No, no es cierto que con unas velas y una maceta al revés se pueda tener calefacción gratis. Éstos y otros muchos bulos circulan por internet sin que la gente deba darles demasiada importancia.
Pero sí hay un hecho claro, el sol calienta, está ahí y hay muchas formas de aprovecharlo. Una de las opciones que analizaremos hoy es la construcción de un muro llamado TROMBE para aprovechar este calor para calentar de forma gratuita nuestra vivienda.
ANTECEDENTES
La rehabilitación de edificios existentes es una oportunidad para hacerlos eficientes desde el punto de vista energético. Se pueden incorporar fácilmente estrategias solares pasivas, como el MURO TROMBE, usando los muros de fábrica como acumuladores de calor.
Los sistemas solares pasivos se utilizan principalmente para captar y acumular el calor proveniente de la energía solar. Se los llama pasivos ya que no se utilizan otros dispositivos electromecánicos (bombas recirculadoras, ventiladores, etc) para aprovechar el calor.
El muro Trombe es un sistema de calentamiento solar pasivo indirecto, Edward Morse patentó el diseño en 1881 pero este fue ignorado hasta 1964. En los años 1960 el diseño fue popularizado por las construcciones que usaban los principios de las casas solares pasivas en Font-Romeu, Odeillo (Francia), por el ingeniero Felix Trombe y el arquitecto Jacques Michel.
Un muro Trombe o Trombe-Michel, es un muro o pared orientado hacia el sol, al sur en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur. Está construida con materiales que puedan acumular calor bajo el efecto de masa térmica, combinado con un espacio de aire y una lámina de vidrio. Dibujo: Patente de Muro Trombe de 1881 por E.S.Morse.
FUNCIONAMIENTO
El MURO TROMBE trabaja básicamente absorbiendo radiación solar en la cara exterior y transfiriendo este calor a través de la pared por conducción. Es posible añadir orificios de ventilación en la pared para distribuir el calor dentro de una habitación, durante las horas de luz.
Consiste básicamente de una pared gruesa entre unos 20 y 40 centímetros (elemento confinador o pared de masa), y enfrente un vidrio (cristal) solo o doble. El vidrio se coloca entre unos 20 a 150 cm de la pared para generar un espacio pequeño o cámara de aire, en la cual no se pueda producir efectos conductivos. Es preferible pintar o colocar una lámina oscura o negra en el muro para facilitar la captación de calor en el mismo, absorbiendo la luz solar, y disminuyendo la reflexión. Por lo general las paredes son de elementos de baja difusividad térmica para que exista un almacenamiento rentable de energía durante el día, y en la noche mediante un proceso lento ésta sea transmitida al interior de la casa o de la vivienda.
Imágenes: Sección de la vivienda Trombe en Odeillo, Francia.: “Libro de la energía solar pasiva”, Mazria Y Muro colector (Fuente: Arq. Bioclimática, Izard/Guyot.
DIMENSIONADO
El criterio básico para dimensionar un muro de Trombe en una vivienda es que éste transmita a lo largo del día suficiente energía térmica (calor). Esto supone que la energía trasmitida por el muro debe ser suficiente para mantener una temperatura media en el interior de 18°C a 24°C durante 24 horas. A partir de este criterio se puede establecer proporciones necesarias por unidad de superficie útil.
La profundidad de un espacio que puede ser calentado de forma efectiva por radiación y convección natural a partir de una pared vertical cálida es de aproximadamente dos veces la altura de la pared.
El muro Trombe solamente puede calentar ESTANCIAS CONTIGUAS A LA PARED ACUMULADORA. Dado que la temperatura del aire en las habitaciones calentado por las paredes de masa de almacenamiento térmico, es menor durante el día que en las salas que disfrutan de Ganancia Directa, no es recomendable la transferencia de calor por convección desde la estancia contigua al muro Trombe hacia otras habitaciones.
Es importante evaluar el tipo y colocación de las VENTANAS DE LA CASA, ya que estas contribuyen al mantenimiento de la temperatura interior. Se sugiere que las ventanas ubicadas en la orientación norte sean reducidas para evitar las grandes pérdidas energéticas.
