Aprovechamiento de energía solar en edificaciones




Ciencias físicas

En casa de mi bisabuela había un espacio que nos gustaba a todos. Era una especie de corredor lleno de plantas. Su principal característica, aparte de tan abundante y variada vegetación, era que al entrar siempre había una sensación térmica agradable. Durante el verano podíamos pasar horas y horas sentadas en el piso escuchando historias.  

¿Eran las plantas, las historias o el techo alto? ¿Qué era lo que nos mantenía bajo ese estado de confort térmico?

En la antigua Grecia, Sócrates observó que "en las casas orientadas al sur, el sol penetra por el pórtico de  invierno, mientras que en verano el arco solar descrito se eleva sobre nuestras cabezas y por encima del tejado, de manera que hay sombra".

Desde la prehistoria, pasando por Sócrates hasta mi bisabuela, el aprovechamiento de la energía térmica para acondicionamiento de espacios ha estado presente. Se le ha denominado arquitectura solar o arquitectura bioclimática. 

La Dra. Ivett Zavala Guillén, investigadora del grupo de Energías Alternas del CICESE, indica que a partir de la Revolución Industrial, las técnicas de construcción comenzaron a cambiar.

“Con la Revolución Industrial inició el desplazamiento de grandes masas hacia las ciudades, con ello las formas de construcción cambiaron. Muchas viviendas en poco espacio. Se empezaron a utilizar sistemas de acondicionamiento mecánico, en su mayoría, no amigables con el medio ambiente” compartió Zavala Guillén.

Entonces, si queremos ser amigables con el medio ambiente ¿debemos volver a las prácticas de construcción del pasado?

“No es volver al pasado, es observar, tomar y adecuar a nuestro clima”

México es uno de los países que más recibe radiación solar, pues nos ubicamos dentro de la “franja solar o cinturón solar”. A lo largo de la república nos vemos beneficiados con este recurso, siendo el norte una de las zonas más privilegiadas.

“En Baja California, Sonora y Chihuahua, por ejemplo, tenemos mucha disponibilidad de recurso solar. Nosotros, en el CICESE, trabajamos con el aprovechamiento de la energía solar pasiva y activa. Nuestro objetivo es aprovechar al máximo los flujos de energía que el entorno nos brinda, y con ello replantear el diseño de una edificación para utilizar de manera eficiente este recurso”, explicó la Dra. Zavala Guillén.

Cuando hablamos de energía solar pasiva en edificaciones, nos referimos a sistemas que aprovechan la energía solar y a través de mecanismos de transferencia de calor nos provee beneficios, como la ventilación. En cuanto a la activa, quiere decir que, además de la solar, se utiliza energía mecánica o eléctrica.

La Dra. Zavala Guillen, forma parte de una red de investigación en energía en edificaciones. En la línea de energías renovables de esta red, el CICESE colabora en el proyecto para realizar la evaluación térmica de un prototipo para ahorrar energía con doble propósito, mediante ventilación pasiva y calefacción pasiva. 

El modelo del prototipo a evaluar es un sistema de muro Trombe (muro o pared orientada al sol) acoplado a una chimenea solar.

“El sistema de muro Trombe acumula la energía solar durante el día, disipándola al interior de la edificación por la noche o parte de la tarde. Se ha observado que este sistema es similar al de una chimenea solar acoplado a una fachada. Entonces, al muro Trombe, que era para calefacción, se le acopló una chimenea solar inclinada en la parte superior para generar ventilación pasiva durante el verano".

El propósito de este sistema es que durante el invierno se pueda utilizar el muro Trombe, bloqueando la chimenea solar y durante el verano habilitar ambos para generar mayor ventilación.

La mayoría de este tipo de muros actualmente–indicó Zavala-, son rellenos de materiales con cambios de fase, como la parafina. Para que este sistema se pueda utilizar en la mayoría de las casas, se probará con un muro de concreto, siendo éste más común en los hogares mexicanos.

“La idea es que sea un sistema que alguien pueda utilizar en su casa y que no sea costoso. Por ello, vamos a acoplarlo a un muro de concreto. Ahorita nos encontramos en la etapa de construcción del prototipo, vamos a evaluar la componente pasiva del módulo en una simulación. Cuando tengamos los resultados podremos escalarlos, a través de simulación numérica o de modelación, a las condiciones más comunes de una habitación”. explicó.

“Las aplicaciones de arquitectura solar son particulares de cada clima”

En México, compartió Zavala, las personas que tienen la posibilidad de construir su casa son muy dados a la autoconstrucción. Es decir, pocas veces se contrata a un arquitecto o especialista en arquitectura bioclimática.

Los beneficios de aprovechar la energía solar al momento de construir, van desde mejorar el confort térmico, evitar generación de hongos, mejorar la calidad del aire al interior, así como disminuir el consumo de energía.

En nuestro hogar podemos realizar algunas acciones simples, como “primero identificar dónde tenemos ganancias o pérdidas de calor (puede ser una pared o el techo) y de acuerdo a ello actuar. La ganancia de calor en verano se puede evitar con toldos. Estos aditamentos son buenos porque permiten tener un control de la sombra de mi pared, puedo quitar el toldo durante el invierno y usarlo durante el verano, evitando que llegue de forma directa la ganancia de calor. Al momento de pintar nuestra casa hay que tomar consideraciones con los colores, pues tenemos que tomar en cuenta que los colores obscuros absorben calor y los colores claros de menor absorción” explicó Zavala Guillén.

La Dra. Zavala está segura que el conocimiento que se genera, en torno a este tipo de investigaciones, se debe compartir con el sector de la construcción, con las cámaras de la construcción, con arquitectos o con público interesado en el tema.

“Nosotros podemos colaborar con las personas que se dedican a la construcción. Podemos indicar qué dimensiones o materiales son más adecuados para el aprovechamiento solar. Así mismo podemos recibir retroalimentación, porque a final de cuentas, ellos son los que están en contacto con el público. El tema del aprovechamiento de la energía solar en edificaciones  no es nuevo, pero la investigación acerca de este tema si lo es. En México –indicó Zavala- está tomando fuerza en los últimos años. Es un tema que nos beneficia a nosotros y al medio ambiente”, finalizó.

Palabras clave: Renovables, Trombe, sol, aprovechamiento

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