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Profesionales de la arquitectura técnica ante el cambio climático
Incidencia de las protecciones solares en el consumo eléctrico

Profesionales de la arquitectura técnica ante el cambio climático

22
dic
2020

Incidencia de las protecciones solares en el consumo eléctrico

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La importancia del control del exceso de calentamiento de edificios en verano, se ha visto reflejada en el último Código Técnico (CTE DB-HE 2019) a través de la exigencia de Control Solar. En este mailing, vamos a tratar algunas cuestiones precisamente relacionadas con el uso de protecciones solares y su repercusión en el consumo energético, sobre todo, de refrigeración.

El sobrecalentamiento de edificios

Con la llegada de los Edificios de consumo de Energía Casi Nulo y la clara incidencia del cambio climático, está poniéndose de manifiesto la cada vez mayor relevancia que tiene el consumo de refrigeración en los edificios de zonas climáticas cálidas pero también en las templadas.

La arquitectura tradicional de las zonas cálidas, ha tratado estrategias específicas para paliar el rigor del verano, a través de sistemas pasivos como:

El uso de encalados blancos en la envolvente, de cara a limitar la captación radiante de las superficies.
El aprovechamiento de la inercia térmica a través de muros de gran espesor y gran masa, de manera que pudieran llevar a cabo una amortiguación de la temperatura exterior.
El control de la cantidad de ganancias solares a través de los huecos, mediante el uso de sombreamientos.
El aprovechamiento del agua como generador de microclimas refrescantes en los aledaños de las viviendas.

Otras estrategias pasivas para evitar el sobrecalentamiento se mencionan en este interesante artículo de Josep Solé Bonet [1]: protección solar, activación de la protección solar, infiltración nocturna y enfriamiento gratuito diurno.

Figura 1
Artículo de Josep Solé Bonet [1]

El control solar en DB-HE 2019

Las válidas estrategias pasivas a menudo han sido olvidadas o se han dejado de aplicar en los edificios modernos, por lo que el sobrecalentamiento es patente y ha generalizado el uso de refrigeración activa. Además, debido al cambio climático, en zonas climáticas que habitualmente no requerían de refrigeración, se empieza a ver que es necesario el apoyo de estos sistemas activos y de medidas pasivas para asegurar el confort.

Ante esta necesidad, la normativa actual ha implementado el primer parámetro que es específico para el régimen del verano y que utiliza la estrategia de sombreamientos o protección solar que se mencionaban en los párrafos anteriores. Por tanto, en el DB-HE 2019, se ha incluido el parámetro conocido como control solar como una exigencia del Documento Básico.

“Uno de los aportes energéticos fundamentales a los edificios, y más en nuestro clima, es el de la radiación solar. Esta energía supone una reducción de la demanda en invierno y un aumento de la carga en verano. Por ello son importantes las estrategias de diseño que permitan este aporte en invierno pero que lo reduzcan en verano. Las dos estrategias más importantes son las protecciones solares fijas, que aprovecha la variación de la trayectoria solar en función de la estación, y las protecciones solares móviles, que permiten al usuario variar la entrada de radiación solar.”

Figura 2
Guía de aplicación de DB-HE 2019 [2]

Análisis de estrategias: sombreamiento frente a vidrios de control solar

Es importante diferenciar las estrategias para minimizar la radiación solar en verano: por un lado está el sombreamiento o protecciones solares (fijas o móviles), y por otro está el factor solar de los vidrios. Los vidrios con un factor solar bajo a menudo se conocen como vidrios de control solar y por ello puede parecer que ambas estrategias tienen igual incidencia en el edificio. Sin embargo, no es lo mismo sombrear que instalar vidrios con factor solar reducido.

Un sombreamiento (fijo o móvil), juega con la diferente altura del sol a lo largo de las estaciones. Por esta razón, una orientación sur sombreada de manera idónea para verano con un voladizo puede, a su vez, dejar pasar la radiación óptima en invierno.

Figura 3
The passivhaus standard in european warm climates. Passive-On

Un vidrio con factor solar reducido, lo que hace es evitar la entrada de radiación solar, independientemente de la estación del año. Por tanto, un vidrio con un factor solar de, por ejemplo g=0,3, resulta una buena estrategia para evitar un exceso de radiación en verano, pero es perjudicial para invierno, cuando la premisa es aprovechar al máximo la radiación incidente en los huecos y ese factor solar precisamente lo que hace es limitar este aprovechamiento.

Por tanto, es la estrategia del sombreamiento la que mejor se adapta al equilibrio necesario entre captación solar en invierno y protección solar en verano. Un ejemplo claro de la ventaja del sombreamiento exterior como estrategia para verano también la aporta la 12º guía de REHVA (Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning associations ) “Solar shading - How to integrate solar shading in sustainable buildings”.

En ella exhiben un interesante estudio comparativo, donde una de sus gráficas muestra cómo cualquiera de los sistemas de sombreamiento exterior analizados (líneas discontinuas), aportaba mayor reducción de cargas de refrigeración que el vidrio de control solar (línea continua azul).

Figura 4
Solar shading - How to integrate solar shading in sustainable buildings. REHVA.

Algunas herramientas interesantes

Cabe destacar la aplicación desarrollada por el instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Construcción, Envolvente CTE [3], que permite calcular los parámetros de eficiencia energética de la envolvente térmica y facilita el cálculo de los indicadores de calidad, entre ellos, el valor del parámetro de control solar (q). La herramienta, en su apartado de Envolvente, permite visualizar el desglose del cálculo de dicho parámetro.

Otra herramienta destacada es Sun Earth Tools [4], donde existe un apartado para el cálculo de la posición del sol en el cielo para cada lugar de la tierra en cualquier momento del día. Por tanto, en el caso de querer hacer análisis exhaustivos sobre diseño de sombreados, con esta herramienta se puede conocer la posición del sol y estudiar así su influencia en los sombreamientos.