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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Sistemas solares pasivos. Ventana. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía La eficacia de cualquier sistema pasivo depende del tipo de ventana. El vidrio u otros materiales transparentes transmiten ondas cortas y bloquean las ondas largas de radiación térmica en interiores. Las ventanas regulan el flujo de energía de dos maneras principales: en invierno, proporcionan calor a la casa al permitir que la energía solar entre al edificio, lo que hace que la temperatura del aire interior supere la temperatura exterior; En verano, ayudan a enfriar el edificio al reducir la penetración solar mediante una buena ubicación de las ventanas y sombreado, así como el uso de ventilación para enfriar la casa.
Si utilizamos calor solar, es necesario asegurarse de que penetre en la habitación exactamente en el momento en que es más útil. Como regla general, en invierno, los rayos del sol deben entrar en la habitación entre las 9.00 y las 15.00 horas. Es deseable que prácticamente no haya obstáculos en su camino. Entonces, los árboles en el sitio pueden dar sombra a las habitaciones de la casa. Esto debe tenerse en cuenta durante la construcción. Puedes planificar una casa con ventanas que den a cualquier lado. Al mismo tiempo, el edificio tendrá un bajo consumo energético. Al diseñar, el marco del edificio, es decir, las paredes, el piso y el techo, es más importante que la ubicación de las particiones internas. Si desea que la ventana mire hacia el oeste, debe sombrearla correctamente y elegir el tamaño adecuado. El vidrio transmite ondas de radiación solar en el rango de 0,4 a 2,5 micrones. Como resultado de la absorción de luz por objetos opacos ubicados en el interior y su posterior reemisión, su longitud de onda aumenta a 11 µm. El vidrio es una barrera impenetrable para las ondas electromagnéticas de esta longitud. La luz que entra en la habitación queda atrapada. La cantidad de luz que penetra el vidrio depende del ángulo de incidencia. El ángulo de incidencia óptimo es 90°. Si la luz del sol incide sobre el vidrio en un ángulo de 30° o menos, se refleja la mayor parte de la luz solar.
Espectro de radiación solar y transferencia de calor. Para elegir el acristalamiento adecuado, es necesario comprender la luz y la calidez. El espectro de la luz solar que llega a la Tierra está formado por ondas de diferentes longitudes. Los diferentes cristales transmiten, absorben y reflejan la radiación solar de diferentes maneras. Por ejemplo, reducir el deslumbramiento (mediante reflejos o sombras) es beneficioso en el lugar de trabajo. Al dejar entrar la luz del día, se puede ahorrar la energía necesaria para la iluminación artificial. Los rayos infrarrojos se consideran los más beneficiosos para el ser humano, ya que crean una sensación de confort. Determinando el tipo correcto de vidrio, la radiación infrarroja se puede transmitir o reflejar. Hay tres opciones para la transferencia de calor a través del material de acristalamiento. La primera es la conductividad térmica: en este caso, el calor atraviesa el vidrio. Para sentir el calor, basta con tocar el cristal. La segunda forma de transferencia de calor es la radiación: las ondas electromagnéticas transfieren calor a través del vidrio. Gracias a esto, existe la sensación de que la superficie de la ventana irradia calor. La tercera forma de mover el calor es la convección. La convección mueve el calor mediante el movimiento del aire, en este caso, corrientes de aire. El movimiento natural del aire caliente hacia el aire más frío permite que la temperatura ambiente aumente o disminuya. El índice de resistencia térmica (valor R) de un material utilizado para acristalamiento está determinado por su grado de conductividad térmica, radiación y convección. El valor global del índice de resistencia térmica de la ventana generalmente está influenciado por la infiltración del flujo de aire. La cantidad de calor que pasa a través del acristalamiento es tan importante como el movimiento del calor a través de las ventanas. La calidad de fabricación e instalación de toda la ventana, incluida la instalación del marco, afecta el grado de penetración del aire. Los avances en la tecnología de ventanas tuvieron un impacto significativo en la eficiencia de los edificios en la década de 70 y hoy desempeñan un papel importante en los sistemas solares pasivos. A continuación se muestran algunos avances en la tecnología de ventanas:
Principales tipos de vidrio Los materiales utilizados para el vidriado incluyen: vidrio, fibras acrílicas, fibra de vidrio, etc. Aunque diferentes materiales tienen diferentes aplicaciones, la más común es el uso de vidrio. Los diferentes tipos de vidrio permiten al diseñador diseñar una casa solar pasiva que cumpla con todos los requisitos del cliente. El vidrio de un solo panel es el más simple de todos los tipos de vidrio y es la base para un acristalamiento de mayor calidad. El vidrio común tiene una alta transparencia a la luz solar, pero un aislamiento térmico deficiente: el coeficiente de resistencia térmica es de aproximadamente 1,0. El vidrio de ventana normal puede cumplir su propósito de manera efectiva cuando se usa en ventanas de guillotina o doble acristalamiento, en edificios ubicados en climas cálidos (a menos que también se use aire acondicionado), en algunos tipos de colectores solares y en invernaderos estacionales. Las estructuras que utilizan ventanas de un solo acristalamiento suelen estar sujetas a grandes fluctuaciones de temperatura, corrientes de aire, condensación y poca capacidad para bloquear el aire frío del exterior. El diseño más común utilizado en la construcción hoy en día es el vidrio de doble acristalamiento. Una ventana de doble acristalamiento son dos vasos ensamblados en un solo producto. Los cristales individuales (vidrio térmico) se unen formando una única estructura mediante una tira intermedia formada por un material que absorbe la humedad. Este diseño suele estar sellado con silicona. Entre los vidrios se forma un espacio de aire cerrado, lo que ayuda a aumentar la resistencia térmica, cuyo coeficiente para una unidad de vidrio es de aproximadamente 1,8-2,1. La práctica ha demostrado que la mejor distancia entre vasos para que haya espacio aéreo es de 1 a 2 centímetros. Una distancia mayor entre los vidrios no aumentará significativamente el coeficiente de resistencia térmica. De hecho, un gran espacio de aire puede ayudar a aumentar la convección dentro de la unidad de vidrio y, como resultado, reducir la temperatura. Por supuesto, puede aumentar la distancia entre los vasos a 10-12 centímetros sin crear un flujo de convección, pero entonces el producto quedará muy voluminoso. La creciente demanda de eficiencia energética en los edificios ha llevado a que las ventanas de doble acristalamiento se conviertan en un estándar en la construcción. Con una buena transparencia solar y un buen aislamiento térmico, estas ventanas suponen una mejora significativa respecto a una ventana convencional. Las ventanas de doble acristalamiento se utilizan en la producción de ventanas, puertas, para la construcción de techos acristalados, solariums y en muchos otros ámbitos. vidrio de alta calidad El vidrio de alta calidad tiene un mayor coeficiente de resistencia térmica y buena transparencia solar. Al aumentar las propiedades aislantes del vidrio, se puede mejorar al mismo tiempo el diseño del edificio. Los locales que antes estaban cerrados por paredes se pueden convertir en los llamados solariums con iluminación solar pasiva (aberturas de ventanas en el tejado y el techo). Las habitaciones oscuras se llenarán de luz natural, calor solar y también pueden ofrecer maravillosas vistas desde la ventana. Por un aumento de costo relativamente pequeño, es posible mejorar la eficiencia energética, proporcionar mayor resistencia a la humedad y protección contra los rayos UV. Y como resultado, una variedad de diseños de edificios. Hoy en día, los consumidores tienen acceso a una gran variedad de vidrio de alta calidad. ¿Cuáles son las ventajas de tal vidrio? El vidrio con baja emisividad (baja capacidad de un material para transmitir radiación (térmica) infrarroja) aumenta la eficiencia energética de una ventana de doble acristalamiento. Cuanto mayor es la emisividad, más calor transmite el material. Por el contrario, cuanto menor sea este coeficiente, más calor reflejará el material. Los revestimientos que tienen baja emisividad reflejarán o reirradiarán la radiación infrarroja hacia la habitación, aumentando así la temperatura. Cuando se convierte al coeficiente de resistencia, este último será 2,6-3,2. Para climas más cálidos, las ventanas de un edificio se pueden modificar para transferir el calor infrarrojo al ambiente exterior, manteniendo la temperatura dentro de la casa más fresca. El vidrio de baja emisividad tiene un alto coeficiente de resistencia térmica, protección UV y resistencia a la humedad. Las ventanas llenas de gas inerte tienen un mayor coeficiente de resistencia térmica, su indicador aumenta en aproximadamente 1,0. El aire del interior de la ventana aislante se sustituye por un gas inerte con mejores propiedades aislantes. Los gases más utilizados son el criptón y el argón. cortinas de ventana Además de realizar funciones decorativas, las cortinas pueden reducir la pérdida de calor durante los meses fríos o evitar que la temperatura aumente durante los meses más cálidos. Una cornisa hecha, por ejemplo, de madera contrachapada evitará el movimiento del aire caliente ubicado debajo del techo hacia el espacio entre la ventana y la cortina. Para lograr el resultado deseado, las cortinas deben ser al menos 30 cm más largas que la altura de la ventana, aunque lo mejor es que lleguen hasta el suelo.
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