27 abril 2012

Guía básica para diseñar sistemas de refrigeración pasiva (3ª PARTE)


Ver 2ª PARTE

Usar aparatos sabiamente

Los aparatos de cocina y lavandería, por diseño, producen calor. Sustituyendo por alternativas menos calientes, o planificando su uso en las mañanas más frías o por la noche. Así la carga en la casa puede minimizarse.

En la cocina, debemos usar un horno microondas más pequeño que un gran horno siempre que sea posible es una buena idea durante el verano. También es preferible preparar preferentemente comidas frías en el verano.

Ventilación para extraer y mover el aire

La ventilación natural es la estrategia de enfriamiento pasivo más simple y si tenemos suerte con la casa también la más efectiva. Pero debido a la variabilidad de la velocidad y dirección del viento, puede también ser menos fiable. Sin embargo, la selección cuidadosa de las ventanas y su posicionado puede ayudar a realzar las posibilidades de la ventilación natural de la casa.

Cuando determinemos el tipo de ventana que se usará en la casa, la apariencia será sólo un factor, y debe considerarse el potencial de ventilación e infiltración. La superficie disponible para la ventilación en una ventana puede ir del 45 % en las deslizantes al 90 %.

Para que la ventilación natural tenga éxito, debe haber entrada y salida del aire. En otras palabras, deben abrirse ventanas en la dirección del viento a ambos lados de la casa para promover el aire. Si no hay salida para el aire, la casa llegará a estar presurizada añadiendo aire entrante. Una vez que la casa se presuriza, el viento verá la ventana abierta de la casa como otro obstáculo a ser sobrepasado, antes que una puerta a entrar.

Ventiladores de techo

Todos los ventiladores de la casa permiten usar el aire del exterior por enfriamiento incluso cuando la brisa no está soplando. Los ventiladores de techo quitan el aire caliente del techo y lo sacan a través de las ventanas del ático. Al mismo tiempo, extrae aire de alimentación más frío a través de las ventanas.

Una norma general para dimensionar ventiladores es que el ventilador es capaz de proporcionar entre 0,5 y 1 cambios de aire por minuto. Por ejemplo, consideremos una casa de 2000 ft2 con techos a 8 ft. El volumen de la casa es igual al área de suelo por la altura del techo, o 16.000 ft3. Es por ello que necesitamos un ventilador que proporcione entre 8000 y 16000 ft3 por minuto (CFM). Podemos encontrar valioso elegir un ventilador en la parte superior de este rango.  De esta forma, frecuentemente seremos capaces de operar el ventilador a baja velocidad, por lo que será más silencioso y consumirá menos energía. La instalación de ventiladores también es conveniente, así que el ventilador puede apagarse automáticamente durante la noche.

El ventilador de techo da la percepción de que la temperatura es alrededor de 4 ºC más baja de lo que actualmente es. Si disponemos de aire acondicionado y ventilador podremos subir la temperatura del aire acondicionado entre 2 y 6 ºC.

Para ser más efectivos, los ventiladores deben localizarse en toda la casa. Si se localizan solo en algunas habitaciones en las otras el confort será menor.

Extractores

La cocina y el baño vienen equipados con ventiladores extractores diseñados para extraer aire caliente y húmedo de estas zonas. Su operación apropiada es importante no solamente para confort, sino para prevenir el crecimiento de moho.

Instalar un control de tiempo en el ventilador, así que el ventilador se encenderá después de una ducha o un baño, y lo hará solamente para quitar el exceso de humedad de la habitación, sin tener que depender que nos lo recuerden.

Ventilación de techos y áticos

La ventilación apropiada entre el techo y el aislamiento es importante todo el año. En invierno, ayuda a prevenir la acumulación de humedad que puede dañar el aislamiento y otros materiales del edificio; en verano, reduce las temperaturas del techo y así se ahorran costes de enfriamiento.

La ventilación de los áticos puede hacerse mediante ventilador eléctrico o natural. En general, sin embargo, los ventiladores de ático eléctricos consumen tanta electricidad al operar como el ahorro conseguido en aire acondicionado, y sólo se requieren si no es posible implantar medios pasivos.

Aire acondicionado sólo si es necesario

Después de seguir las técnicas de refrigeración pasiva, en muchas localidades todavía se requerirá aire acondicionado para proporcionar el nivel de confort que buscamos. En una casa diseñada para enfriamiento pasivo, sin embargo, se requerirá aire acondicionado en menor cantidad y menor número de días.

