La Energía Solar en la Climatización de Edificios

La energía solar como un medio de energía limpia e ilimitada provee de aplicaciones importantes en los núcleos urbanos como agua caliente sanitaria así como climatización en habitaciones. Así mismo debemos recordar que al hacer uso de la energía solar reducimos el agotamiento de los recursos naturales así como los problemas de contaminación que generan el uso de combustibles como el petróleo y combustibles derivados del mismo.

El sol provee una radiación del orden de 1kw/m2 de superficie de celda al medio día y con clima despejado, este valor de energía varia según la estación del año así como la hora del día y la inclinación de la superficie colectora entre otros factores, el principal problema que podemos ver en una instalación solar es que en invierno que es cuando mayor consumo de energía se demanda es menor la radiación que se puede recibir del sol por esa razón podemos deducir que el nivel de disponibilidad no coincide con el nivel de demanda. Por esta razón necesitamos de un medio de almacenamiento que nos de una autonomía cuando no contemos con la captación solar adecuada.

Formas más comunes de aprovechamiento de la energía solar en la vida diaria

Existen dos formas importantes de aprovechamiento de la energía solar en viviendas y son: en forma pasiva y en forma activa, la pasiva incide en el diseño del propio local en su construcción, orientación y diseño, y la forma activa mediante el uso de celdas solares para la captación de radiación solar.

Sistemas Pasivos

Este concepto de aprovechamiento de energía solar se basa en el adecuado diseño de la edificación así como la utilización de los materiales térmicamente adecuados. Uno de los aspectos importantes que influyen en este tipo de sistema es la correcta orientación de las ventanas en torno a la trayectoria del sol así como la disposición de marquesinas en las mismas para reducir la radiación solar en verano cuando el sol esta en un grado mayor o a mayor altura y permitir el paso de mayor cantidad de energía solar en invierno cuando el sol esta a un menor grado de inclinación o mas bajo. Los vidrios y las ventanas actúan como una trampa de calor y permiten el paso de la luz solar pero la radiación calórica que emiten los objetos que se encuentran detrás de las ventanas dentro de la habitación no pasan a esto le denominamos efecto invernadero (Figura. 1):

Este efecto es benéfico en invierno pero no así en verano por lo que debemos incluir en el diseño un sistema de ventilación natural para ser usado en verano así como un buen aislamiento térmico en los edificios para conservar la energía.

Funcionamiento de un sistema solar

Estos sistemas utilizan dispositivos para la captación, el transporte y el almacenamiento de la energía solar y algunas de sus principales aplicaciones en las edificaciones son el agua caliente para uso diario y la calefacción. El funcionamiento de un sistema solar se compone de (Figura. 2):

  • Celdas solares
  • Deposito de almacenamiento de agua caliente aislado
  • Tuberías de circulación

Las celdas solares colectoras más comunes y de bajo costo consisten en un gabinete de chapa con una tapa de vidrio o plástico que aprovechan el efecto invernadero para calentar una chapa o lámina con aislamiento, pintada de negro opaco que contiene tubos de cobre a través de los cuales fluye el agua y se calienta.

Calefacción Solar

La calefacción solar se basa en los principios de obtención de agua caliente ya que las celdas solares colectoras pueden aplicarse a sistemas de calefacción de edificaciones como radiadores, pisos radiantes, aire caliente, fan & coil, etc. Debemos recordar que es importante contar con un sistema de almacenamiento de la energía como los tanques de agua caliente, capacitares o baterías mediante los cuales se puede disponer de la reserva de energía en los días en que no se cuente con energía solar. 

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