El diseño de casas solares pasivas es una tendencia en crecimiento dentro del mundo de la arquitectura sostenible. Este tipo de diseño busca maximizar la eficiencia energética y minimizar el impacto ambiental a través del uso de la luz solar y la ventilación natural. Si estás buscando construir una casa eficiente y sostenible, deberías considerar seriamente incorporar el diseño de casas solares pasivas en tus planes de construcción. Descubre cómo funciona y cómo puede beneficiarte a ti y al medio ambiente.
Ahora más que nunca, las personas se están dedicando a la vida ecológica. Este estilo de vida significa aprovechar la naturaleza en lugar de los recursos creados por el hombre, y uno de estos métodos ecológicos incluye el diseño de viviendas solares pasivas.
El diseño solar pasivo es un tema fascinante con docenas de ventajas, tanto por conveniencia como por impacto ambiental. Continúe leyendo para saber por qué debería considerar este estilo de vida.
¿Qué es el diseño de casas solares pasivas?
El diseño solar pasivo del hogar utiliza la estructura y el diseño de una casa para recolectar, almacenar y distribuir el calor con una dependencia mínima de la electricidad. para calentar o enfriar el interior. Este método utiliza la exposición de un edificio al sol para calentarlo y enfriarlo mediante el movimiento de aire previsto, con un consumo mínimo de energía.
La energía solar pasiva no necesita la instalación de paneles solares activos. En cambio, es una forma de reducir la necesidad de sistemas robustos de calefacción o refrigeración.
Por qué debería implementar el diseño solar pasivo
La respuesta simple a por qué debería implementar un diseño solar pasivo es que maximiza la absorción de calor, minimiza la pérdida de calor y distribuye el calor donde más se necesita.
Esta combinación de métodos naturales de calefacción y refrigeración significa que nunca te congelarás en invierno ni te hervirás en verano. En cambio, su casa se regula a sí misma para lograr eso con un aporte mínimo de los habitantes.
El diseño solar pasivo es una tendencia al alza por dos razones:
- en primer lugar, es económicoespecialmente a largo plazo.
- En segundo lugar, es sostenible, lo cual es un gran problema en un mundo donde los recursos finitos están disminuyendo lentamente y el cambio climático es una realidad.
Ahora, veamos estas razones con más detalle.
Las casas pasivas son económicas
El diseño pasivo nos permite estar cómodos en nuestros hogares mientras reducimos los gastos de calefacción y refrigeración.
En lugar de depender de un aire acondicionado gigante o un calentador ruidoso para que su hogar sea cómodo y relajante, confía en el diseño de la casa para hacer el trabajo.
Las interacciones entre dichos factores ayudan a enfriar y calentar el espacio según la estación y la temperatura. Puede que no elimine permanentemente la necesidad de aparatos de calefacción y refrigeración, pero la reducirá significativamente.
Si bien a veces necesitará una inversión significativa para lograr un casa solar pasivalos ahorros a largo plazo de las facturas de energía bajas lo compensan: estos hogares son excepcionalmente eficientes en energía.
Sus ahorros pueden aumentar aún más cuando aumentan los precios del combustible y la electricidad, haciéndolo menos dependiente de la economía y más autosuficiente.
La energía solar pasiva reduce los costos pero mantiene la comodidad
Puede parecer imposible, pero construir una casa solar pasiva con materiales de alta calidad es más económico que construir una casa tradicional.
Construir una estructura que dependa de energía renovable para la calefacción y la refrigeración significa gastar mucho menos en la instalación de costosos sistemas eléctricos para hacer el mismo trabajo, con materiales de construcción menos resistentes para la propia casa.
También ahorrará una parte considerable de dinero en su factura de electricidad. Estados Unidos ha alcanzado precios récord de electricidad, con residentes gastando cientos de dólares por mes, y una gran parte de esto se destina a calefacción y refrigeración.
Al reducir su dependencia de la red, ahorrará dinero en los precios cada vez mayores de los servicios públicos, que empeoran con cada ola de calor o frente frío.
La sustentabilidad no significa sacrificar las comodidades básicas como el aislamiento adecuado; puede brindar un mejor nivel de vida si se ejecuta correctamente.
Los diseñadores solares pasivos construyen sus estructuras para optimizar el flujo de aire natural y la distribución del calor. Este aprovechamiento de fuentes naturales significa que su hogar mantendrá una temperatura constante y es poco probable que se sobrecaliente o se enfríe demasiado. Por lo tanto, garantiza su nivel de comodidad sin tener que controlar la temperatura y el uso de energía constantemente.
Muchos de los que viven en estas estructuras todavía usan ventiladores para hacer circular mejor el aire cuando lo consideran necesario. Además, la mayoría mantiene un termostato y puede ajustar los elementos de la habitación para aumentar o disminuir la temperatura.
