La energía solar pasiva se fundamenta en el aprovechamiento de la energía solar de forma directa sin la necesidad de utilizar mecanismos de soporte externos. Por estos mecanismos nos referimos a la utilización de motores eléctricos para orientar paneles solares o sistemas similares.
El objetivo de este tipo de energía renovable es obtener un confort térmico personal sin aportes energéticos externos. En ocasiones los sistemas pasivos se combinan con otros sistemas activos como la instalación de paneles fotovoltaicos.
Para utilizar la energía solar pasiva se requiere realizar una serie de intercambios de energía, de transferir energía de un sistema a otro. Por ejemplo, transferir la energía de la radiación solar a un depósito de agua para calentarla y obtener agua caliente sanitaria.
Esta transferencia de energía térmica se realiza básicamente mediante tres procesos termodinámicos: radiación, conducción y convección. Veamos qué significa cada uno de estos conceptos:
Transferencia de calor por conducción
La transferencia de calor por conducción se basa en el transporte de calor de un cuerpo a otro a través de un tercer elemento. Este tercer elemento conductor puede ser el aire o el agua. En el campo de la energía solar pasiva el transporte de energía a través del aire es muy importante.
En términos de energía solar pasiva, la transferencia de calor por conducción térmica puede ser beneficiosa o perjudicial. Es decir, en invierno necesitamos obtener calor pero en verano un exceso de calor puede generar temperaturas demasiado altas en la vivienda.
La infiltración de aire no controlada puede contribuir hasta el 40% de la pérdida de calor durante el invierno. Sin embargo, la colocación estratégica de ventanas o ventilaciones puede mejorar la convección, la ventilación cruzada y el enfriamiento en verano.
Los sistemas de ventilación con recuperación de energía filtrada pueden ser útiles para eliminar la humedad, el polvo, el polen y los microorganismos no deseados en el aire de ventilación sin filtrar.
La convección natural que provoca la subida del aire caliente y la bajada del aire más frío puede provocar una estratificación desigual del calor. Esta estratificación puede causar:
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Variaciones incómodas en la temperatura en el espacio.
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Puede servir como método para ventilar el aire caliente .
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Se puede diseñar un circuito de flujo de aire por convección natural para la distribución pasiva del calor solar.
Transferencia de calor por convección
La transmisión térmica por convección se basa en el intercambio de calor entre dos cuerpos a temperaturas distintas que están en contacto. Este proceso se rige por el primer principio de la termodinámica.
Un ejemplo de este proceso termodinámico es cuando tocamos un radiador con la mano, en este momento, el radiador (más caliente) nos transfiere energía térmica a nuestra mano (más fría) por convección.
En edificios construidos siguiendo los parámetros de la arquitectura pasiva es muy importante utilizar elementos constructivos con una gran capacidad de aislamiento térmico. Conviene evitar los puentes térmicos en los revestimientos de puertas y ventanas exteriores.
La transferencia de calor por radiación
La transferencia de calor por radiación se produce a través de ondas electromagnéticas sin que haya ningún elemento de por medio. De esta forma la energía solar puede viajar desde el Sol hasta la Tierra a través de un espacio vacío.
La radiación solar se absorbe principalmente a través del techo y las ventanas. La radiación térmica se mueve desde una superficie más cálida a una más fría.
La energía de la radiación puede moverse hacia una ventana durante el día y salir por la misma ventana durante la noche.
La radiación solar también es importante en días fríos y despejados. Si se quiere reducir el calor que entra a través de las ventanas se puede reducir mediante el acristalamiento aislado, el sombreado y la orientación de las ventanas.
El sol puede proporcionar calor e iluminación, pero es vulnerable al sobrecalentamiento en verano si no está a la sombra. Por otro lado, el sol del mediodía bajo admite fácilmente la luz y el calor durante el invierno. En contraste, puede ser fácilmente sombreado con salientes apropiados o persianas angulosas durante el verano y árboles de sombra de verano que arrojan sus hojas en el otoño.
Otro principio de diseño solar pasivo es que la energía térmica puede almacenarse en ciertos materiales de construcción. Cuando la ganancia de calor facilita la estabilización de las variaciones de temperatura diurnas se puede liberar.
