Protecciones Solares y Desempeño Energético.

Autor: Timo Márquez Arreaza, MSc LEED AP

La época de verano está acompañada de las expresiones “si hace calor” o “el sol arde”. Sabemos que es debido a la incidencia de radiación solar que recibimos en cierto momento del año dependiendo de la latitud en la que nos ubiquemos. La magnitud de esta incidencia se conoce como irradiancia, y se mide W/m². Dicha radiación se puede clasificar como directa, difusa (se dispersa a su paso a través de la atmósfera, e.g. por la presencia de nubosidad) y reflejada (aquella que rebota en un cuerpo, e.g. ventanas). La suma de estos tres tipos de radiación se conoce como radiación global.

Cuando sentimos calor, se debe a la ganancia térmica o el incremento de la cantidad de calor contenida en un espacio. Este incremento puede ser resultado de la radiación solar, de la transferencia de calor a través de las superficies de la edificación como paredes, ventanas o techos, y del calor emitido por personas, equipos u otras fuentes de energía. Una de las variables a considerar en un diseño energéticamente eficiente, es la transferencia de calor a través de elementos de la envolvente. Entre los elementos donde la transferencia es más significativa destacan las ventanas, ya que dejan pasar calor por radiación.

Ante lo anterior el uso y diseño de protecciones solares y seleccionar de cristales vienen a ser variables de diseño para reducir la ganancia interna en los momentos críticos de verano.

Protecciones solares.

Las protecciones solares reducen la intensidad de la irradiancia recibida (directa, difusa y reflejada), al mismo tiempo que permiten una adecuada recepción de luz natural, es por esto que en ciudades con alta radiación es una estrategia de diseño imprescindible.          Este efecto se obtiene en base al tamaño y disposición de la protección solar, la cual proyectará un área sombreada. Mientras mayor sea la proyección de sombra, menor será la transferencia de calor por radiación a través de la ventana y menor la ganancia interna.

La tabla 1 muestra, para la ciudad de Santiago, la reducción de radiación solar (W/m²) al utilizar una protección solar. Para el ejercicio se evaluó una ventana de 1m² hacia el norte en entre Diciembre y Febrero, entre las 8:00 y 18:00, calculando el valor promedio diario para un vidrio simple (figura 1).

 

 

 

 

 

 

 

Tabla 1: Impacto de protección solar sobre radiación sobre una ventana

Tamaño de Protección Solar  (m)	S/P	1×0.20	1×0.40	1×0.60
Radiación Solar Incidente Promedio diario (Wh)	6300	2625	2164	2030

La tabla muestra que mientras más proyección de sombra cae sobre la ventana se reduce la radiación solar que cae sobre la misma. De esta forma el arquitecto puede reducir una situación de sobrecalentamiento. Para obtener los porcentajes de sombreado adecuados es preciso diseñar las protecciones de acuerdo a las variables climáticas de la ciudad, tomando en cuenta las horas críticas del periodo respectivo. La Figura 2 muestra esquema de protecciones solares que aportan 100% de  sombra entre las 11:30am y 1:30pm el 21 de Diciembre  para una ciudad ubicada cerca del ecuador.

Selección del cristal

El comportamiento del cristal es otra aspecto a considerar, donde se deben observar dos variables: el SHGC (coeficiente de ganancia solar) y el valor U (coeficiente de transferencia de calor). El primero hace referencia a la relación de ganancia solar directa a través del cristal. El segundo describe que tan bien un material conduce calor a través de sus elementos. Estos valores pueden variar dependiendo de su color, número de cristales y acabado. La tabla 2 muestra valores de SC y U para diversos tipos de ventanas.

 

Tipo de Cristal	Vidrio Simple	SolarCool Azurlite	4/6/4 Clear	4/6/4 Low E
SHGC	0.82	0.37	0.74	0.39
U (W/m2K)	5.82	5.84	3.15	2.54

 

Mientras más bajos son los valores menor será la ganancia por radiación solar y la transferencia de calor a través del mismo. Estos valores se pueden identificar en la ficha técnica del producto y son el resultado de una prueba independiente como la que administra el NFRC[i]. El correcto uso de una protección solar y el tipo de ventanas permitirá al equipo de diseño:

• Minimizar la ganancia térmica (radiación directa y difusa) hacía el interior de la vivienda, por lo tanto, reducir la situación de sobre calentamiento.
• Evaluar diferentes proporciones de ventana-muro para el desempeño energético esperado.
• Optimizar la entrada de luz natural directa y difusa.
• Aportar elementos que además de estéticos contribuyen a mejorar la eficiencia energética de la edificación.

[i] http://www.nfrc.org/WindowRatings/The-NFRC-Label.html