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Energía Solar y Arquitectura
Elvis F. Mendieta Melchor
Palabras Clave: Arquitectura, Geometría solar, Bioclimática, Cálculo térmico y Clima, .
Resumen
Recientemente la crisis energética que se avecina ha obligado a buscar fuentes de energía alternativa, esto para satisfacer las necesidades lumínicas y calóricas del hombre, enfocándose a la fuente de energía más grande con la que contamos:el sol, que ha tratado de usar de diversas maneras, en forma pasiva o implementando tecnologías para transformarla.
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Toda la energía viene del sol
Las energías de que disponemos en nuestro planeta, exceptuando quizá la energía nuclear de fisión, provienen del astro Rey. De esta manera la energía hidráulica, la eólica, la de las mareas, los compuestos, labiomasa, las energías fósiles y la geotérmica, entre otras, todas provienen del Sol. Éste calienta el aire de la tierra para hacerlo ascender. Así se crean las corrientes de aire y viento. 6·10^21 J de energía se producen en un año. El sol produce energía calorífica y luminosa que las plantas utilizan para sintetizar sus minerales y realizar el proceso de fotosíntesis. Esas plantas crecen y puedenquemarse para obtener calor, o bien, quedar cubiertas de lodo, para experimentar durante siglos transformaciones metamórficas que las conviertan en carbón o, gracias a las bacterias, en gas y petróleo. Los combustibles fósiles podrían darnos unos 3·10^22 J. Al igual que con el viento, el Sol calienta el mar y da lugar a gradientes térmicos de 6·10^18 J al año. Al calentar el mar, el Sol evapora el aguapara transformarla en vapor de agua, nubes, lluvia y ríos, es decir, en energía mecánica o hidráulica en 35·10^28 J al año, de los cuales menos del 50% son aprovechables a lo largo del año. Asimismo, la energía química de pilas y demás productos; la biomasa, los residuos vegetales y los animales, quemados, darían 3·10^21 J. Las mareas, resultado de la atracción que ejercen el sol y la luna sobrela tierra y el mar, ofrecen 10^18 J al año. Podríamos seguir con más ejemplos, pero lo que queda claro es que el sol es la base de la vida en nuestro planeta; que nos envía mucha energía, y que es lógico intentar su utilización de algún modo. En los siguientes apartados describiremos cómo.
¿Qué es la energía solar?
La energía solar es la potencia radiante producida por el Sol, como resultado dereacciones nucleares de fusión, que llegan a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía. Estos son llamados fotones, que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres.
La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es de unas 2cal/min/cm2. El Sol, en concreto la radiación solar interceptada por la tierra en su desplazamiento a su alrededor, constituye la principal fuente de energía renovable a nuestro alcance. Nuestro planeta recibe del Sol la asombrosa cantidad de energía anual de 5,4 x 10^24 J, una cifra que representa 4.500 veces el consumo mundial de energía. Aunque es muy abundante el aprovechamiento de la radiación solar,ésta está condicionada por tres aspectos: la intensidad de radiación solar recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está sometida y las condiciones climatológicas de cada emplazamiento.
En general la radiación solar hace referencia a los valores de irradiación global, es decir, la unidad de energía recibida por unidad de superficie en un tiempo determinado. Estos valoresnormalmente hacen referencia a la energía que proviene directamente del disco solar (radiación directa) y la energía que, difundida por la atmósfera, puede llegar al 100% de la global.
La radiación solar es una forma de energía de baja concentración. Fuera de la atmósfera, la intensidad de radiación oscila entre 1.300 y 1.400 W/m^2. Las pérdidas en la atmósfera, por absorción, reflexión y...