Aunque todos los sistemas de calefacción y refrigeración de la casa son relativamente naturales y automáticos, aún tiene un control significativo sobre la temperatura.
Los hogares pasivos son sostenibles
La demanda de prácticas más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente está aumentando, incluso en la arquitectura y la construcción.
El cambio climático y el calentamiento global se están convirtiendo en una realidad aterradora, y se exacerbará si seguimos con nuestras prácticas tradicionales de bajo consumo de energía. Las fuentes de energía convencionales, como los combustibles fósiles, están disminuyendo.
Estamos agotando rápidamente nuestro suministro de combustible tradicional, pero el uso de fuentes de energía renovables sigue siendo mínimo.
Si bien no todos pueden poseer edificios ecológicos con turbinas eólicas en el techo, un diseño solar pasivo es fácil de incorporar. Puede remodelar su hogar actual para darle energía solar pasiva. Si está a punto de construir su hogar, incluir un diseño de este tipo es mucho más fácil.
El diseño solar pasivo utiliza elementos mecánicos mínimos, como ventiladores, por lo que no se utiliza mucho el combustible tradicional. Pero cuando también usa energía solar activa para alimentar esos elementos mecánicos, se vuelve aún más sostenible.
Trabajando hacia el estado del hogar Net-Zero
Un hogar neto cero opera completamente a través de energía renovable en lugar de electricidad de la red. Los paneles solares se están apoderando del mercado de la energía a un ritmo asombroso, con un crecimiento de las instalaciones solares en los EE. UU. de un 43 % solo entre 2019 y 2020.
Los paneles solares proporcionan un diseño solar activo, que convierte la energía del calor del sol en electricidad. Esta conversión es un paso significativo hacia el estado de cero neto. Sin embargo, el diseño solar pasivo, aunque es un movimiento menor hacia el cero neto, sigue siendo un movimiento.
Al optimizar su hogar para producir y controlar su calefacción, reduce el consumo de energía de los electrodomésticos, como ventiladores y calentadores, en aproximadamente un 90 %, al mismo tiempo que disfruta de todas las comodidades y ventajas de un hogar normal.
Cambiar su dependencia de la red eléctrica a la calefacción y refrigeración naturales, incluso en pequeñas formas, es beneficioso para el medio ambiente. Estos pequeños sacrificios se acumulan con el tiempo y contribuyen a un estilo de vida más ecológico mientras le ahorran una fortuna en electricidad.
Consulte nuestro blog de Hogar Alcanzable para obtener más información sobre alternativas solares y cómo podemos crear hogares más amigables con la energía solar.
Cómo funciona el diseño solar pasivo
Los planes de construcción de viviendas siempre tienen en cuenta los aspectos ambientales. Como ejemplo básico, los lugares que reciben la mayor cantidad de luz solar dictan dónde van el jardín y las ventanas.
El diseño solar pasivo tiene aspectos similares al diseño tradicional del hogar, pero los diseñadores basan todas las consideraciones en la exposición al sol.
El diseño solar pasivo funciona sobre cuatro principios fundamentales:
- Abertura – Las ventanas y otros colectores solares deben mirar dentro de los 30 grados del sur verdadero y deben estar completamente expuestos al sol de 9 a. m. a 3 p. m. en el verano.
- Absorbedores – las superficies expuestas a la luz solar directa o indirecta y al calor.
- Masa térmica – el diseño pasivo incorpora materiales que absorben la luz solar en la estación cálida y el aire caliente del interior de la casa durante la estación fría. Este proceso es más efectivo con mampostería de ladrillo, piedra, mosaico o concreto.
- Distribución – métodos por los cuales el calor almacenado se distribuye a las áreas de la casa usando conducción, convección y radiación.
- Regulación – estructuras que dan sombra a la abertura durante el verano, asegurando que la casa no se sobrecaliente. Los toldos y los voladizos del techo son opciones populares.
Cada uno de estos elementos está personalizado para servir al propósito de un diseño solar pasivo particular. Por ejemplo, considere la apertura en el contexto de la exposición a la luz solar, que tiene en cuenta tanto la altitud como la latitud.
Debido a que el sol entra por las ventanas orientadas al sur, todo el plano de la casa debe considerar dónde ubicar las habitaciones específicas para la exposición al sol en verano e invierno.
Tiene sentido que una casa en Montana requiera una apertura mucho mayor que una casa en Florida o Texas debido a la posición del sol en el cielo y el ángulo de incidencia solar en el suelo. Asimismo, todo diseño solar pasivo tiene que elegir los demás elementos en función de la radiación solar disponible en esa zona.
Los pisos, las paredes, los cristales de las ventanas y el techo tienen cualidades térmicas que absorben y distribuyen el calor a varias partes de la casa durante los períodos más frescos, como la noche o los frentes fríos.
