Sombreado y ganancia de calor solar de energías renovables en los edificios
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Sombreado y ganancia de calor solar de energías renovables en los edificios

375235 • 08/12/2018

Los coeficientes de sombreado pueden usarse para describir la cantidad de calor solar en energías renovables que pasa a través de un material translúcido, en comparación con la cantidad de calor solar que pasa a través de una hoja de vidrio flotado.

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Se compara con una lámina de vidrio flotado transparente con un coeficiente de ganancia de calor solar total de 0.87, o sea una hoja de vidrio flotado transparente de 3 mm de espesor que tiene un coeficiente de sombreado de 1.

Normalmente se usa para describir las propiedades de transmisión de calor solar, de energías renovables del vidrio, y se ha usado para otros materiales translúcidos y transparentes.

La transmitancia solar es importante para determinar la ganancia de calor solar en energías renovables en un espacio cerrado durante el tiempo de condiciones de sol. La ganancia de calor solar puede ser beneficiosa en el invierno, al reducir la necesidad de calefacción, pero en verano puede causar sobrecalentamiento.

La transmitancia total de calor solar es igual al calor solar que se transmite a través del material directamente, más el calor solar que es absorbido por el material y luego devuelto al espacio cerrado.

Los coeficientes de sombreado pueden medirse utilizando una caja caliente iluminada bajo condiciones simuladas de verano e invierno, y se puede predecir la ganancia de calor solar en un rango de condiciones diferentes utilizando datos conocidos sobre la ganancia de calor solar a través del vidrio flotado transparente estándar.

Esto permite predecir el comportamiento de los materiales translúcidos o transparentes bajo diferentes condiciones sin tener que medir las propiedades ópticas angulares de cada material. Los coeficientes de sombreado total se pueden dividir en coeficientes de sombreado de onda corta y coeficientes de sombreado de onda larga.

Los fabricantes se están ocupando en el uso de coeficientes de ganancia de calor solar o factores solares de energías renovables de ventana (G) en lugar de coeficientes de sombra. Estos dan la fracción de la radiación solar incidente transmitida por una ventana, valor entre 1 que es máxima ganancia de calor solar posible, y 0  que es sin ganancia de calor solar.

En términos muy aproximados, el coeficiente de ganancia de calor solar es igual al coeficiente de sombra 0.87.

Coeficiente de ganancia de calor solar

La transmitancia solar a través de translúcidos y transparentes es importante para conocer la ganancia de calor solar en el espacio que encierran durante condiciones soleadas.

La ganancia de calor solar real depende del ángulo de incidencia de los rayos solares en el acristalamiento, de la proporción de radiación solar de un haz de reyos directo y difuso, tanto como la composición espectral de la radiación solar.

Sin embargo, como método simplificado, solo se proporciona un coeficiente de ganancia de calor solar medio espectral para la radiación solar incidente normal a la superficie. Los valores para otros ángulos de incidencia y para radiación difusa se pueden calcular utilizando ecuaciones estándar para ventanas similares.

Ganancia de calor solar en edificios

La ganancia solar es la radiación de onda corta del sol que calienta un edificio, directamente a través de una abertura como una ventana, o indirectamente a través de la estructura del edificio.

El diseño solar pasivo en energías renovables, es un aspecto del diseño de edificios pasivos que se centra en maximizar el uso de la energía térmica de la radiación solar.

La ganancia solar es una forma efectiva de energías renovables de calentamiento pasivo, ya que la radiación del sol es predominantemente una radiación infrarroja de onda corta que puede pasar a través del acristalamiento y calentar interior del edificio.

La radiación infrarroja de onda larga que es irradiada por el edificio no puede pasar de nuevo a través del acristalamiento, el calor se  acumula en el interior, también llamado efecto invernadero.

La ganancia solar puede ser beneficiosa en climas fríos cuando se puede usar como una forma pasiva de calentar edificios, sin embargo, demasiada ganancia solar causa sobrecalentamiento y por ello as regulaciones de construcción, imponen restricciones en la cantidad de acristalamiento que se puede emplear en los edificios.

El sobrecalentamiento resultado de ganancias solares en energías renovables puede ser un problema particular en climas más cálidos, la situación se complica por la variación en las condiciones a lo largo del día y el año, lo que puede significar que la ganancia solar puede ser beneficiosa en la mañana y en la noche, o durante el invierno, pero puede ser problemática durante la mitad del día o en el verano.

Se pueden utilizar soluciones de diseño relativamente sencillas, para permitir que el sol de invierno ingrese a un edificio, y dar sombra más alto en verano. También plantar árboles de hoja caduca frente a las ventanas, puede ser efectivo, la cobertura de las hojas en el verano dará sombra frente a la radiación solar, mientras que en el invierno la luz solar puede pasar entre las ramas desnudas.

sombreado y ganancia de calor solar en los edificios

La masa térmica en el interior del edificio se puede usar para nivelar la radiación solar, almacenando las ganancias acumuladas durante la mitad del día y liberándolas lentamente, proporcionando una fuente de calor constante durante las horas más frías del día. Un ejemplo del uso de masa térmica es un muro Trombe, un clásico aprovechamiento de energías renovables.

los coeficientes de sombreado pueden usarse para describir la cantidad de calor solar en energías renovables que pasa a través de un material transparente o translúcido en comparación con la cantidad de calor solar que pasa a través de una lámina de vidrio flotado

Los recubrimientos de baja emisividad en el acristalamiento pueden aumentar la retención de las ganancias solares al aumentar la proporción de radiación infrarroja de onda larga reflejada hacia el interior, efecto que puede mejorar con uso de cortinas o persianas.

En edificios grandes o complejos, la optimización de las ganancias en energías renovables solares puede requerir un gran análisis y puede implicar el uso de técnicas como la dinámica de fluidos computacional para modelar la distribución de calor a través del edificio.

Las chimeneas solares, pueden impulsar el diseño completo del edificio. como estrategia de calefacción y de ventilación del mismo.

sombreado y ganancia de calor solar en los edificios

La ganancia de calor solar se puede reducir mediante:

  • El sombreado horizontal.
  • Limitando el área de las aberturas del edificio.
  • Orientando las aberturas alejadas del camino del sol.
  • Reduciendo la transmitancia solar a través de aberturas, con acristalamiento reflectivo. Esto podría usarse junto con los recubrimientos de baja emisión que reducen la radiación solar de onda larga que se transmite desde el exterior hacia el interior.
  • Purgando las ganancias de calor mediante ventilación.
  • Aislando la envolvente del edificio para evitar transmisión de ganancias solares indirectas.
  • Reduciendo la absorción solar de la envolvente del edificio, reduciendo el albedo, las superficies de color blanco pueden ser eficaces para minimizar la transferencia de calor en los edificios.
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