ENVOLVENTE TÉRMICA del edificio
Así como es importante el muro, es decir el elemento que almacena la energía, es importante que la energía almacenada no se pierda a través del resto de cerramientos de la vivienda la norma de referencia es utilizar condiciones de aislamiento en cumplimiento del CTE DB HE 1.
COLOR DE LA SUPERFICIE
Cuanto mayor sea la absorción de energía en la cara exterior del muro mayor será la transmisión de calor hacia el interior. Una pared negra tiene una absorción del 95% frente a un 85% de rendimiento del azul oscuro, por lo que preferiremos la primera opción a otras.
COMPONENTES
Los principales elementos que componen el Muro Trombe son los siguientes: el muro (espesor, material y número y dimensiones de sus orificios), la superficie de vidrio, y el espesor de la cámara de aire.
La arquitectura bioclimática se basa en un estudio riguroso de las condiciones climáticas del entorno, por lo que no se pueden hacer cálculos generales. Como regla de predimensionado básica, se indica que la proporción de vidrio (invernadero) con respecto a la superficie habitable que se pretende calefactar debe oscilar entre ½ en climas fríos hasta ¼ en climas templados.
Con un dimensionado adecuado se puede conseguir una vivienda confortable con un muy bajo consumo energético de calefacción, pero hay que tener en cuenta los condicionantes y preexistencias (vivienda a reformar, sombras de otros edificios o árboles, etc).
A modo de ejemplo, para una vivienda en la Sierra Norte de Madrid se podría decir que un muro de hormigón pintado de negro y orientado al sur, necesitaría unos 25 cm de espesor para ajustar el desfase térmico a la media de las horas de soleamiento en invierno. La superficie de vidrio sería del orden de 0.50 m2 por cada m2 de superficie a calefactar. Los orificios en el muro deberían ser de unos 100 cm2 por cada m2 de muro, y el espesor de la cámara de aire debe ser de unos 9-10 cm.
Si se prevé que el RECALENTAMIENTO EN VERANO sea un problema (en verano el sol se convierte en un enemigo del que hay que protegerse), deben incluirse respiraderos exteriores. En el caso de que no se hayan previsto perforaciones en la pared de masa, se deben incluir ventilaciones en el vidrio, tanto en la parte superior como en la inferior, para evitar que la masa térmica se caliente demasiado.
También es muy conveniente prever un voladizo en función de la altura de nuestro muro para evitar un calentamiento excesivo, aprovechando que el sol “va más alto” en verano que en invierno.
El muro Trombe se puede utilizar en combinación con ventanas con el objetivo de no perder la capacidad de iluminación y ventilación de la fachada sur. Es posible practicar distintos tipos de huecos sobre el muro.
MURO TROMBE Y VENTANAS
El primer tipo mostrado en la figura, con acristalamiento pero sin apertura, permite la iluminación. El segundo tipo, con ventana, es menos eficiente en cuanto a la acumulación de calor al reducir la superficie de captación al antepecho en el hueco, pero a cambio permite tener ganancias directas, además de ventilación e iluminación.
El diseño de espacios combinando ventanas y los muros Trombe en el mismo edificio, permite un aprovechamiento solar para calefactar de forma rápida en las mañanas aprovechando las ganancias directas, y la obtención de calor durante la noche gracias a la acumulación en masas térmicas de los sistemas de ganancia.
La efectividad del sistema puede ser regulada a través del control en las ventilaciones. Su funcionamiento se basa en la diferencia de densidad del aire caliente y el aire frío, que provoca corrientes en una u otra dirección dependiendo de las trampillas que estén abiertas. Estas corrientes de aire caliente o templado calientan o refrescan introduciendo o extrayendo el aire caliente del edificio o las habitaciones donde se instale, pero requiere la participación activa del ocupante, algo de lo que no siempre podemos ocuparnos.
