo de agua, o los famosos aerogeneradores que vemos constantemente en el campo dañando la visual. Nosotros podemos aprovechar esa energía en nuestras casa a través de los savonius (Aerogenerador de eje vertical, Cómo construirlo), pero como siempre se requiere formas de almacenamiento para los períodos de calma.

La energía de la biomasa, consiste en aprovechar la energía vegetal o animal mediante procesos biológicos o termo químicos, ya sea mediante la combustión directa o procedimientos de fermentación para producir gas combustible, que denominamos biogas. (Ver biodigestor de Bidón y como construirlo)

En estos casos no solamente la biomasa es importante como fuente de energía, sino como sistemas de elaboración de productos como fertilizantes orgánicos, ofreciendo la ventaja con respecto a los combustibles tradicionales, ya que se trata de un recurso renovable.

El Aire Interior de una Vivienda

Arquitectura Bioclimatica

El aire interior de una vivienda, por razones de salubridad y confort, debe renovarse en forma continua, exigiendo un renovación total del aire por hora.
Pero en invierno cuando las las puertas y ventanas están cerradas, la renovación del aire se produce por infiltración en las juntas de la carpintería, y por la ventilación natural a través de orificios y rejillas, si no tenemos nuestras casas aislada .
Este aire que ingresa en nuestras viviendas se encuentra a una temperatura exterior la que denominaremos " te" inferior a la temperatura interior " ti" provocando las molestias que origina el aire frío y genera una caída en la temperatura interior que debe ser restituida mediante de calefacción.
Así que nuestro consumo de energía se incrementa : la cantidad necesaria de calor para elevar en 1ºC la temperatura de un volumen unitario de aire, el cual llamaremos " Calor Especifico del Aire" (Ce) y su valor es a 0,35 ( W/m3 ºC). Por lo tanto para una vivienda con volumen " Vr" de aire renovado por hora, el cual ingresa con una temperatura exterior "te" y se la quiere elevar a la temperatura interior de confort "ti", demandara un consumo energético en forma de calor:

Veamos la ecuación:

Q2= Ce. Vr . ( ti-te)

Siendo
Q2= perdida total de calor consumida en elevar la temperatura de un volumen de Vr de aire desde un valor inicial "te" a un valor final "ti" (W)
Ce= Calor Especifico del Aire ( W/ m3 ºC)
Vr: Volumen de aire renovado (m3)
( ti-te)= diferencia de temeperatura entre el aire interior y exterior (ºC)

Si bien la purificar el aire obliga renovar el volumen interior de una vivienda una vez por hora, todo aumento por sobre este valor significa consumir mayor cantidad de energía tal como se desprende de la ecuación expuesta. Por ello se deben evitar las entradas parasitarias de aire, pero debemos tender a una regulación manual o mecánica de los caudales de aire que ingresen por ventilación por salubridad.

Conductividad o Transmitacia Térmica

Se define conductividad térmica ( $\lambda$ ) de un material como la cantidad de calor que se transmite en una dirección, por unidad de tiempo, y de superficie, cuando el gradiente de temperatura en esa dirección es unitario. Superficie acumuladora

Conductivas o Transmitancia Térmica de un material se define como la cantidad de Calor que trasmite

¿QUÉ ES CONDUCTIVIDAD O transmitancia TÉRMICA?

$\lambda$ (k en Estados Unidos) definido como:

: es el flujo de calor (por unidad de tiempo y unidad de área)

, es el gradiente de temperatura: La razón del cambio de la temperatura por unidad de distancia, muy comúnmente referido con respecto a la altura. Se tienen dos gradientes, el adiabático de 10.0 C/Km (en aire seco) y el pseudoadiabático (aire húmedo) es 6.5 C/Km.

Conducción Térmica

Recordemos el concepto: Es la transmisión por conducción que tiene lugar en un cuerpo determinado, desde la zona de mayor temperatura a la zona de menor temperatura, por el simple contacto molecular. Si bien puede conducirse en medios sólidos, líquidos o gaseosos.

El flujo de calor es directamente proporcional a la diferencia de temperatura y a la conductividad del material e inversamente proporcional al espesor del material que atraviesa.

Coeficientes de conductividad térmica de materiales

Aislamiento Térmico

En conclusión: Una adecuada aislación térmica de los cerramientos contribuye al logro de un microclima que asegure condiciones de confort con ventajas económicas en cuanto al consumo de energía necesario para alcanzar las condiciones aconsejables, por eso es importante conocer las cualidades de los materiales de construcción que se utilizan: como son los cerramiento de manera que puedan aprovecharse para el control climático de los ambientes.

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