No. 109- Diseño invernal


Seguimos en la brecha con el diseño de viviendas eficientes. ¿Es posible realizar una edificación que requiera un uso mínimo de energía para mantenerse en unas adecuadas condiciones de habitabilidad? ¿Se puede vivir sin aire acondicionado y sin calefacción? Son preguntas muy interesantes por que quién no querría poder mirar la factura de la luz sin sentir miedo. La calefacción y el aire acondicionado son dos grandes consumidores de energía en los hogares españoles como pudimos ver en la publicación anterior (hasta un 15% se consume solo en calefacción según datos del IDEA, Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía).

Para lograr una casa eficiente capaz de termorregularse se deben seguir unos principios de diseños basados en el aprovechamiento de la única fuente de energía externa de la Tierra, el Sol. Nuestro astro rey nos proporciona con sus rayos 1366 W/m2, este dato conocido como Constante solar representa la energía que recibe la Tierra en el exterior de la atmósfera. Gran parte de esa energía queda reflejada o absorbida por la atmósfera de modo que en nuestras latitudes la radiación recibida son 5.6 Kwh/m2 de media en Córdoba tal día como hoy, 12 de Septiembre en el que escribo este artículo. En enero la radiación baja hasta los 2 Kwh/m2 y en verano la radiación casi llega a los 8 Kwh/m2. Aprovechar esta energía permite liberarnos del uso de la calefacción en los meses de invierno. Existen una serie de técnicas basadas en el diseño, la exposición y la elección de materiales de construcción que permiten sacar al Sol su máximo potencial.

Para comprender cómo funcionan estos mecanismos hagamos un breve repaso a la termodinámica, concretamente a las 3 formas que tienen los cuerpos de intercambiar calor entre sí. La radiación es la transmisión de calor que ocurre entre dos cuerpos a través de ondas sin que los dos estén en contacto, este es el tipo de transmisión de calor que existe entre el sol y la tierra por ejemplo. La conducción en la transmisión de calor que ocurre entre dos puntos de un cuerpo, un objeto metálico al fuego en un punto acaba calentándose entero por efecto de la conducción, la energía recibida es transmitida a todo el cuerpo. Finalmente, la convección, es la transmisión de calor que ocurre en los fluidos por movimiento de capas desigualmente calientes, este fenómeno es el que provoca los vientos o las corrientes que se forman en una olla puesta al fuego.

Basándonos en estos conceptos básicos se desarrollan toda una serie de técnicas que permiten  diseñar de un modo más eficiente y reducir nuestra dependencia de la red. Para comenzar  imaginemos nuestro hogar como una gran placa de energía solar, para que las placas sean capaces de absorber la mayor cantidad de energía estas deben estar orientadas al sur en el hemisferio Norte. Una casa orientada al sur es mucho más cálida en invierno que una que tenga una esquina orientada al sur. La esquina hace que la radiación se distribuya por una mayor superficie perdiéndose efectividad. La exposición por tanto de nuestro hogar marca la diferencia a la hora de mantener el ambiente caldeado en invierno, pero la exposición a los vientos es también importante. Estos fenómenos de naturaleza local serán los responsables de refrigerar nuestra casa en verano, un análisis de su dirección permite disponer de ventanas colocadas estratégicamente dispuestas para captar ese frescor con el que refrigerar las habitaciones.

Una vez orientado al sur la vivienda continuamos con la distribución de las habitaciones, en verano las habitaciones situadas al norte serán mucho más confortables que aquellas situadas al sur, algo a tener en cuenta a la hora de distribuir los cuartos. La cocina es una fuente de calor de interesante aprovechamiento colocarla al norte suele ser lo más conveniente, esta caldeará los cuartos más fríos en invierno y en verano no contribuirá en exceso a sobrecalentar aún más el lado sur ya castigado por el sol.