Métodos de absorción de diseño solar pasivo
La forma en que se utiliza la masa térmica es primordial para la cantidad de calor que se absorbe, en qué áreas y cómo evitar la pérdida de calor.
Ganancia directa
Los diseñadores solares pasivos incorporan la masa térmica para absorber el calor directamente en el espacio habitable. Un ejemplo podría ser un suelo de baldosas o una isla de cocina de hormigón pulido.
Este calor se acumula durante el día hasta la noche, cuando la masa térmica libera el calor en la habitación.
ganancia directa utiliza más del 60% de la energía del solpor lo que es la forma de absorción más potente y eficaz.
Ganancia indirecta
El sol se filtra a través de las ventanas, pero la masa térmica en el espacio habitable no lo absorbe directamente. En cambio, se acumula en la ventana y se transfiere al área a través de la conducción.
Un método estándar de absorción indirecta es una pared Trombe. A pared trombe es un enorme muro de mampostería situado al sur de la casa. Esta pared de color oscuro absorbe la mayor parte del calor del sol y lo irradia hacia el espacio habitable cuando baja la temperatura.
La ganancia indirecta es una forma más sutil de absorción, utilizando hacia arriba de 30% de la energía del sol. Inevitablemente, perderá parte de esta energía durante su transferencia desde la pared Trombe al espacio habitable.
Ganancia aislada
Uno logra una ganancia aislada a través de habitaciones dedicadas, llamadas sunspaces, que pueden aislarse del resto de la casa cuando sea necesario. Proporcionan una sala de estar auxiliar construida especialmente para compartir calor con el resto de la casa.
Los residentes de estas casas a menudo usan estos espacios solares para cultivar plantas, aunque no son tan ideales para ese propósito como lo son los invernaderos. Sin embargo, el calor y la abundancia del sol hacen que los espacios solares sean excelentes para las plantas que prosperan bajo la luz solar directa.
Todos estos funcionan a través de uno de los tres métodos particulares de distribución de calor: convección, conducción o radiación.
Métodos de distribución de calor de diseño solar pasivo
La distribución del calor se produce a través de tres métodos:
- Convección – Transferencia de calor a través del aire y el agua. Las casas solares usan aire para transportar el calor de las áreas concentradas al resto de la casa,
- Conducción – transferencia de calor a través de objetos en contacto directo entre sí. Muchas casas solares utilizan su suelo como masa térmica, convirtiéndose en suelos calefaccionados de forma natural.
- Radiación – calor que irradia hacia el exterior desde una fuente, como lo que sentiría al estar parado junto a una ventana filtrando la luz solar directa.
En cuanto a la convección, el agua es la mejor fuente de convección de calor. Como puede imaginar, no siempre es sencillo incluir fuentes de agua en el diseño de una casa.
Algunos optan por construir un tanque de agua en su espacio vital, lo que le permite absorber la mayor parte de la energía del sol a través de las ventanas. Esta técnica es una forma simple y rentable de incorporar la convección, pero no siempre es posible.
Podría ser una gran característica si su piso puede soportar un contenedor pesado de agua y tiene espacio para ello. Sin embargo, aquellos con pisos más pequeños y pisos menos estables querrán evitar este método.
Métodos de distribución de enfriamiento de diseño solar pasivo
Un diseño solar pasivo puede facilitar el enfriamiento usando uno o más de los siguientes métodos:
- Sombras
- Absorción de calor
- Ventilación
Un diseño solar pasivo en el norte con un ángulo de incidencia más bajo necesita una apertura más grande y poca o ninguna sombra para calentar una casa. Sin embargo, lo contrario es cierto para el enfriamiento, especialmente en el sur.
El enfriamiento requiere una masa térmica fuera de una propiedad y el aislamiento debajo de ella hacia el interior. La calefacción requiere lo contrario. En el interior hay una masa térmica para calentar el interior cuando cae el sol, y el aislamiento está hacia la pared exterior para evitar pérdidas de calor.
Planificación de un diseño de hogar solar pasivo
Diseñar una casa para utilizar la energía del sol requiere previsión y planificación.
Algunas consideraciones cruciales incluyen:
- Verificación de las leyes locales de zonificación para asegurarse de que ninguna construcción bloquee la luz solar de su hogar en el futuro.
- Asegurarse de que no haya árboles orientados al sur que obstruyen la luz del sol.
- Decidir sobre el material que desea utilizar para construir su casa. Los expertos recomiendan piedra, ladrillo, baldosas y hormigón.
- Tomando nota de la posición del sol en verano e invierno. Desea que el sol de invierno se alinee directamente con su espacio vital y que el sol de verano evite el contacto directo para evitar el sobrecalentamiento.
El diseño general depende totalmente de las preferencias personales. Sin embargo, usando colores más oscuros para objetos de masa térmica es muy recomendable. Por ejemplo, la ganancia directa funciona mejor con encimeras y azulejos oscuros.