Debemos estar seguros que la unidad de aire acondicionado central está apropiadamente dimensionada para la aplicación. No deben comprarse unidades sobredimensionadas porque actualmente son menos efectivas para hacer las casas confortables. Parte del trabajo del acondicionador de aire es deshumidificar el aire. Para conseguir un nivel de humedad confortable, los propietarios tienden a disminuir el ajuste del termostato, y consumen así más energía que la necesaria y la casa a veces acaba fría.

Debemos estar seguros en los trabajos en los conductos están adecuadamente sellados y aislados.

Si disponemos de ventiladores de techo y se usan con el aire acondicionado podremos subir la temperatura y los costes de aire acondicionado caerán entre un 3 y un 8 %

Tubo enfriador subterráneo

El pozo provenzal, pozo canadiense, tubo enfriador subterráneo, o intercambiador aire-suelo es un intercambiador geotérmico de muy baja energía utilizado para refrescar el aire de ventilación de los edificios en verano. Se llama pozo canadiense cuando sirve para precalentar el aire de ventilación en invierno.

Es un método de ventilación estival y calentamiento invernal muy utilizado en las casas pasivas.

El pozo provenzal consiste en proveer aire fresco para una edificación después de haberlo hecho circular por un conducto subterráneo que, de acuerdo a las condiciones climáticas, lo puede enfriar o calentar utilizando la inercia térmica de la tierra. El aire sirve como conductor térmico mientras que el tubo sirve como intercambiador térmico al mismo tiempo que lleva el aire hasta la construcción.

Principalmente utilizado como sistema de climatización natural, el pozo provenzal puede ser utilizado en invierno para precalentar el aire entrante o para mantener descongelada una habitación.

Se basa en el hecho de que la temperatura subterránea:

  • Es diferente de la temperatura superficial.
  • Su variación puede ser modelada como la suma de dos funciones oscilantes, la primera estacional (verano/invierno) y la segunda diaria (día/noche).
  • La variación de la media anual será menor a una mayor profundidad.
  • Su variación diaria, a menor profundidad, es desfasada en el tiempo respecto a la variación del aire superficial debido a la inercia térmica de la tierra.

Estos hechos también deben de considerar las siguientes condiciones:

  • La profundidad del suelo a partir de la que la temperatura se considera no gélida es de aproximadamente 60 cm en plano en las latitudes francesas metropolitanas.
  • La temperatura media estacional subterránea a partir de los dos metros de profundidad se aproxima a la temperatura de confort (18-26°C) tanto en verano como en invierno.
  • Las variaciones en la temperatura estacional no intervienen a partir de una profundidad de 10/15 metros, la temperatura permanece casi-constante a lo largo de todo el año.


Generalmente el tubo se enterrará a, al menos, 1,5 metros de profundidad para que:
·         Esté protegido contra las heladas.
·         La variación de temperatura diaria sea diferente a la de la temperatura superficial.
·         La temperatura promedio mensual varía de acuerdo a las estaciones.                                                                                                                                                                                                                                                    

Chimenea solar

Otro concepto que ganó popularidad durante los setenta fue la chimenea solar o térmica. Básicamente, la chimenea térmica es como un pequeño colector solar en el techo que conecta al aire en el interior de la casa a través de una apertura en el techo o pared. Ya que el aire en el interior de la chimenea está caliente, se eleva y sale a través de la parte superior de la chimenea, extrayendo aire del interior de la casa para reemplazarlo, que será reemplazado por aire fresco que entra a través de las ventanas abiertas de la casa.

El mayor problema con la chimenea térmica es el tiempo. Lamentablemente, el momento en que la chimenea solar mejor trabaja es el mediodía cuando el sol está brillando. En la mañana más fría y al atardecer, cuando el aire del exterior es deseable, la chimenea no es capaz de producir bastante tiro como para arrastrar el aire más frío.

Refrigeración evaporativa

El concepto de refrigeración evaporativa ha sido conocido e implementado con éxito desde hace siglos. Cuando el vapor de agua se evapora, arrastra calor del aire que pasa por él, produciendo aire frío y húmedo. Es un concepto atractivo en climas áridos, pero menos adecuado en lugares con climas húmedos en verano.

Bibliografía:
  • Sun, Wind and Light, G.Z. Brown
  • Wikipedia

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