Las ventanas y el efecto invernadero
¿Que
es el efecto invernadero?
El efecto invernadero se fundamenta en una propiedad que
poseen los vidrios y los plásticos transparentes de dejarse atravesar por la
radiación de longitud de onda corta y que impide que sean atravesados por la
longitud de onda larga.
Cuando la radiación solar (compuesta por longitudes de onda
corta) incide sobre una ventana atraviesa el vidrio con facilidad, pero al
incidir sobre los materiales del interior del ambiente estos se calientan, y
generan radiación de onda larga, que no puede atravesar el vidrio, por lo tanto
queda atrapada en el interior del ambiente. Este fenómeno se repite mientras
exista radiación solar incidiendo sobre la ventana aumentando, por lo tanto, la
temperatura en el interior del ambiente.
¿Que
temperatura se puede llegar a obtener?
Según la orientación, la época del año y la latitud
(distancia al Ecuador) del emplazamiento, este aumento de temperatura puede
llegar a ser de hasta aproximadamente 10°C por encima de la temperatura
exterior. Esto quiere decir que si en el exterior se registran 10°C (típico de
los mediodías de invierno con sol) en el interior se pueden registrar 18-20°C,
una temperatura totalmente confortable obtenida a partir de un recurso gratuito.
¿Pero
que sucede cuando esta nublado?
Durante
los días que el sol esta oculto tras las nubes el efecto invernadero sigue
produciéndose, con la salvedad que la cantidad de radiación solar recibida
resulta mucho menor (y consecuentemente la temperatura interior también) debido
a que la capa de nubes produce un efecto de atenuación en esta. En días como
estos, la temperatura interior obtenida puede resultar de alrededor de un par de
grados por encima de la exterior, que al estar oculto el sol también puede ser
menor a la de un día soleado.
¿Y
durante las noches de invierno?
El
vidrio simple posee un coeficiente de pérdidas energéticas 3 veces superior a
un muro de ladrillo común de 30 cm de espesor, por lo tanto a igualdad de
superficies, y por cada grado de diferencia de temperatura entre el interior y
el exterior, el vidrio perderá tres veces mas energía que este. Si realizamos
un balance energético en una ventana durante un día de invierno, veremos que
cuando el sol incide sobre la ventana la cantidad de energía que ingresa más
la obtenida por efecto invernadero, es superior a la que se pierde por transmisión,
pero cuando el sol se comienza a ocultar este balance comienza a resultar
negativo. En efecto, ya no hay ingreso de radiación por que el sol se ocultó,
y como la temperatura exterior disminuyó, más rápidamente que la interior, la
cantidad de energía que se pierde por transmisión resulta mucho mayor. Llego
el momento entonces de colocarle a la ventana una aislación adicional que
limite las perdidas al exterior, que se logra cerrando postigos o cortinas de
enrollar y corriendo cortinas interiores, acciones que en su conjunto pueden
lograr que las perdidas al exterior a través de la ventana se reduzcan
alrededor de un 50%. Esto mismo sucede en una ventana que no reciba sol durante
el día, por eso resulta importante un buena orientación hacia el sol, y en
caso de no poder lograrse esta, disminuir la superficie vidriada para limitar
las perdidas. Otra solución posible es aumentar la cantidad de vidrios en la
ventana (doble o triple vidriado hermético) pero, si bien se reducen las
perdidas por transmisión, también se reducen las ganancias por radiación.
En
invierno resulta maravilloso, ¿pero en verano que sucede, voy a tener 10°C más
que en el exterior?
Durante el verano la naturaleza nos ayuda. En esta época
la trayectoria del sol es mas alta, por lo tanto el ángulo de incidencia sobre
una ventana es mayor, y como la cantidad de radiación que puede atravesarlo es
inversamente proporcional a aquel, la cantidad de radiación que puede atravesar
el vidrio resulta menor que en invierno, a pesar que la radiación solar en esta
época resulta mucho mayor. Además, al tener una trayectoria alta, el solo
hecho que la ventana se encuentre ubicada al filo interior del muro puede
resultar suficiente para que se encuentre protegida de la incidencia de la
radiación solar directa, y en caso de resultar insuficiente, un pequeño alero
puede resolver el inconveniente, dando como resultado que esta ventana no reciba
sol directo durante el día con lo cual el problema esta resuelto.
Bien,
pero si la cantidad de radiación solar que atraviesa el vidrio es proporcional
al ángulo de incidencia, ¿que sucede con las abertura vidriadas que se
encuentran en el techo (claraboyas o lucernarios)?
En verano este es un problema muy serio debido
justamente al ángulo de incidencia. Si bien este resulta mayor en las
superficies verticales, cuanto mas cerca del Ecuador nos encontremos, menor será
el ángulo de incidencia sobre superficies horizontales (pudiendo llegar a cero
al mediodía, situación completamente ideal en cuanto a radiación solar
incidente se refiere) por lo tanto la cantidad de radiación que puede atravesar
estos elementos será de suma importancia, convirtiéndose virtualmente en una
estufa encendida, con 25-28°C de temperatura ambiente.
¿Pero yo quiero tener una claraboya en mi
proyecto, tiene solución este inconveniente?
Las soluciones posibles son tres: La primera y la más drástica
es eliminar el elemento y así evitar el problema. La segunda consiste en diseñar
un sistema de sombreado acompañado por un sistema de ventilación que permita
evacuar el exceso de aire sobrecalentado, pudiendo llegar incluso a la apertura
total de la claraboya durante el verano (siempre es mejor tener temperatura
ambiente, que 10°C más que esta) Y por último, compensar este aumento de
temperatura, aumentando la capacidad del equipo de acondicionamiento de aire,
con el consiguiente aumento del consumo energético. En esta última solución
se debe tener en cuenta que, si bien se puede llegar a compensar el aumento de
la temperatura del aire, resulta difícil controlar el aumento de la temperatura
y el deterioro de los objetos que se hallen bajo la influencia de la radiación
solar directa, controlable únicamente mediante sombreado.
En cada caso particular se deberán analizar los pro y los contra de diseñar
estos elementos poniendo en la balanza, tecnología disponible, costos de
mantenimiento y condicionantes de diseño.
Autor: Arq° José Reyes
Extraído de: http://www.arquisolar.com.ar/