En términos generales, los sistemas de ganancias indirectas son aquellos que convierten la radiación solar en calor mediante su absorción en superficies externas a los espacios habitables. En otras palabras, la radiación solar no ingresa directamente a los espacios habitables, sino que es captada en dispositivos especialmente diseñados para ello. El calor se transmite a los espacios habitables por conducción (generalmente a través de cerramientos de elevada masa térmica) aunque también es posible generar procesos convectivos mediante el intercambio del aire entre los dispositivos y los espacios habitables.

El sistema de ganancias indirectas más representativo y emblemático es el muro Trombe. Sin embargo existen algunas variantes que pueden ser útiles en determinadas circunstancias.

Muros Trombe

El muro Trombe, o muro Trombe-Michel, es un dispositivo diseñado especialmente para amplificar las ganancias de calor en el interior de los edificios mediante el aprovechamiento de la radiación solar disponible. Su nombre se debe a Felix Trombe y Jacques Michel, quienes lo empezaron a popularizar durante la década de los sesenta en Francia.

En su forma básica, el dispositivo consiste en un muro con un espesor de 15 a 40cm, construido con un material de elevada masa térmica (tierra, ladrillo o concreto, por ejemplo), en cuya parte exterior se instala una superficie acristalada que se separa de 5 a 15cm del muro para generar una cámara de aire cerrada herméticamente. Generalmente la superficie acristalada es de vidrio de elevada transmisividad, para facilitar el paso de la radiación solar. Por otro lado, la superficie externa del muro (hacia la cámara de aire) se suele cubrir con un acabado absorbente solar selectivo, es decir, de elevada absortividad y baja emisividad, por ejemplo pintura color negro mate, o mejor aun, chapa metálica también con terminado en negro adherida uniformemente al muro. Esto último tiene el objetivo de intensificar al máximo la absorción superficial de energía calórica.

En términos generales, el funcionamiento del muro Trombe con esta configuración básica es relativamente simple. Los rayos solares, principalmente sus componentes de onda corta, atraviesan la superficie vidriada e inciden directamente sobre la superficie exterior del muro. La superficie del muro absorbe la radiación y eleva significativamente su temperatura (mientras más alta sea la absortividad y más baja la emisividad de la superficie mayor será el efecto de absorción y calentamiento). Al mismo tiempo, el vidrio provoca un efecto de invernadero al impedir la salida de la radiación de onda larga generada por los procesos de calentamiento, propiciando que el aire dentro de la cámara también eleve su temperatura de manera significativa. Gracias a sus movimientos convectivos, el aire caliente contribuye a elevar aun más la temperatura del muro. Debido a estos procesos el muro se calienta gradualmente y genera un efecto de almacenamiento de calor mientras éste es conducido al interior. Así, los máximos aportes de calor al interior del edificio, que pueden ser bastante significativos, suelen darse durante la tarde y las primeras horas de la noche (el tiempo de retraso térmico dependerá en buena medida del grosor del muro).

Para lograr su máxima eficiencia los muros Trombe deben orientarse hacia el ecuador (hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur), de tal manera que tengan la máxima exposición solar durante el invierno y la mínima en verano. En ocasiones es necesario prever un voladizo en la parte superior para evitar la incidencia de la radiación solar sobre el muro durante el verano, cuando el calentamiento no es necesario. Dado que durante el invierno los ángulos solares son mucho más bajos, el voladizo, si se dimensiona correctamente, no impide la exposición solar en ese periodo.

Existen algunas variaciones que se han intentado para hacer más eficiente el funcionamiento de los muros Trombe, entre las que se encuentran las siguientes:

• El uso de sistemas de acristalamiento de doble vidrio (y hasta triple) para reducir las pérdidas de calor hacia el exterior.
• La implementación de sistemas aislantes para cubrir la superficie vidriada durante la noche, también para reducir las pérdidas de calor, y/o durante el verano para evitar las ganancias de calor hacia el interior.
• La generación de aberturas practicables hacia el exterior en la cámara acristalada, con el objeto de permitir su ventilación durante el verano y reducir las ganancias de calor.
• El uso de contenedores de agua, en lugar de materiales sólidos, que tratan de aprovechar la capacidad calorífica y los movimientos convectivos de este líquido para hacer más rápido el efecto de calentamiento del espacio interior.

Siempre será recomendable evaluar cuidadosamente la relación costo beneficio de estas variables, así como las implicaciones que tienen en el mantenimiento del sistema, pues no siempre el costo de su implementación reditúa en similares proporciones.

El muro trombe ventilado

Más allá de la configuración básica y las variaciones descritas líneas arriba, donde la transmisión de calor hacia el interior del edificio se da solamente por conducción (aprovechando al máximo la masa térmica del muro), existe una variante que implica un cambio más significativo en su funcionamiento: el muro Trombe ventilado.

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