Sistema de Enfriamiento Radiante Pasivo con Tanque SubterráneoResumenSe presenta un sistema de enfriamiento ambiental de bajo consumo energético basado en circulación de agua a través de serpentinas integradas en el techo de una habitación, acopladas a un tanque de agua subterráneo que actúa como disipador térmico. El sistema aprovecha la estabilidad térmica del suelo y la alta capacidad calorífica del agua para reducir la temperatura operativa interior y mejorar el confort térmico sin recurrir a compresores, gases refrigerantes ni altos consumos eléctricos. La propuesta se describe como solución funcional y aplicable, especialmente adecuada para climas cálidos secos y semiáridos.1. IntroducciónEl uso extensivo de sistemas de aire acondicionado por compresión mecánica representa uno de los principales consumos energéticos en edificaciones, además de contribuir a emisiones indirectas de gases de efecto invernadero. Frente a este escenario, la arquitectura bioclimática y los sistemas pasivos o de baja energía ofrecen alternativas viables para el confort térmico.El enfriamiento radiante por agua es una técnica conocida en edificaciones de alta eficiencia, basada en el intercambio térmico entre superficies frías y el cuerpo humano mediante radiación y convección natural. Este trabajo describe una implementación simplificada y robusta, adaptada a contextos de recursos limitados y climas cálidos, mediante el uso de un tanque de agua subterráneo como fuente térmica estable.2. Principio físico de funcionamientoEl sistema se basa en tres principios fundamentales:Inercia térmica del suelo: a profundidades superiores a 2–3 m, la temperatura del terreno permanece prácticamente constante a lo largo del año, generalmente entre 16 y 22 °C según la región.Alta capacidad calorífica del agua: el agua puede absorber grandes cantidades de calor con variaciones térmicas reducidas.Intercambio térmico radiante: superficies con temperatura inferior a la del aire y del cuerpo humano absorben calor por radiación y convección natural.El agua circula en un circuito cerrado desde el tanque subterráneo hacia una serpentina instalada sobre o dentro del techo (preferentemente de madera), absorbe calor del ambiente interior y retorna al tanque, donde el calor es disipado progresivamente hacia el suelo circundante.3. Descripción del sistema3.1 Componentes principalesTanque de agua subterráneo: enterrado a una profundidad mínima de 2 m, con volumen suficiente para garantizar estabilidad térmica.Serpentina de distribución: tuberías de PEX o cobre dispuestas uniformemente en el techo.Bomba de circulación de baja potencia (20–60 W) o circulación por termosifón cuando el diseño lo permite.Sistema de control térmico simple para evitar descensos por debajo del punto de rocío.3.2 Materiales recomendadosTecho de madera (machimbrado) por su baja conductividad superficial y buena respuesta higrotérmica.Circuito de agua cerrado, opaco y sellado para evitar evaporación y crecimiento biológico.4. Desempeño térmico esperadoEl sistema no busca generar enfriamiento brusco, sino reducir la temperatura operativa y la sensación térmica de forma continua. En condiciones climáticas secas o semiáridas se espera:Reducción de la temperatura interior: 3–6 °CDisminución significativa del estrés térmicoEstabilización de picos de calor diurnosEl rendimiento es mayor cuando se combina con ventilación nocturna y control solar pasivo.5. Consumo energéticoEl consumo eléctrico se limita al accionamiento de la bomba de circulación:Consumo típico: 0,02–0,06 kWhReducción del consumo energético respecto a aire acondicionado convencional: 60–90%No se utilizan compresores, refrigerantes ni sistemas de alta presión.6. Limitaciones y control de condensaciónEl principal riesgo es la condensación superficial si la temperatura del agua desciende por debajo del punto de rocío. Esto se evita mediante:Control de temperatura mínima del agua (≥18 °C)Ventilación natural del espacioUso de materiales higroscópicos como la maderaEl sistema no está diseñado para climas tropicales de alta humedad ni para aplicaciones que requieran deshumidificación activa.7. AplicacionesViviendas bioclimáticasEdificaciones rurales y periurbanasRegiones con acceso limitado a energía eléctricaReducción estructural del uso de aire acondicionado8. ConclusiónEl sistema de enfriamiento radiante pasivo con tanque subterráneo constituye una solución técnica real, madura y aplicable para el confort térmico en climas cálidos secos y semiáridos. Su simplicidad constructiva, bajo consumo energético y ausencia de componentes complejos lo convierten en una