INFLUENCIA DE LAS PROTECCIONES SOLARES EN EL COMPORTAMIENTO TÉRMICO DE LOS EDIFICIOS

Influencia de las protecciones solares en el comportamiento térmico de los edificios

 1.- Objetivo del estudio

1.1. Objetivo

El objetivo inicial de este estudio era aportar a los clientes de ambSol criterios para el diseño óptimo de las protecciones solares de los huecos.

El gran inconveniente que tienen las protecciones solares fijas es que la disminución de radiación solar que nos genera en verano nos supone un ahorro de energía pero en invierno un incremento de ésta.

A partir de aquí se nos planteaban algunas dudas como: cual debería ser la separación óptima entre lamas horizontales o verticales en función de la orientación, el voladizo de un alero, si es mejor que el voladizo sea una prologación del forjado o que esté enrasado con el dintel de la ventana…

La mayoría de publicaciones o estudios hablan del % de ahorro sobre la demanda de refrigeración de diferentes tipologías de protecciones solares, pero nunca se habla del incremento en el consumo de calefacción que comportan estas soluciones si son fijas, o
del consumo de energía de climatización global a lo largo del año.

Si a este hecho le añadimos que las protecciones solares fijas son un elemento de gran atractivo compositivo, hemos considerado que era imprescindible cuantificar el ahorro global y no sólo parcial (de refrigeración) que nos generan.

La illa de Rafael Moneo

Biblioteca de Can Llaurador de Teià. Godia & Barrio

Asociación hilanderos (Ahmadabad). Le Corbusier

Con este estudio no pretendemos dar el dato exacto de ahorro de energía de cada solución de protección solar que interviene sino demostrar que el diseño de estas protecciones solares no puede hacerse de forma intuitiva sino que requieren de un estudio mínimamente riguroso si queremos que realmente cumplan su cometido de ahorro de energía.

Otro objetivo que pretendía conseguir este estudio es comprobar la afirmación muy generalizada sobre que en nuestro clima el gran problema es la refrigeración.

Este estudio debería completarse considerando el ahorro o incremento del consumo de electricidad vinculado a la iluminación que implican las diferentes soluciones.

2.- Soluciones de protección solar consideradas

Aunque de partida ya sabíamos que las protecciones solares horizontales son las apropiadas para la orientación sur y las protecciones solares verticales lo son para las orientaciones este y oeste, hemos querido analizarlas en todas las orientaciones.

Todas las soluciones se han comparado con la hipótesis del hueco de ventana sin ningún tipo de protección.

a.- Lamas horizontales: Solución de lamas horizontales exteriores fijas situadas s 10cm. Dentro de esta tipologia se han estudiado diferentes separaciones entre las lamas fijas (10cm, 20cm, 30cm y 40cm) y la posibilidad de que sean orientables y practicables.

Lamas horizontales. Separación cada 10cm

Lamas horizontales. Separación cada 40cm

b.- Lamas verticales: Solución de lamas verticales exteriores fijas situadas de 10cm. Dentro de esta tipología se han estudiado diferentes separaciones entre las lamas fijas (10cm, 20cm, 30cm y 40cm) y la posibilidad de que sean orientables y practicables.

Lamas verticales. Separación cada 10cm

Lamas verticales. Separación cada 40cm

c.- Voladizo: Solución fija más utilizada ya sea como alero o como balcón. Dentro de esta tipología se ha estudiado las siguientes variantes y subvariantes:

Voladizo I

Voladizo S

d.- Caja: Con esta solución nos referimos a aquella protección fija que enmarca el hueco.

