La protección solar en viviendas pasivas o Passivhaus es uno de los conceptos básicos que debe ser estudiado minuciosamente antes de acometer un proyecto de estas características, especialmente, si el edificio o vivienda está ubicado en una zona geográfica con clima cálido.
Debemos tener en cuenta, que un edificio Passivhaus construido en una zona geográfica de clima cálido y, que por sus características, estará dotado de elevado aislamiento térmico, deberá tener en cuenta en su diseño los sistemas de protección solar para evitar cualquier problema de confort térmico durante los meses de verano por un exceso de calor.
Por lo tanto es muy importante que un arquitecto Passivhaus estudie de manera pormenorizada este diseño.
Protección solar en viviendas pasivas: ¿Cómo se mueve el sol?
A la hora de realizar un estudio pormenorizado del diseño de la protección solar en viviendas pasivas, debemos tener claro cómo se mueve el sol en el hemisferio norte.
Para el estudio del movimiento del sol, y en nuestro caso para verificar el soleamiento de cada zona del edificio o casa pasiva, se considera que el sol realiza un recorrido por la bóveda celeste siendo nosotros el centro del movimiento.
En el hemisferio norte el sol tiene una trayectoria este-sur-oeste en el que al mediodía se encuentra en el punto más alto.
Movimiento del sol en verano
- En verano el ángulo de inclinación máximo en el norte de la península puede variar aproximadamente desde los 70º en Junio (máxima inclinación) hasta los casi 60º en Abril y Agosto.
- El recorrido del sol en verano es mucho más amplio, envolviendo al edificio, e incidiendo en las fachadas este y oeste.
Movimiento del sol en invierno
- En Diciembre el ángulo de inclinación rondará los 23º. El sol está muy bajo.
- El recorrido del sol no es muy amplio, con incidencia baja sobre las fachadas este y oeste.
A continuación se presenta los esquemas del movimiento del sol en Bilbao como ejemplo explicativo:
Tipos de protecciones solares: fijas y móviles
Una buena protección solar en viviendas pasivas debe cumplir dos objetivos: favorecer la incidencia controlada del sol en invierno y evitar la radiación en verano.
En relación a los criterios de diseño de las protecciones solares vamos a diferenciar entre protecciones fijas y protecciones solares móviles.
Protecciones solares fijas
Son protecciones que no se mueven o eliminan a lo largo del tiempo y además suelen ser protecciones con un bajo coste de mantenimiento. Las principales protecciones fijas para viviendas son:
Lamas
A la hora de elegir como sistema de protección solar en viviendas pasivas elementos alternativos tipo lamas o similar, en fachadas sur, es conveniente que tengan una configuración horizontal para proteger convenientemente de la incidencia solar. Por la misma cuestión si la orientación es oeste o este esta protección deberá de ser eminentemente vertical ya que la incidencia es bastante más baja que al sur.
Parasoles o marquesinas
Reducen las ganancias solares en verano y, consecuentemente, la necesidad de energía para refrigeración. Diseñados y ejecutados correctamente no obstaculizan el sol de invierno, cuando las ganancias solares son beneficiosas y evitan el paso de las radiaciones en verano cuando son perjudiciales.
Las contraventanas exteriores, utilizadas de la misma madera, pueden servir para fines similares.
Aleros
Un elemento sencillo de protección solar en viviendas pasivas o Passivhaus sería el propio alero de la edificación. En este caso y debido a la propia configuración y dimensión del alero generalmente son sistemas que funcionan muy bien en verano impidiendo el paso de la radicación solar incidente sobre las ventanas y dejando que esta radiación incida en invierno.
En este caso haciendo una sencilla sección del edificio a diseñar y reflejando en ángulo de inclinación en cada una de las situaciones podríamos definir con exactitud la dimensión necesaria de alero.
Elementos vegetales (árboles)
Los árboles se pueden convertir en un esencial aliado a la hora de optimizar las ganancias solares de nuestro edificio o vivienda passivhaus. De la misma manera que podemos calcular cualquier elemento de protección podemos incluir en nuestro “repertorio de diseño de casa pasivas” los árboles.
En este caso es importante plantar árboles de hoja caduca con el objetivo de que eviten el paso de los rayos solares en verano y, cuando las hojas se han caído, dejen pasar los rayos solares en invierno.
En general, es vital bloquear los rayos solares antes de que alcancen el interior del edificio o vivienda (frente a protecciones interiores como cortinas o similar) ya que una vez han atravesado los vidrios y transferido el calor al interior del edificio es muy difícil disipar el calor.
Estas protecciones pueden dimensionarse de muchas maneras mediante el uso de cálculos numéricos, modelos a escala y simulaciones informáticas.
Si bien este tipo de protecciones nos protegen de las radiaciones solares durante el día también tenemos que tener en cuenta que nos impide que la radiación de calor, que se va acumulando durante el día, se disipe al exterior.
Protecciones solares móviles
Las protecciones solares móviles tienen la gran ventaja de poder adaptarse a las condiciones estacionales. Por ejemplo en invierno podemos “desactivar” la protección solar y beneficiarnos de una radiación solar libre.
Estas protecciones móviles permiten al edificio Passivhaus “reaccionar” a los cambios climáticos y a la posición solar. Estos sistemas evitan que el sombreado sea excesivo o escaso, ya que en todo momento se obtiene el ángulo de sombreado óptimo.
De esta manera se optimiza el flujo de calor y luz a través de la fachada, reduciendo los costes de explotación del edificio.
En este caso, las opciones de protección solar móvil para edificios passivhaus es tan amplia como la imaginación del diseñador passivhaus. Podemos contar elementos como persianas que podamos moverlas manualmente o incluso persianas motorizadas de manera automática.
Hoy en día existe en el mercado una serie de productos tipo persianas que están adaptadas para optimizar la iluminación de los espacios interiores. Son soluciones que se utilizan sobre todo en terciario. En este tipo de casos la sección de las lamas de la persiana nos da una óptima protección en verano y deja pasar la radiación solar y la luz en invierno.
Hay que tener en cuenta, que en el sector terciario, una excesiva protección solar puede tener un efecto negativo en los balances totales porque con una alta protección solar puede subir la necesidad de iluminación y por lo tanto más consumo eléctrico y más cargas de calor internas durante el verano que se deben disipar con medidas activas probablemente como aire acondicionado.
Cálculo de la protección solar: el valor Fc
A nivel técnico existen valores de comprobación de los materiales para valorar la protección solar. Este valor denominado Fc define el grado de protección de un material y por lo tanto el nivel de radicación que deja pasar a través de él.
Como ejemplo el valor Fc sin protección solar sería 1 (pasa toda la radiación solar) y el de una persiana enrollable sería aproximadamente de 0,30. En este caso la experiencia nos dice que hay que tener en cuenta que la mayoría de fabricantes no aportan sus valores Fc y los que lo aportan , generalmente, aportan datos bastante optimistas, por lo que un diseñador Passivhaus debería de tenerlo en cuenta en el cálculo global y modificar algo ese valor (coeficiente de seguridad) haciendo que teóricamente ese material tenga un valor más alto, con el objetivo de no incurrir en un sobrecalentamiento de la estancia a calcular.