¿Qué es el efecto invernadero?

El efecto invernadero se fundamenta en una propiedad que poseen los vidrios y los plásticos transparentes de dejarse atravesar por la radiación de longitud de onda corta y que impide que sean atravesados por la longitud de onda larga.
Cuando la radiación solar (compuesta por longitudes de onda corta) incide sobre una ventana atraviesa el vidrio con facilidad, pero al incidir sobre los materiales del interior del ambiente estos se calientan, y generan radiación de onda larga, que no puede atravesar el vidrio, por lo tanto queda atrapada en el interior del ambiente.
Este fenómeno se repite mientras exista radiación solar incidiendo sobre la ventana aumentando, por lo tanto, la temperatura en el interior del ambiente.

¿Qué temperatura se puede llegar a obtener?

Según la orientación, la época del año y la latitud (distancia al Ecuador) del emplazamiento, este aumento de temperatura puede llegar a ser de hasta aproximadamente 10°C por encima de la temperatura exterior.
Esto quiere decir que si en el exterior se registran 10°C (típico de los mediodías de invierno con sol) en el interior se pueden registrar 18-20°C, una temperatura totalmente confortable obtenida a partir de un recurso gratuito.

¿Pero qué sucede cuando esta nublado?

Durante los días que el sol esta oculto tras las nubes el efecto invernadero sigue produciéndose, con la salvedad que la cantidad de radiación solar recibida resulta mucho menor (y consecuentemente la temperatura interior también) debido a que la capa de nubes produce un efecto de atenuación en esta.
En días como estos, la temperatura interior obtenida puede resultar de alrededor 3-4°C por encima de la exterior, que al estar oculto el sol también puede ser menor a la de un día soleado.

¿Y durante las noches de invierno?

El vidrio simple posee un coeficiente de pérdidas energéticas 3 veces superior a un muro de ladrillo común de 30 cm de espesor, por lo tanto a igualdad de superficies, y por cada grado de diferencia de temperatura entre el interior y el exterior, el vidrio perderá tres veces mas energía que el muro.
Si realizamos un balance energético en una ventana durante un día de invierno, veremos que cuando el sol incide sobre la ventana la cantidad de energía que ingresa más la obtenida por efecto invernadero, es superior a la que se pierde por transmisión, pero cuando el sol se oculta este balance comienza a resultar negativo.
En efecto, ya no hay ingreso de radiación por que el sol se ocultó, y como la temperatura exterior disminuyó más rapidamente que la interior, la cantidad de energía que se pierde por transmisión resulta mucho mayor.
Llego el momento entonces de colocarle a la ventana una aislación adicional que limite las perdidas al exterior, que se logra cerrando postigos o cortinas de enrollar y corriendo cortinas interiores, acciones que en su conjunto pueden lograr que las perdidas al exterior a través de la ventana se reduzcan alrededor de un 40%.
Esto mismo sucede en una ventana que no reciba sol durante el día, por eso resulta importante un buena orientación hacia el sol, y en caso de no poder lograrse esta, disminuir la superficie vidriada para limitar las perdidas.
Otra solución posible es aumentar la cantidad de vidrios en la ventana (doble o triple vidriado hermético) pero, si bien se reducen las perdidas por transmisión, también se reducen las ganancias por radiación.

En invierno resulta maravilloso, ¿pero en verano qué sucede, voy a tener 10°C más que en el exterior?

Durante el verano la naturaleza nos ayuda. En esta época la trayectoria del sol es mas alta, por lo tanto el ángulo de incidencia sobre una ventana es mayor, y como la cantidad de radiación que atraviesa el vidrio es inversamente proporcional a este ángulo, la cantidad de radiación que puede atravesar el vidrio resulta menor que en invierno, a pesar que la cantidad de radiación solar en esta época resulta mucho mayor.
Además al tener una trayectoria alta, el solo hecho que la ventana se encuentre ubicada al filo interior del muro puede resultar suficiente para que se encuentre protegida de la incidencia de la radiación solar directa, y en caso de resultar insuficiente, un pequeño alero puede resolver el inconveniente, dando como resultado que esta ventana no reciba sol directo durante el día con lo cual el problema esta resuelto.
Bien, pero si la cantidad de radiación solar que atraviesa el vidrio es proporcional al ángulo de incidencia...
 

¿Qué sucede con las abertura vidriadas que se encuentran en el techo (claraboyas o lucernarios)?

En verano este es un problema muy serio debido justamente al ángulo de incidencia. Si bien este resulta mayor en las superficies verticales, cuanto mas cerca del Ecuador nos encontremos, menor será el ángulo de incidencia sobre superficies horizontales (pudiendo llegar a cero al mediodía, situación completamente ideal en cuanto cantidad de radiación solar incidente se refiere) por lo tanto la cantidad de radiación que puede atravesar estos elementos será de suma importancia, convirtiéndose virtualmente en una estufa encendida, con 25-28°C de temperatura ambiente!.

¿Pero yo quiero tener una claraboya en mi proyecto, tiene solución este inconveniente?

Las soluciones posibles son tres: La primera y la más drástica es eliminar el elemento y así evitar el problema. La segunda consiste en diseñar un sistema de sombreado acompañado por un sistema de ventilación que permita evacuar el exceso de aire sobrecalentado, pudiendo llegar incluso a la apertura total de la claraboya durante el verano (siempre es mejor tener temperatura ambiente, que 10°C más que esta) Y por último, compensar este aumento de temperatura, aumentando la capacidad del equipo de acondicionamiento de aire, con el consiguiente aumento del consumo energético. En esta última solución se debe tener en cuenta que, si bien se puede llegar a compensar el aumento de la temperatura del aire, resulta difícil controlar el aumento de la temperatura y el deterioro de los objetos que se hallen bajo la influencia de la radiación solar directa, controlable unicamente mediante sombreado.

En cada caso particular se deberán analizar los pro y los contra de diseñar estos elementos poniendo en la balanza, tecnología disponible, costos de mantenimiento y condicionantes de diseño.