Una de las principales razones del calentamiento global es la quema de combustibles fósiles, gas natural, carbón, etc. que produce grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Estos gases quedan atrapados en la atmósfera terrestre y aumentan la temperatura global.
Una causa principal de esto es la producción de electricidad a partir de estos recursos no renovables y , por lo tanto, debemos reducir nuestra dependencia de ellos. Las estrategias de diseño pasivo nos ayudan a mantener el confort térmico dentro de un edificio sin el uso de electricidad, ya que la calefacción y la refrigeración son las más necesarias.
Las estrategias de diseño pasivo se deciden en función del clima del lugar. La temperatura y la humedad determinan principalmente el tipo. Los inviernos de Escocia requieren estrategias de calefacción pasivas, mientras que los veranos de Dubai requieren estrategias de refrigeración pasivas. En países como India, algunas partes necesitan estrategias de calefacción y refrigeración.
https://www.researchgate.net/figure/Psychrometric-chart-Givoni-1992_fig1_327768540
Estrategias de enfriamiento pasivo
En general, para un efecto de enfriamiento, la orientación del edificio debe ser tal que no esté a lo largo del eje norte-sur ya que los lados más largos están expuestos al sol. La casa debe estar bien ventilada, tanto horizontal como verticalmente, de modo que el calor se pierda por el movimiento del aire y la convección.
Los árboles colocados junto a los edificios reducen las ganancias de calor de las paredes y permiten la entrada de luz difusa en la casa. Tener patios es ventajoso ya que una parte se calienta por la luz solar directa inclinada, y el resto permanece fresco debido a la sombra de la pared adyacente, elevando el aire caliente debido al efecto chimenea.
Las ventanas colocadas en las posiciones correctas a lo largo de la dirección del viento empujan el aire frío hacia la casa. En estas regiones se utilizan ventanas que se abren al 100% como las ventanas abatibles con parasoles verticales u horizontales adecuados. Aparte de estas, también existen estrategias específicas para el clima, como se enumeran a continuación.
https://archi-monarch.com/passive-cooling/
Atrapavientos
En regiones cálidas y húmedas, donde el movimiento del aire es el método más preferido de enfriamiento, se construyen atrapavientos. Estas no son más que estructuras en forma de torre con aberturas al final frente al viento. Dirigen el viento hacia el interior del edificio, creando movimiento de aire y un ambiente confortable. El tabique permite que el aire caliente salga del edificio.
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Chimenea solar
Las chimeneas solares se utilizan en un clima similar pero para mejorar la ventilación de la chimenea. Estas estructuras tienen aberturas en sus extremos hechas de algún material absorbente de calor para aumentar la temperatura y la velocidad del efecto de apilamiento. Ayuda a mantener la circulación de aire fresco dentro del edificio.
https://designingyourperfecthouse.com/category/building-construction/heating-cooling/
Enfriamento evaporativo
Este método de enfriamiento se adopta en lugares donde el aire es muy seco y caliente. Aquí el mayor problema es la sequedad, por lo que para aumentar el nivel de humedad relativa se colocan estanques de agua. El espacio alrededor de un estanque se enfría mediante la eliminación del calor latente por las moléculas que se evaporan, creando así un espacio confortable.
https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-18456-8_5
Masa térmica
En lugares donde las noches son frías y los días calurosos, se utilizan paredes, pisos o techos con alta capacidad térmica para que el calor absorbido durante el día se libere por la noche. De esta forma, el interior se mantiene a temperaturas agradables de día y de noche.
https://www.greenspec.co.uk/building-design/concrete-exploiting-thermal-mass/
Pared térmica con ventilación nocturna
En el caso de veranos calurosos, donde tanto el día como la noche requieren enfriamiento, se adoptan muros térmicos con perforaciones de ventilación nocturna. El sistema abierto por la noche permite que se produzca una ventilación natural.
https://iitbuildingscience.wordpress.com/2013/11/04/night-flushing/
Estanques de techo
Los estanques de techo son similares a las paredes térmicas. El estanque del techo está cubierto con una superficie reflectante aislada móvil, que durante el día rebota en los rayos del sol y mantiene una temperatura fresca dentro de la casa mientras el estanque se llena de agua fría. Por la noche, el estanque se deja al descubierto y se enfría naturalmente.
https://www.slideshare.net/manish23march/solar-15780933
Estrategias de calentamiento pasivo
En las regiones frías, para aprovechar al máximo el calor del sol, los edificios se colocan de manera que el lado más largo esté orientado hacia el sol. No se colocan ventanas a lo largo de la dirección del viento para evitar que la brisa fría entre al interior.
Al diseñar las sombrillas, se deben considerar las altitudes del sol tanto en verano como en invierno, ya que el sol de verano puede calentar demasiado el lugar. El material utilizado debe poder retener este calor en el interior, por muy baja que sea la temperatura exterior.
https://sustainability.williams.edu/green-building-basics/passive-solar-design/
Ganancia solar directa
Las aberturas de las paredes permiten que la luz solar entre directamente en el edificio y caliente el espacio habitable interior. Las ventanas que dan al ecuador se utilizan especialmente para este propósito. En el hemisferio norte, estos se colocan a 90 grados, mirando hacia el sur para admitir la mayor cantidad de luz posible.
El acristalamiento debe estar bien aislado para evitar la fuga de calor al exterior. También es fundamental evitar el deslumbramiento y el exceso de calor durante los veranos.
https://www.ecodesignadvisor.org.nz/passive-solar-design/passive-solar-house/
Ganancia solar indirecta
La ganancia solar indirecta se utiliza para calentar espacios que o no los espacios habitables, sino un pasaje o espacio adyacente a ellos. La luz solar directa incide en la pared exterior y calienta el pasaje que actúa como masa térmica y calienta la pared interior con menor intensidad. Este diseño no es muy preferido ya que bloquea las vistas y la luz del día.
Las paredes de vidrio Trombe se utilizan típicamente para calentar una sección en particular y pasarla a los interiores a través de una pared térmica que retiene el calor. Las pantallas de las ventanas también actúan como una pared de ganancia solar indirecta.
https://slideplayer.com/slide/9949597/
Masa térmica
Como ya se mencionó, la pared debe estar bien aislada para retener dentro del interior y absorber más calor. En lugares donde hay grandes variaciones de temperatura diurnas, se prefieren paredes de alta masa térmica. El color de la pared también juega un papel importante en la absorción de calor.
https://carbontrack.com.au/blog/passive-solar-design/
Estrategias de diseño pasivo vernáculo
Antes de la invención de la electricidad, el diseño pasivo era la única opción para lograr el confort térmico. Cada estilo de arquitectura vernácula tenía una razón detrás.
En las regiones frías, las casas eran pequeñas frente al sol, con menos superficie, gruesos muros de piedra, puertas y ventanas herméticamente selladas, un hogar central y techos de césped para lograr un interior confortable.
Mientras que en las regiones más cálidas, se han utilizado las aberturas de triforio de planta abierta, estanques de enfriamiento, muros de barro, ventanas de celosía hechas de hojas secas, casas con patio, sombra de árboles, etc.
En regiones ventosas, se prefiere un techo en forma de cúpula para evitar que se vuelque. Hay tantos ejemplos de diseño vernáculo de este tipo en todo el mundo que nos ayudan a diseñar mejor. Muy pocos arquitectos como Ken Yeang han intentado incorporarlos en edificios modernos.
