Autor | M. Martínez Euklidiadas

¿Podría la calefacción solar pasiva y, en general, el diseño solar pasivo, ayudar a las ciudades? La actual crisis energética y crisis climática hace que algunos sistemas basados en el consumo continuo de energía deban ser replanteados, orientando la arquitectura a sistemas más eficientes con menor dependencia de combustibles fósiles e incluso de energía eléctrica. La calefacción solar pasiva es una de estas ideas necesarias.

¿Qué es la calefacción solar pasiva?

La calefacción solar pasiva es un tipo de sistema de climatización y calefacción que no requiere energía eléctrica o combustión para funcionar. Toda la energía la toma de la irradiancia del Sol, mediante diferentes mecanismos en función de qué tipo sea.

Esta calefacción solar pasiva se enmarca dentro del concepto de diseño solar pasivo, mucho más amplio, que persigue reducir la dependencia del aporte energético de los sistemas activos de refrigeración, calefacción o iluminación. No existe una sola forma de calefacción solar pasiva, y a menudo se combinan varias. Veamos algunas.

Muros o suelos con alta masa térmica

Desde hace milenios, las ciudades y comunidades humanas han usado las propiedades de los materiales para ‘climatizar’ (un poco) sus viviendas. Es el caso de muros gruesos allí donde hace frío durante todo el día o por la noche. Los muros gruesos tienen mucha masa térmica, esto es, la capacidad de almacenar calor en su interior. Lo opuesto al aislamiento.

Pensemos en las primeras ciudades, como Uruk en el actual Irak en el 3000 a.e.c. Días cálidos daban lugar a noches frescas, a menudo frías. Con sus anchos muros, las viviendas de Uruk absorbían el calor durante el día y lo liberaban lentamente al interior durante la noche, de forma no muy diferente a como lo hacen los muros de troncos.

Dos materiales con alta masa térmica. El primero calienta durante las noches frías y exige ventanas y puertas abiertas que liberen el calor del día, el segundo ayuda a calentar durante todo el día y suele acompañarse de puertas gruesas y dobles ventanas.

Muro trombe, un pequeño efecto invernadero

El muro trombe es una solución de diseño que atrapa el calor mediante el uso de una cristalera y un muro oscuro de alta masa térmica. El invento consiste en rediseñar la fachada que da al Sol (sur en el hemisferio norte; norte en el hemisferio sur), recubriendo de cristal un muro. Abajo puede verse su mecánica durante el día y la noche.

De día, el cristal deja pasar la irradiancia del Sol, que se almacena dentro del muro. El cristal actúa para convertir ese pequeño espacio en un efecto invernadero: si el muro libera calor, el cristal actúa como reflector, evitando que este radie hacia afuera. De noche, el muro irradia su temperatura hacia el interior de la vivienda. Si se ha calculado bien la masa térmica de este, esa irradiancia térmica se empieza a notar cuando baja la temperatura exterior.

Radiadores de agua calentados con paneles térmicos

Una solución que exige algo más de técnica es la calefacción ‘convencional’ con radiadores metálicos que contienen agua caliente, pero en lugar de calentar el agua con la combustión o mediante resistencias eléctricas, se toma la energía directamente del Sol. Formalmente, este sistema no es 100 % pasivo porque usa una bomba, pero su consumo es casi nulo.

Grandes ventajas de la calefacción solar pasiva

La calefacción solar pasiva es sin duda una de las mejores inversiones cuando se persigue cortar lazos con cualquier tipo de combustible fósil, al no depender de ellos para calentar la vivienda directamente (gas natural, leña) o indirectamente (electricidad). Su contribución a la crisis climática es limitada y puntual (huella de los materiales), pero no contribuye a largo plazo a aumentar la deuda climática.

Eso implica una reducción notable de las facturas energéticas. Imagina por un instante poder prescindir del 100 % de la factura para calentar (o enfriar, aunque aquí no se hayan visto esas últimas técnicas) la vivienda. Se trata de una inversión de rápida amortización. Además, su mantenimiento es bastante bajo o prácticamente nulo.

Como fuente renovable, el Sol es un recurso inagotable. Su combustión de hidrógeno durará más que la civilización humana, por lo que la demanda puede aumentar si hay suficiente área expuesta. Y, si está bien calculado el sistema, el confort en el interior de la vivienda será elevado.

Algunas desventajas de la calefacción solar pasiva

Sin embargo, y pese a sus ventajas, lo cierto es que este tipo de sistemas tienen sus inconvenientes. El muro trombe, por ejemplo, evita el paso de la luz solar al interior de la vivienda. Y lo mismo suele ocurrir en muros con alta inercia térmica, que tienen ventanas pequeñas. Si no se quieren usar climatización activa, se ha de aumentar notablemente el aislamiento para tener ventanas amplias. Es por eso que a menudo se usan sistemas mixtos: alta inercia térmica (del suelo, que se calienta durante el día con el Sol) junto a radiadores con paneles térmicos.

A diferencia de la calefacción activa, a demanda en función de la época del año o la hora del día, la calefacción pasiva rara vez es regulable. Eso hace que el confort se resienta. En verano habrá que complementar con ventiladores o incluso algo (pero poco) aire acondicionado; y en invierno quizá sea necesario usar algo (también poco) sistemas de calefacción activos. Además, estos sistemas son muy vulnerables al clima. Si una semana hay tormentas que bloquean la luz del Sol, la casa estará helada.

No cabe duda de que los sistemas pasivos tendrán un futuro brillante bajo la luz del Sol y, sin ser la panacea, nos ayudarán a reducir la dependencia energética de los entornos urbanizados. Al igual que el uso de vegetación urbana o la densificación urbana, son herramientas imprescindibles pero no suficientes, que han de usarse combinadas con otras técnicas.

Imágenes | Med Badr Chemmaoui, Ant Rozetsky, Meritt Thomas, Ece Alan, Ece Alan, NAVFAC, Bernard Hermant