alternativa viable frente a los sistemas de refrigeración convencionales, contribuyendo a la reducción del consumo energético y a una relación más sostenible entre edificación y entorno.Extensión opcional del sistema: Paneles murales radiantes con serpentinas de agua integradasAdemás de la configuración de enfriamiento radiante en el techo, el sistema puede ampliarse mediante la integración de serpentinas de agua en paneles murales prefabricados. Esta extensión incrementa la superficie efectiva de intercambio térmico, mejora la estabilidad térmica interior y optimiza la absorción de calor por radiación a nivel del ocupante.Los paneles murales radiantes operan con las mismas temperaturas bajas de agua que el sistema de techo y no requieren componentes mecánicos adicionales, más allá del aumento en la longitud de tuberías. Al distribuir las cargas térmicas entre superficies horizontales y verticales de la envolvente, se reducen las temperaturas superficiales máximas y se mitiga aún más la sensación de calor interior.Esta configuración resulta especialmente adecuada para sistemas constructivos prefabricados o modulares, manteniendo plena compatibilidad con el funcionamiento de baja energía, el acoplamiento térmico subterráneo y los principios de diseño arquitectónico pasivo.Extensión opcional para climas húmedos: control localizado de humedad y recuperación de agua por condensaciónEn regiones con climas húmedos, el sistema puede incorporar una extensión opcional destinada al control localizado de la humedad. En esta configuración, ciertos circuitos de agua pueden suspenderse o integrarse en paneles con cámaras internas de circulación de aire, donde ventiladores eléctricos de bajo consumo inducen corrientes de aire húmedo hacia superficies de condensación.El aire ambiente es dirigido de forma selectiva al interior del panel, donde la combinación de superficies enfriadas y flujo forzado favorece la condensación del vapor de agua. El agua condensada se recolecta en recipientes integrados y puede destinarse a usos no potables, tales como riego, limpieza o reposición de circuitos térmicos, o bien ser sometida a procesos de filtrado adicionales según la normativa local.Este enfoque permite reducir la humedad del aire sin recurrir a sistemas de climatización convencionales de alta demanda energética, manteniendo la coherencia del diseño de baja energía y ampliando la aplicabilidad del sistema a un espectro climático más amplio.Passive Radiant Cooling System with Underground Water TankAbstractThis work presents a low-energy ambient cooling system based on water circulation through ceiling-integrated serpentine pipes, hydraulically coupled to an underground water tank acting as a thermal sink. The system exploits the thermal stability of the ground and the high heat capacity of water to reduce indoor operative temperature and improve thermal comfort without compressors, refrigerant gases, or high electrical consumption. The solution is described as a fully functional and applicable system, particularly suitable for hot dry and semi-arid climates.1. IntroductionThe widespread use of mechanical air-conditioning systems based on vapor compression represents one of the main sources of energy consumption in buildings and contributes indirectly to greenhouse gas emissions. In this context, bioclimatic architecture and passive or low-energy cooling strategies offer viable alternatives for achieving thermal comfort.Radiant cooling using water is a well-established technique in high-efficiency buildings, based on heat exchange between cooled surfaces and the human body through radiation and natural convection. This paper describes a simplified, robust implementation adapted to resource-constrained environments and warm climates, using an underground water tank as a stable thermal reservoir.2. Physical Operating PrinciplesThe system relies on three fundamental physical principles:Thermal inertia of the ground: at depths greater than 2–3 m, soil temperature remains nearly constant throughout the year, typically between 16 and 22 °C depending on geographic location.High heat capacity of water: water can absorb significant amounts of heat with minimal temperature variation.Radiant heat exchange: surfaces at temperatures lower than the surrounding air and human body absorb heat via radiation and natural convection.Water circulates in a closed loop from the underground tank to a serpentine pipe network integrated into the ceiling (preferably wooden), absorbs heat from the indoor environment, and returns to the tank, where heat is gradually dissipated into the