Vivienda unifamiliar en Calafell. Sergi Pérez

Viviendas adosadas en el Perelló. Sergi Pérez

e.- Toldo: Solución de un toldo practicable con dos variantes:

Toldo convencional

Toldo con orejeras

3.- Conclusiones

3.1. Conclusiones generales

. La primera conclusión que se puede extraer de este estudio que en vivienda la afirmación que en nuestro clima el gran problema es de refrigeración y no de calefacción no es correcto. De hecho hemos podido constatar que sólo en zonas climáticas A4 (Almería) o B4 (Sevilla) la demanda de refrigeración iguala o incluso en algún caso supera la demanda de calefacción, pero esto no pasa en Barcelona
(zona C2) en que la demanda de refrigeración en según qué orientaciones es casi inexistente i por tanto muy inferior a la de calefacción. Para quien tenga dudas sobre esta afirmación, sólo tiene que recordar durante cuantos días o mejor dicho horas al año ha de encender la calefacción en su vivienda y durante cuantas horas al año enciende el aire acondicionado. Esta conclusión no es aplicable en edificios destinados a otros usos, como oficinas, en que las cargas internas y los horarios son muy diferentes.

• Previamente a cualquier conclusión referida a las protecciones solares, debemos destacar que la orientación Sur de los huecos sin ningún tipo de protección es la que supone un mayor ahorro respecto a cualquier otra orientación.

. No hay ningún tipo de protección fija que mejore el comportamiento de una protección practicable-orientable ya que te permite obtener el máximo rendimiento tanto en verano como en invierno.

. Para optimizar al máximo el rendimiento de las protecciones practicable-orientable se tendría que automatizar, de lo contrario el ahorro dependerá del buen uso que haga el usuario.

. Si se hace un mal uso de las protecciones practicables-orientables, se puede convertir ésta en la solución en la que peor comportamiento tenga.

. El presente estudio ha tenido como estrategia conseguir la mínima demanda de energía tanto de calefacción como de refrigeración. Otra estrategia puede ser atacar y eliminar totalmente la demanda de refrigeración y de esta manera sólo necesitar un sistema de calefacción y así conseguir disminuir la inversión en instalaciones.

3.2. Lamas horizontales

. Las lamas horizontales a sur cuanto más separadas mejor (40cm mejor que 10cm), incluso así el porcentaje de ahorro en el consumo global de energía es muy pequeño (1% en nuestro estudio). Es frecuente ver protecciones de este tipo separadas a distancias inferiores a los 5cm que aunque bien es cierto que pueden suponer un importante ahorro del consumo eléctrico de refrigeración (15% de ahorro de la demanda energética) originan a su vez un importante incremento del consumo de calefacción en invierno (incremento de la demanda de calefacción en un 52%). Teniendo en cuenta los meses que encendemos la calefacción respecto a los que encendemos el aire acondicionado es fácil comprobar que globalmente implica un incremento de consumo de energía que en este caso es del 19%.

. Este inconveniente queda totalmente solucionado si contamos con lamas horizontales practicables-orientables ya que podemos conseguir ahorros de hasta el 8%.

3.2. Lamas horizontales vs verticales

. Las lamas verticales a sur no son una buena solución ya que siempre implican un incremento del consumo de energía global respecto a no colocar ningún tipo de protección. Sólo suponen un ahorro si éstas son practicables pero siempre inferior a que si lo fueran igualmente en sentido horizontal.

. A Suroeste las protecciones solares no se pueden elaborar conclusiones tan claras ya que dependiendo de la zona climática y el tipo de protección (vertical o horizontal) será más adecuada una separación u otra.

. En contra de lo que se piensa habitualmente, las lamas verticales (perpendiculares al plano de fachada) a oeste no se comportan mucho mejor que las lamas horizontales. Pero cuando a estas lamas horizontales se les da inclinación hacia suroeste (45º) su comportamiento mejora mucho mejor que las lamas horizontales. Cabe decir que esta solución limita la visibilidad del interior hacia el exterior a no ser que las lamas se hagan más profundas y más separadas como por ejemplo en la Asociación de hilanderos de Le Corbusier en Ahmadabad.

Asociación hilanderos (Ahmadabad). Le Corbusier

. Al igual que en el caso de las protecciones horizontales, si las lamas son practicables-orientables el comportamiento de la protección mejora mucho, ya que te permite obtener el máximo rendimiento tanto en verano como en invierno.