El lado sur, fuente de preciado calor en invierno, puede convertirse en una trampa de calor, esta plantea un diseño sencillo que aprovecha la transmisión de calor. Para diseñar una trampa de calor correctamente es muy importante tener en cuenta que el sol de verano presenta una inclinación más vertical que el sol de invierno que tiene una inclinación de 30-25 grados desde el horizonte en invierno dependiendo del lugar donde nos encontremos. Un zócalo permite regular qué sol entra en la casa y cuál no con un diseño adecuado de su longitud. En invierno al estar el sol más inclinado puede entrar a nuestro hogar a través de unas ventanas de doble acristalamiento. En el interior de la instancia habrá un suelo oscuro, a ser posible de un material masivo como la piedra, listo para recibirlo. Esta piedra puede usarse en la pared además de en el suelo.

 

Diseño invernal. Artículo de La Separata, octubre de 2016

El zócalo regula la entrada del sol a nuestros hogares gracias a la diferencia en la inclinación de este con la época del año.

 

La energía del sol al entrar a través del acristalamiento pasa en forma de radiación de onda corta muy energética, incide sobre la piedra calentándola durante todo el día. La piedra se convierte en una batería de calor cargada por los rayos solares. Una vez la energía deja de incidir sobre la piedra esta pasa a liberar la energía que recibiera del sol, salvo que la energía que emana la piedra no es radiación de onda corta. La radiación que libera el suelo es radiación de onda larga, este tipo de radicación tiene menos energía que la radiación de onda corta y es incapaz de abandonar el acristalamiento, por ello la energía queda retenida en el interior de la estancia. Este es el mismo principio en el que se basan los invernaderos. El doble acristalamiento reduce las pérdidas energéticas por la cámara de aire interior que actúa de eficaz aislante térmico.

Para que estos procesos funcionen de forma eficiente lo ideal es emplear materiales aislantes de calidad en los muros de la vivienda. Los materiales a emplear no han de ser los nuevos materiales aislantes modernos, de naturaleza sintética. La tierra o la piedra encalada son excelentes aislantes que dan resultados excepcionales, un ejemplo de vivienda aislada con tierra es la vivienda de Cody Lundin, experto en supervivencia y escritor. Su hogar ha sido diseñado empleando todos estos principios reduciendo a “0” sus necesidades de calefacción o aire acondicionado.  Lo que vemos más abajo no es la casa de un hobbit, si no el hogar del Sr. Lundin perfectamente diseñado para mantener la habitabilidad sin más energía que la solar.

 

Casa eficiente del Sr. Lundin. Diseño invernal. Artículo de La Separata, octubre de 2016

Muchos seres vivos se benefician de las ventajas de la vida bajo tierra. ¿Por qué no sacarle partido?

 

En verano el zócalo impide que el sol incida sobre la piedra de modo que el mecanismo no entra en funcionamiento, bloquear los ventanales con la persiana reducirá al mínimo la exposición al calor. Para la refrigeración veraniega existen diversas opciones interesantes que comprenden el uso de la vegetación y un antiquísimo sistema de aire acondicionado conocido como techo solar, pero eso queda pendiente para otra ocasión. En el próximo número hablaremos sobre técnicas de higiene “off the grid”. Porque el fin del mundo no puede ser excusa para dejar de ir aseado.

Para nota:

Los datos de radiación para toda Andalucía están disponibles en la calculadora de radiación solar de la Agencia Andaluza de la Energía. Estos muchachos han realizado un gran trabajo y ponen a disposición del usuario gran cantidad de información fácilmente accesible. Útil para el diseño de tu hogar o la instalación de ACS (Agua Caliente Sanitaria) http://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/Radiacion/radiacion1.php

Para esta serie de publicaciones sobre eficiencia energética en las viviendas sigo recomendando los trabajos de Bill Mollison (Introducción a la Permacultura) y de Cody Lundin (When All Hell Breaks Loose).

Más información sobre las leyes de la termodinámica está disponible en Wikipedia.

La herramienta Stellarium permite conocer la inclinación del sol con precisión para cada latitud en cualquier época del año. http://www.stellarium.org/

 

Diego, autor de Diseño invernal. Artículo de La Separata, octubre de 2016

Diego Castro-Nuño Cordero es graduado en Ingeniería Forestal por la Universidad de Córdoba. Durante sus estudios desarrolló pasión por el estudio del mundo y como el ser humano ha aprendido a relacionarse con él.

 

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