Al considerar la integración de sistemas fotovoltaicos en edificios (BIPV), el potencial es evidente: transformar la envolvente del edificio en un componente activo de su estrategia energética. Sin embargo, especificar estos sistemas puede resultar complejo cuando no se está familiarizado con el proceso. ¿Cuánta electricidad puede generar una fachada? ¿Cuánto costará el sistema? ¿Qué orientaciones y áreas son las adecuadas? ¿Y cómo deben integrarse los paneles fotovoltaicos con los requerimientos estructurales, eléctricos y de seguridad contra incendios del edificio? Sin respuestas claras, evaluar la viabilidad, establecer presupuestos e involucrar a consultores/as y contratistas puede volverse una tarea difícil.
Un proceso de diseño integrado ayuda a disipar estas incertidumbres. Empresas como SolarLab colaboran con equipos de arquitectura e ingeniería desde las primeras etapas del proyecto, utilizando herramientas de diseño, simulaciones energéticas, estimaciones de costos, asesoramiento técnico y ensayos para desarrollar una comprensión más clara de los requerimientos de cada obra.
Una fachada coordinada
El Fanshawe College Innovation Village en London, Ontario, muestra cómo esta colaboración puede transformarse en un sistema constructivo real. Diseñado por Diamond Schmitt, el proyecto reúne partes del campus universitario anteriormente desconectadas en un nodo de aprendizaje, investigación y colaboración. Su fachada incorpora un sistema de revestimiento fotovoltaico integrado a la medida en todas sus elevaciones, incluyendo la fachada orientada al norte.
El uso de BIPV en todas sus caras exigió que el equipo de diseño considerara la orientación de los paneles, la producción de energía y los requerimientos técnicos de un sistema de fachada ventilada. El sistema resultante combina paneles activos y pasivos de vidrio con bajo contenido de hierro y revestimiento, fabricados a medida. La alternancia de paneles fotovoltaicos inclinados hacia arriba con elementos pasivos desfasados más pequeños crea una geometría singular, mientras que la superficie de tonos azulados cambia sutilmente con la luz.
SolarLab trabajó junto a Diamond Schmitt y el resto del equipo del proyecto para suministrar el sistema de fachada. Cada panel activo incorpora celdas fotovoltaicas dentro de un vidrio laminado de seguridad, sostenido por una subestructura de aluminio de alta precisión diseñada para resistir las cargas locales de viento y nieve. Las fijaciones ocultas, la cámara ventilada y la coordinación de las dimensiones y conexiones de los paneles también se tuvieron en cuenta al desarrollar la envolvente del edificio.
Se construyeron prototipos detallados en el sitio para examinar el ajuste y la alineación de los componentes de la fachada. Dado que los paneles se fabricaron fuera de Canadá, los ensayos de los componentes se realizaron tanto en el extranjero como en el sitio de la obra, junto con el etiquetado necesario para cumplir con las normativas canadienses. El revestimiento fotovoltaico también debió coordinarse con el sistema de muro de soporte, incluyendo el aislamiento, la subestructura, las barreras climáticas y las barreras cortafuego.
La fachada terminada tiene una capacidad nominal de 174.86 kWp y se estima que generará 122.98 MWh de electricidad al año. Se prevé que suministre alrededor del 18 por ciento de los requerimientos energéticos a corto plazo del edificio. Junto con una instalación fotovoltaica proyectada para la cubierta, se estima que ambos sistemas combinados cubrirán aproximadamente el 30 por ciento de la demanda total de energía del edificio. Un análisis de costo-beneficio preliminar ayudó a determinar la viabilidad de la aplicación.
Mayor transparencia en procesos, rendimiento y costos
Las simulaciones energéticas ayudan a los equipos de diseño a comprender cómo varía la exposición solar en un edificio según su orientación, las obstrucciones del entorno, el ángulo y las dimensiones de los paneles, así como los tratamientos de superficie. Mediante el uso de modelos contextuales en 3D y datos climáticos locales, SolarLab puede estimar la exposición solar y la producción eléctrica esperada a lo largo del año. Las visualizaciones y los gráficos de datos permiten a los equipos comparar configuraciones y evaluar cómo la disposición de los paneles contribuye a alcanzar las metas energéticas del edificio.
