Ruiz Hernández, Valeriano; Zarco Lora, Víctor Manuel
Preámbulo
Para solucionar la transmisión de calor, lo establecido en las diferentes normativas se caracteriza por un máximo confort térmico, con un alto nivel de aislamiento y estanqueidad, con especial atención a los puentes térmicos del sistema constructivo, lo que limita la captación solar pasiva para calefactar los inmuebles y afecta a la calidad del aire interior, como señala el estudio de James Milner[i], publicado por el British Medical Journal, en el que se afirma que la rehabilitación energética mal diseñada, con sistemas de ventilación deficientes, puede incrementar los niveles de radón en un 56,6 %.
De la misma forma, el tratamiento de los cerramientos es responsable del 57 % de la posibilidad de ahorro energético según el IDAE, con la consiguiente reducción de emisiones de CO2 equivalente y la mejora de las condiciones de habitabilidad.
Los edificios se enfrían y se calientan principalmente por intercambio de radiación solar (calentamiento) y de radiación infrarroja (enfriamiento). Por otro lado, es evidente que radiación solar solo hay durante el día y la radiación infrarroja se produce durante todo el día (día y noche). También hay que tener presente que las necesidades de intercambio de calor y frío son diferentes en el verano que en el invierno. El problema es controlar en el tiempo esos intercambios para conseguir los efectos deseados.
Al mismo tiempo, algunos estudios cuantifican la importancia del color de la fachada, que llega a provocar que la parte exterior de un muro esté 50 ºC más que la temperatura ambiente si éste es obscuro, 12 ºC más si es claro o 0 ºC si la fachada está sombreada o ventilada – considerando que no hay viento -. Esta simple cuestión hace que la resistencia al paso del calor del cerramiento parta de 50 ºC más o menos dependiendo del color.
Propuesta
Por lo señalado en apartado precedente, hemos diseñado un sistema que favorezca la entrada de radiación solar en el invierno y la evite en el verano. Al mismo tiempo ese dispositivo debe favorecer la salida de radiación infrarroja en el verano y limitarla en el invierno.
En concreto, se trata de colocar unas lamas móviles y motorizadas delante de muros con alto nivel de absortancia y, -ley de Kirchoff- de emitancia de tal manera que se pueda controlar la entrada de radiación solar por el día y la salida de radiación infrarroja por la noche. Relatamos a continuación el funcionamiento de esas lamas. Las lamas son blancas (baja absortancia y alta reflectancia). El muro de color obscuro.
Verano. Se provocará enfriamiento pasivo. Durante el día las lamas están cerradas, con lo cual la radiación solar no llega al muro, se provoca ventilación por convección en la cámara y, por tanto, no se calienta. Por la noche se abren las lamas para que la radiación infrarroja enfríe el muro. Evidentemente las lamas están gobernadas por un motor que las abre y las cierra mediante las “órdenes” que tiene en cuenta las horas de sol. El motor y el sistema de control estarían alimentados por una pequeña instalación fotovoltaica.
Invierno. Cuando interesa calentar el muro, se abren las lamas de forma que la radiación solar incida sobre éste y se caliente por conducción. Por la noche, las lamas se cierran para impedir que la radiación infrarroja salga del edificio y se enfríe. También aquí juega un papel importante el control de cierre y apertura de las lamas en función de la hora del día y las condiciones de radiación.
La variable principal, como se ha señalado, es la radiación solar que depende de la latitud. Las variables secundarias son la inercia térmica, que variarían según el uso (uso continuo requiere más inercia que uso esporádico), el viento y la ventilación por convección, que mejora el enfriamiento de la cara superficial del elemento constructivo.
Así, de forma resumida, se
trataría de cerramientos con orientación según geometría solar, en nuestro
hemisferio sería Sur la que predominara. Fábrica con masa en función del uso
del inmueble, parte exterior de este cerramiento pintado de color obscuro para
conseguir alta absortancia. Cámara de aire y lamas motorizadas que se accionen
mediante anemómetro y sensor solar en función de la radiación y el viento, de
baja absortancia y alta reflectancia, alimentadas por panel fotovoltaico. Así,
tal y como se ha explicado, el comportamiento de la fachada con lamas cerradas
en verano sería el de una fachada ventilada, permitiendo la reducción de la
carga térmica del edificio sombreándolo, caso de que exista radiación solar,
generando ventilación por convección, o permitiendo la reflexión de la
radiación infrarroja sin radiación solar con lamas abiertas. En invierno sería
la posición opuesta con la excepción de limitar la ventilación por convección
cerrando la cámara en sus extremos.
[i] Milner J., Home Energy Efficiency and Radon Related Risk of Lung Cancer: Modelling Study, BMJ 2104;348:f7493
Víctor Zarco 