POSIBILIDADES DE FUNCIONAMIENTO DE UN MURO TROMBE VENTILADO
De todos los sistemas pasivos, el muro Trombe es el que exige menos esfuerzo para operar y es recomendable para espacios que tengan uso durante el día y la noche, siendo apropiada para los edificios residenciales. Ya que proporciona la mayor parte de su calor al espacio durante la tarde y noche, y es ideal para su uso en zonas de residencia y dormitorios.
También son apropiados, en climas que se caracterizan por diferencias de temperatura marcadas entre el día y la noche, como en la Sierra Norte de Madrid, para proporcionar calor suplementario (reducción de la demanda de calefacción) en zonas habitables, o como sustituto de la calefacción en espacios con requerimientos térmicos no elevados, tales como zonas de circulación, depósitos, almacenes, etc.
Finalmente y a modo de RESUMEN , se indican las principales VENTAJAS:
- Bajo coste. Se puede fabricar con materiales (albañilería, hormigón) que son relativamente asequibles, y a la vez que se realiza la rehabilitación/construcción, teniéndolo en cuenta durante el diseño de la actuación.
- Relativamente fácil de incorporar en la construcción de la estructura como un muro de carga, interno o externo.
- No tiene partes móviles, poco mantenimiento y no se requiere combustible. Puede reducir la factura de calefacción en gran proporción. No contamina el ambiente.
- Confort térmico. Irradia en el infrarrojo, que es más penetrante y agradable que los tradicionales sistemas de calefacción de aire..
INCONVENIENTES:
- Es necesario un muro ciego en la fachada sur del edificio, por lo que se hipoteca tanto la entrada de luz como las posibles vistas que pudiera tener esa estancia, aunque es posible hacerlo compatible con huecos abiertos en esa orientación sur.
- En un clima templado como el de algunas zonas climáticas de España, caracterizado por inviernos suaves y veranos calurosos, los problemas de sobrecalentamiento en verano pueden superar los beneficios en invierno, si no se ha previsto qué pasará con nuestro muro en verano. Utilizar protecciones solares puede prevenir este problema.
- Sólo se puede utilizar para calentar la zona sur de las habitaciones en las que está incluido. Incluso en esas salas la calefacción eficaz se considera sólo a una profundidad de aproximadamente una vez y media la altura del muro, y no funciona en los días nublados o con lluvia, por lo que es muy recomendable prever otro sistema de calefacción como la biomasa, y utilizar el muro como aporte adicional.
En conclusión y como técnico, soy de la opinión que estas estrategias solares pasivas deben ir siempre acompañadas con otras medidas, que surjan de la revisión Global de la Eficiencia Energética de la Vivienda o inmueble objeto de estudio, como la sustitución de huecos existentes, reforzar el aislamiento, etc.
BIBLIOGRAFÍA
-“Development an optimization of Trombe’s solar wall”. J.G.B. Lee. Luxembourg: Commission of the European Communities. Directorate-General for Research, Science an Education. 1980.
-“Bases para el diseño solar pasivo”. Equipo de investigación de ahorro de energía en el edificio. IETCC (CSIC).
-“La energía solar en la edificación. Aplicaciones para el agua caliente y la calefacción” Guillermo Yañez. Ministerio de la Vivienda, Servicio central de publicaciones. 1976.
-“Arquitectura bioclimática”. Jean-Louis Izard, Alain Guyot. Tecnología y Arquitectura, Ed G. Gili. Barcelona 1980.
-“El libro de la energía solar pasiva”. Edward Mazria. Tecnología y Arquitectura, Ed G. Gili. México 1983.
-“La Edificación Solar”. Mercedes Ortiz García. Editorial Aranzadi, S.A. 2006.
-“Edificación Solar Biológica”, Pierre Robert Sabady. Ediciones CEAC. 1983.
Santiago Durán García
Arquitecto Técnico (UPM)
MDI Máster En Dirección Inmobiliaria (UPM)
EEM Gestor Energético Europeo (UPM European Energy Manager)
T/f 918.433.646 M. 618.519.717
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