El nivel de detalle evoluciona con el proyecto, desde estimaciones iniciales de producción hasta cálculos más detallados a medida que se definen el diseño y la distribución de los paneles. Las herramientas de Rhino y Grasshopper de SolarLab, junto con sus recursos de CAD y BIM, permiten a los/las arquitectos/as explorar configuraciones de fachada y evaluar el rendimiento durante la etapa de diseño. Una calculadora en línea ofrece una estimación inicial de los costos de materiales para aplicaciones de fachadas solares, mientras que evaluaciones más detalladas de la producción energética pueden desarrollarse mediante simulaciones y cálculos específicos para cada proyecto. Esto ayuda a identificar dónde resultan más efectivos los paneles fotovoltaicos sin necesidad de cubrir toda la superficie disponible de la fachada, al tiempo que clarifica la relación entre las decisiones de diseño, el rendimiento esperado y la inversión.
Abordar requerimientos técnicos y normativos
A medida que el diseño avanza, el cableado, los rieles de montaje, las juntas, las tolerancias, las cámaras de ventilación, el monitoreo y el mantenimiento deben coordinarse con los requerimientos estructurales y de protección contra incendios. En fachadas ventiladas, la cámara y su relación con los componentes eléctricos también deben considerarse dentro de una estrategia global de seguridad contra incendios, lo que incluye barreras cortafuego, materiales y códigos de edificación locales.
Los ensayos también ofrecen otra vía para evaluar estos requerimientos y reducir la incertidumbre en torno a la seguridad contra incendios. Según SolarLab, el encapsulante polimérico de aproximadamente 0.9 mm que protege las celdas fotovoltaicas impide que los paneles solares (ya sean convencionales o integrados en edificios) alcancen una clasificación A2 bajo la norma EN 13501-1:2018. En su lugar, sus paneles de vidrio-vidrio y de vidrio-dorso (glass-backsheet) han alcanzado una clasificación B-s1,d0.
Comprender esta limitación desde el inicio permite diseñar los detalles de la fachada en consecuencia y desarrollar una estrategia integral contra incendios desde las primeras fases del proyecto para mitigar riesgos. Cuando es necesario, los ensayos específicos del proyecto pueden documentar el comportamiento frente a las normativas locales. Para su Sistema 25, SolarLab también ha superado las pruebas NFPA 285 y NFPA 268. Otros ensayos de módulos evalúan el impacto de granizo, la corriente de fuga en húmedo y la robustez de las terminaciones eléctricas. Actualmente se encuentran en proceso otras certificaciones para mercados internacionales, incluidos Estados Unidos y Canadá, con ensayos adicionales programados para 2027.
Más allá de la seguridad contra incendios y el cumplimiento normativo, la coordinación de los requerimientos técnicos con una visión arquitectónica ambiciosa es fundamental para ofrecer sistemas de fachada de alto rendimiento. El edificio Student Experience International en Ámsterdam, diseñado por VURB Architects, demuestra cómo la colaboración entre arquitectos/as y especialistas en fachadas, como SolarLab, puede ayudar a reducir los riesgos en proyectos arquitectónicos técnicamente complejos durante el diseño y la materialización de fachadas fotovoltaicas. Más de 3,000 metros cuadrados de paneles solares inclinados individualmente cubren la envolvente del edificio, con una capacidad pico de aproximadamente 283 kWp. Su acabado satinado y rotación horizontal crean tonalidades cambiantes de gris azulado y gris plateado a medida que el sol se mueve, al tiempo que limitan el deslumbramiento. Una gama limitada de formatos de paneles y un sistema de montaje flexible favorecen la durabilidad y el mantenimiento. Asimismo, integrar la producción de energía en la envolvente deja la cubierta libre para áreas verdes y actividades al aire libre compartidas.
En conjunto, estos proyectos demuestran que la reducción de riesgos en sistemas BIPV es un proceso colaborativo que abarca desde la viabilidad inicial hasta el diseño arquitectónico, la ingeniería, los ensayos y la instalación. Dar visibilidad a los costos, el rendimiento energético, las limitaciones técnicas y los requerimientos normativos en cada etapa ofrece a los/las arquitectos/as y a los socios del proyecto una base más sólida para evaluar e implementar fachadas solares.
Este artículo fue escrito por Kiana Buchberger. La traducción fue realizada mediante IA.
