Los sistemas de ganancias directas son aquellos que permiten el ingreso de la radiación solar, mediante superficies acristaladas, a los espacios habitables o a espacios que se usan de manera esporádica pero que guardan una estrecha relación con los primeros. Aunque las variaciones son numerosas, podemos definir tres tipos principales de sistemas de ganancias directas: ganancias a través de ventanas, invernaderos adosados y atrios.

Ganancias a través de ventanas acristaladas

El sistema de ganancias directas a través de ventanas es el más simples de todos, y generalmente el más económico. La estrategia es sencilla: generar aberturas acristaladas en los espacios habitables del edificio, dispuestas de tal manera que tengan la máxima captación posible de radiación solar durante el invierno y la mínima durante el verano.

Generalmente la orientación ideal es hacia el ecuador, es decir, hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur. Las variaciones de los recorridos aparentes del sol a lo largo del año provocan que las fachadas con esa orientación reciban radiación solar con más intensidad durante el periodo frío que durante el cálido. Además en este último periodo, al incidir el sol en forma más vertical, resulta relativamente fácil proteger las ventanas de la radiación solar mediante aleros y dispositivos de sombreado similares. La orientación polar (hacia el norte en el hemisferio norte, hacia el sur en el hemisferio sur) no suele presentar problemas relacionados con el sobrecalentamiento en verano, pero es poco útil en términos de captación solar en invierno. Las orientaciones este y oeste, por otro lado, suelen ser las más problemáticas debido a que presentan ganancias excesivas en verano y escasas en invierno.

La disposición de los espacios habitables, y su orientación respecto al sol, cobra una gran importancia durante las primeras etapas del proyecto arquitectónico. Cuando no se toman las decisiones iniciales correctas, lograr una adecuada relación del edificio con el sol se hace una tarea difícil, y obviamente mucho más costosa.

Por otro lado, es importante tomar en cuenta que en muchos proyectos la orientación ideal no es posible debido a otros factores (la traza urbana, por ejemplo) o si lo es resulta poco factible aprovechar las ganancias solares directas (por ejemplo cuando el predio es pequeño y/o tiene obstrucciones en el entorno). En esos casos es posible explorar configuraciones de fachada especiales, aberturas sobre la cubierta y, en casos extremos, optar por sistemas de ganancias solares indirectas o aisladas.

Ahora bien, dadas las condiciones de orientación señaladas en los párrafos anteriores, y otros factores que explicaremos más adelante, ¿porqué es tan eficiente y como funciona el sistema de ganancias directas a través de ventanas? El fenómeno básico involucrado es el llamado efecto invernadero, el cual podemos describir a partir de la siguiente secuencia de eventos:

• La radiación solar de onda corta, que representa su rango de energía más potente, atraviesa sin dificultad las superficies de vidrio (cuanto más claro mejor).
• Al ingresar al espacio, la radiación solar de onda corta incide sobre las superficies de los elementos constructivos, como suelos y muros.
• Los elementos constructivos absorben buena parte de la radiación solar de onda corta y, al calentarse, reemiten al espacio energía radiante de onda larga.
• La radiación de onda larga no atraviesa con facilidad las superficies vidriadas, por lo que tiende a quedar “atrapada” dentro del espacio.
• La transmisión de calor entre las superficies y el aire interior, por medio de mecanismos convectivos, termina por completar el cuadro que explica el calentamiento gradual del espacio (en ocasiones incluso generando sobrecalentamiento).

Además de la orientación, existen varios factores que tienen un impacto importante en la eficiencia de los sistemas de calefacción solar mediante ganancias directas:

Proporción de las aberturas

Es importante que las aberturas tengan las dimensiones adecuadas para captar suficiente radiación solar en relación con el tamaño de los espacios habitables. Sin embargo también se debe considerar que las aberturas acristaladas demasiado grandes pueden propiciar pérdidas significativas de calor en los periodos sin soleamiento. En términos generales podemos establecer una proporción adecuada de las aberturas sobre la fachada orientada al ecuador en el orden de 30 al 60%. Proporciones más pequeñas dificultan la captación de la radiación necesaria, mientras que proporciones más grandes suelen obligar a tomar medidas adicionales para evitar las pérdidas de calor.

Claridad y limpieza de las superficies acristaladas

Si las superficies acristaladas no son de vidrio claro, presentan divisiones excesivas, se encuentran sucias o se les añade cortinas, por citar algunos factores negativos, la eficiencia del sistema puede disminuir drásticamente. Esto es simplemente porqué todos esos elementos interfieren en la captación de la radiación solar y reducen su ingreso al espacio.

Características térmicas y superficiales de los cerramientos (interiores)

Aun cuando se tengan cantidades importantes de radiación solar, su aprovechamiento se puede ver disminuido si los cerramientos sobre los que incide (suelos y muros, principalmente) no tienen las características térmicas y superficiales adecuadas. Dos de las características más importantes son las siguientes:

Para ver el resto del contenido de este Tópico debes estar registrado e ingresar a Sol-arq. Si aun no te has registrado puedes hacerlo ahora de manera totalmente gratuita.