Planificación de suelos solares pasivos
El diseño de una casa solar requiere una planificación detallada de dónde debe ir cada habitación de acuerdo con la luz solar que necesita.
Dibuja un plano de planta y coloca cada habitación en su bloque. Asegúrese de colocar las habitaciones en las que desea tener la mayor cantidad de sol de verano lo más cerca posible del sur (en el hemisferio norte), donde se filtra la mayor parte del sol.
Además, sería mejor tener en cuenta el movimiento del sol.
Los factores a considerar incluyen:
- En el verano, el sol está más alto – por lo tanto, sería mejor colocar aleros, toldos u otros mecanismos de protección solar a un nivel que proteja las ventanas de la luz solar directa. Entonces, mientras el calor del sol aún se absorbe en la mampostería, la casa se mantiene fresca.
- En el invierno, el sol está más bajo en el cielo – asegúrese de que los aleros o toldos no obstruyan el sol de invierno; de lo contrario, elimínelos e implemente otras herramientas de sombreado como persianas. Esta luz solar directa mantiene cálido el interior de la casa.
El siguiente video brinda una explicación visual de cómo los dispositivos de orientación y sombra juegan un papel en la calefacción y la refrigeración durante el verano y el invierno.:
La colección de planos tiene planos de planta prefabricados y personalizables para aquellos ansiosos por comenzar con sus hogares solares pasivos. Estos planes también brindan información sobre la planificación de su diseño y qué factores considerar.
No existe un diseño solar pasivo uniforme. Hay características estándar, como aberturas de vidrio orientadas al sur, pero no hay dos planes solares pasivos idénticos.
Para realmente maximizar su hogar pasivo, el El diseño debe ser holístico., teniendo en cuenta la vivienda, el entorno y el clima para sacarle el máximo partido. Por ejemplo, el enfriamiento pasivo debería ser una prioridad si vive en un área donde el clima es constantemente cálido. Los voladizos y los tamaños de vidrio deben controlar la calefacción pasiva en estos lugares, o la casa podría sobrecalentarse.
Desventajas del diseño de casas solares pasivas
Aunque el estilo de vida sostenible tiene muchas ventajas, el diseño solar pasivo tiene algunos inconvenientes importantes.
Las desventajas del hogar pasivo incluyen lo siguiente:
Dependencia climática
Un diseño que se basa completamente en la luz del sol para generar un sistema de calefacción y refrigeración funciona mejor en climas con mucho sol y entornos con una cobertura limitada de árboles y arquitectura.
Desafortunadamente, este tipo de diseño sería muy desafiante, si no imposible, de implementar en un clima frío o en un entorno con abundante y frecuente cobertura de nubes y lluvia.
Opciones de diseño limitadas
Poner en práctica un diseño solar pasivo significa que su hogar también es un conducto para la energía solar, lo que significa que cada elección arquitectónica y de diseño tiene que funcionar a favor del alcance y la posición del sol.
Esta limitación le da menos libertad para jugar con el diseño y, en cambio, gira en torno a las características del conjunto que puede diseñar. Por ejemplo, es posible que desee que su dormitorio principal reciba la mayor cantidad de sol, lo que significaría colocar una ventana grande en este espacio privado.
Estas limitaciones se extienden también al exterior de la casa. Por ejemplo, ciertas áreas deben permanecer libres de follaje y otras posibles obstrucciones, lo que quizás conduzca a un jardín más escaso de lo que le gustaría.
Planificación compleja y que requiere mucho tiempo
Este diseño requiere una planificación y construcción meticulosas; el proceso puede llevar meses, si no años. La casa está construida de acuerdo con medidas exactas y depende en gran medida de características como el tipo correcto de vidrio en las ventanas y pérgolas en ángulo, para que no proyecten sombras pesadas.
También puede gastar una buena cantidad durante el proceso de construcción, ya que la construcción es precisa y particular.
Capacidades de energía limitada
Las casas solares pasivas funcionan de manera diferente a las casas solares activas porque la energía almacenada no se destina a la electricidad. Por lo tanto, ahorra dinero en energía al no usar sistemas eléctricos de calefacción y refrigeración, pero no podrá generar electricidad de esta manera.
Vivir completamente autoalimentado requiere mucha más planificación, preparación y equipo, como paneles solares y calentadores de agua. Obtenga más información sobre las casas activas con energía solar en energía.gov.
Pensamientos finales
Los inconvenientes del diseño de casas solares pasivas significan que no es necesariamente una buena opción para todos, pero es una opción de vida increíblemente accesible y sostenible en su mayor parte.
Las casas solares pasivas ahorran dinero y energía, lo que las hace más respetuosas con el medio ambiente sin comprometer las comodidades básicas.
Fuentes
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