surrounding soil.3. System Description3.1 Main ComponentsUnderground water tank: buried at a minimum depth of 2 m, with sufficient volume to ensure thermal stability.Distribution serpentine piping: PEX or copper pipes uniformly arranged across the ceiling.Low-power circulation pump (20–60 W), or thermosiphon circulation when design conditions allow.Simple thermal control system to prevent surface temperatures from dropping below the dew point.3.2 Recommended MaterialsWooden ceiling (tongue-and-groove boards), due to favorable hygrothermal behavior and reduced surface condensation risk.Closed, opaque, sealed water circuit to prevent evaporation and biological growth.4. Expected Thermal PerformanceThe system is not intended to provide rapid or aggressive cooling, but rather to continuously reduce operative temperature and perceived thermal stress. Under dry or semi-arid climatic conditions, the expected performance includes:Indoor temperature reduction: 3–6 °CSignificant decrease in thermal discomfortStabilization of daytime heat peaksPerformance is enhanced when combined with nighttime ventilation and passive solar control strategies.5. Energy ConsumptionElectrical energy use is limited to water circulation:Typical consumption: 0.02–0.06 kWhEstimated reduction in energy consumption compared to conventional air conditioning systems: 60–90%The system operates without compressors, refrigerants, or high-pressure components.6. Condensation Control and LimitationsThe primary operational risk is surface condensation if water temperature falls below the indoor dew point. This is mitigated by:Maintaining minimum water temperature (≥18 °C)Ensuring adequate natural ventilationUsing hygroscopic materials such as woodThe system is not designed for high-humidity tropical climates or applications requiring active dehumidification.7. ApplicationsBioclimatic residential buildingsRural and peri-urban constructionsRegions with limited or unstable electrical supplyStructural reduction of air-conditioning dependence8. ConclusionThe passive radiant cooling system with an underground water tank represents a mature, practical, and deployable technical solution for thermal comfort in hot dry and semi-arid climates. Its constructive simplicity, minimal energy requirements, and absence of complex mechanical components make it a viable alternative to conventional cooling systems, contributing to reduced energy consumption and a more sustainable relationship between buildings and their environment.Optional System Extension: Radiant Wall Panels with Integrated Water SerpentinesIn addition to the ceiling-based radiant cooling configuration, the system may be extended by integrating water serpentines within prefabricated wall panels. This extension increases the total effective heat exchange surface, enhances thermal stability, and improves radiant heat absorption at occupant level.Radiant wall panels operate at the same low water temperatures as the ceiling system and do not require additional mechanical components beyond an increased piping length. By distributing thermal loads across both horizontal and vertical envelope surfaces, peak surface temperatures are reduced and perceived indoor heat is further mitigated.This configuration is particularly suitable for prefabricated and modular construction systems, maintaining full compatibility with low-energy operation, underground thermal coupling, and passive architectural design principles.Optional Extension for Humid Climates: Localized Humidity Control and Water Recovery by CondensationIn regions with humid climates, the system may incorporate an optional extension aimed at localized humidity control. In this configuration, selected water circuits may be suspended or integrated within panel assemblies that include internal air circulation chambers, where low-power electric fans induce controlled airflow toward condensation surfaces.Ambient humid air is selectively directed into the interior of the panel, where the combination of cooled surfaces and forced convection promotes water vapor condensation. The condensed water is collected in integrated reservoirs and may be allocated to non-potable uses such as irrigation, cleaning, or thermal circuit replenishment, or alternatively subjected to additional filtration processes in accordance with local regulations.This approach enables effective humidity reduction without relying on conventional high-energy air conditioning systems, maintaining consistency with the low-energy design philosophy and extending the system’s applicability across a broader range of climatic conditions.