¿Cuál es la masa térmica de un edificio solar pasivo?

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La masa térmica es la propiedad de los materiales de construcción para absorber, almacenar y liberar energía térmica. Este es un elemento clave del diseño de casas solares pasivas y se puede utilizar para calefacción solar pasiva, refrigeración solar pasiva o ambas.

Los ejemplos de materiales estructurales de masa térmica incluyen hormigón, ladrillo, piedra y agua. Los elementos estructurales de masa térmica más utilizados son las losas y muros de hormigón. Deben colocarse en posiciones específicas que reciban suficiente luz solar. Estas posiciones pueden variar según la orientación del edificio con respecto al sol.

Si hay una diferencia de temperatura entre el día y la noche, se debe considerar la utilización del calor en el diseño de una casa solar pasiva. De lo contrario, no cumpliría su función de mejorar el confort y mantener una temperatura moderada en el interior del edificio.

Para la calefacción pasiva, la masa térmica puede absorber y almacenar suficiente energía térmica durante el día y liberarla durante la noche para elevar la temperatura interior. Para el enfriamiento pasivo, por otro lado, la masa térmica bloquea la exposición directa a la luz solar, almacena la temperatura por la tarde y la noche, y puede liberarse durante el día para mantener la temperatura de su hogar más fresca.

¿Cuál es la masa térmica de un edificio pasivo?

El calor es un factor importante en el diseño solar pasivo, ya que controla el calor y minimiza los cambios de temperatura en su hogar.

Los materiales de construcción con alta masa térmica pueden capturar y almacenar grandes cantidades de energía térmica. Como resultado, se evita un aumento repentino de la temperatura en el espacio habitable. Ver Figura-1.

Por el contrario, los materiales con baja masa térmica no pueden capturar y almacenar grandes cantidades de energía térmica, después de lo cual la temperatura de la casa aumenta rápidamente (ver Figura 2). Cuanto mayor sea la masa térmica, mayor será el tiempo de retraso.

El nivel de conductividad y la densidad del material ayudan a mantener estable la temperatura interna del edificio. Los materiales de construcción con propiedades de termomasa se utilizan en la construcción de pisos o paredes interiores de estructuras solares pasivas.

Estos elementos estructurales se colocan cerca del acristalamiento solar para que la energía del sol incida directamente sobre ellos.

¿Qué es el retraso térmico?

La velocidad a la que la masa térmica libera la energía térmica absorbida se denomina retardo térmico. El retraso térmico está controlado por el grosor del material, el área de la superficie, la textura, el color, el revestimiento de la superficie, la capacidad calorífica, la conductividad, la diferencia de temperatura entre cada lado, la exposición al movimiento del aire y la velocidad del aire.

Un ciclo de retraso de temperatura de 12 horas es apropiado y deseable en condiciones climáticas moderadas. En condiciones de clima frío, un retraso térmico de hasta 7 días es beneficioso siempre que haya suficiente vidrio expuesto al sol para cargar la masa térmica en los días soleados.

Materiales de construcción con propiedades de termomasa

Los materiales con propiedades de termomasa son generalmente densos, como el hormigón, el ladrillo, los azulejos de cerámica y la piedra.

El agua es densa y puede almacenar y liberar energía térmica. Sin embargo, aunque no se puede incorporar a los edificios como otros materiales de construcción, es posible utilizar recipientes con agua para la refrigeración solar pasiva. Un marco de madera es un ejemplo de un material de baja masa térmica. Es decir, el retraso térmico es corto.

En general, los materiales con propiedades de termomasa son densos y, por lo tanto, capaces de conducir el calor. Por lo tanto, el presupuesto de calor de un edificio solar pasivo nunca está completamente expuesto al sol, pero en su mayoría está lo suficientemente expuesto. El calor absorbido luego se propaga lentamente y se libera por la noche para calentar el espacio habitable.

La capacidad de la masa térmica para absorber grandes cantidades de calor se puede utilizar para proporcionar un efecto de enfriamiento dentro de la casa pasiva. Inicialmente, la masa absorberá el calor y mantendrá fresco el espacio interior. Luego, la masa de energía térmica se libera y se expulsa del edificio mediante una ventilación adecuada.

Además, la masa térmica puede capturar y almacenar temperaturas frescas de la tarde y la noche que ayudan a enfriar su hogar durante el día.

El uso de masa térmica en edificios solares pasivos es adecuado para zonas con diferencias de temperatura moderadas entre el día y la noche. Los materiales de construcción con alta masa térmica pueden mejorar significativamente el confort y reducir el consumo de energía del hogar.

Tabla 1: Materiales Estructurales de Masa Térmica

Consideraciones para una Instalación de Masa Térmica Efectiva

La efectividad de la masa térmica sería cuestionable a menos que se integre con técnicas de diseño pasivo apropiadas. La cantidad de energía térmica capturada por la masa térmica depende del área de acristalamiento, el tipo y el sombreado.

Los climas fríos con bajas necesidades de calor requieren pequeñas áreas de vidrio de alta transmisión solar. Por el contrario, en tiempo de calor es todo lo contrario. Además, la hermeticidad y el aislamiento afectan el tiempo que se retiene el calor absorbido dentro de la casa.

¿Cuánta masa térmica necesita proporcionar?

área

El área de masa térmica expuesta debe ser aproximadamente 6 veces el área del vidrio a la luz solar directa. Por lo tanto, es importante equilibrar el área de masa térmica expuesta con el área de vidrio.

Las grandes áreas acristaladas pueden sobrecalentar los espacios habitables en el verano y perder calor rápidamente en el invierno. La masa térmica exacta para el área del vidrio variará con las condiciones climáticas y el diseño.

espesor

Se debe determinar el espesor de la masa térmica para evitar posibles sobrecalentamientos en verano.

El espesor de la pared de masa térmica oscila entre 100 y 150 mm, mientras que el espesor del piso de losa de hormigón debe oscilar entre 100 y 200 mm.

Una masa térmica gruesa tarda demasiado en calentarse, mientras que una masa térmica fina no almacena suficiente calor.

¿Qué principio se utiliza para determinar la masa térmica?

El primer paso es identificar la masa térmica para determinar si se utiliza para calefacción solar pasiva o refrigeración solar pasiva. Luego use el siguiente principio para determinar la ubicación de la masa térmica en el edificio.

1. Cuando utilice calor para calefacción pasiva, instálelo en un lugar que reciba luz solar directa o calor radiante del calentador.
2. Aislamiento y sombreado para enfriamiento pasivo para proteger el calor del sol de verano. Permita que las brisas frescas de la noche y las corrientes de aire pasen sobre la masa térmica, extrayendo la energía térmica absorbida.
3. Cuando utilice masa térmica para calefacción pasiva y refrigeración pasiva, colóquela en el suelo para una mayor eficiencia en verano e invierno. La masa térmica debe colocarse en una habitación con buen acceso al sol y expuesta a las brisas nocturnas en verano.
4. Proporcionar una sombra adecuada para proteger la masa térmica del sol de verano es una excelente estrategia para mejorar la refrigeración pasiva.
5. Coloque masa térmica adicional cerca del centro del edificio, especialmente si el aire acondicionado está ubicado allí. Puede usar paredes de ladrillo, losas, elementos de agua, suelos grandes, macetas llenas de agua y tanques de agua.

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