Materiales inteligentes

Materiales inteligentes
para la mejora
de la eficacia energética urbana
Projet cofinancé par le Fonds Européen
de Développement Régional (FEDER)
Project cofinanced by the European
Regional Development Fund (ERDF)
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
El aumento de la temperatura
en las zonas urbanas
En general, se puede afirmar que las zonas urbanas son más
calientes que sus alrededores - aunque no siempre. Durante
el día, algunos pueblos y ciudades, especialmente en climas
áridos y mediterráneos, tienden a una tempeatura menor
debido a que las sombras de los edificios mantienen el sol
lejos del nivel de la calle y los materiales usados para su
construcción no se calientan tan rápidamente como la zona
circundante. Así pues, las Islas de Calor Urbanas pueden
mantener las ciudades más calientes en invierno reduciendo
de esta forma los costes de calefacción y proporcionando a
los residentes un beneficio económico potencial. Por otro
lado, para muchas ciudades, el calor adicional generado por
la Isla de Calor Urbana puede llegar a generar problemas que
exceden sus beneficios. En la actualidad, aproximadamente
la mitad de la población mundial vive en zonas urbanas. Para
el año 2050 serán casi las dos terceras partes de la población,
por lo tanto el fenómeno de la Isla de Calor Urbana influirá de
forma notória en la mayoría de la población mundial.
36
Verano (GLA) Temperatura Max (ºC)
El mundo está inmerso en un proceso de calentamiento y
cada vez hay un mayor número de personas que viven en las
ciudades. Aunque pueden parecer que entre estos dos factores
no existe relación alguna, tienen una importante conexión
debido a un fenómeno conocido como la “Isla de Calor
Urbana”. Dicho fenómeno se produce cuando un área, creada
por el hombre, es significativamente más caliente que las
áreas circundantes - especialmente por la noche. El término
se deriva de realizar la analogía entre una Isla de Calor Urbana
semejante a una “isla caliente” circumdada por un “mar frío”,
representado por el entorno natural que la rodea. Las islas de
calor aparecen porque la superficie de la tierra en pueblos y
ciudades está hecha de materiales como el asfalto y la piedra
capaces de absorber y almacenar energía en forma de calor.
Este hecho, unido a una mayor demanda de energía y a una
menor ventilación comparada con las zonas rurales, crea el
efecto de sobrecalentamiento del área urbana.
2007
2003
34
32
30
28
1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 1995 2010
Año
D. Founda, C. Giannakopoulos, The exceptionally hot summer of
2007 in Athens, Greece - A typical summer in the future climate?,
Global and Planetary Change, Volume 67, Issues 3–4, June 2009,
Pages 227-236. M. Santamouris, NKUA & CyI - CRES
Durante el verano, las elevadas temperaturas nocturnas
pueden producir en los residentes de la ciudad fatiga térmica
nocturna y la interrupción del sueño. Durante el día, el
asfalto de las carreteras, las paredes y los tejados expuestos
a la luz solar pueden incrementar su temperatura de forma
considerable causando mayores incomodidades a los
residentes. La ola de calor sufrida en toda Europa el verano de
2003 (recordado como el verano más caluroso de la historia)
se estima que provocó unas 35.000 muertes adicionales,
muchas de ellas en los principales pueblos y ciudades.
3
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
El impacto del cambio climático urbano
en las ciudades europeas
En los últimos años Europa ha experimentado un fuerte
aumento de la intensidad del efecto de la isla de calor urbana
entre 1 ° a 10 ° C. El efecto de la isla de calor urbana está
presente en zonas de latitud baja, media y alta, siendo posible
observarla tanto de día como de noche. Especialmente en
el sur de Europa, la Isla de calor urbana tiene una especial
trascendencia durante el día, pues contribuye a un aumento
significativo del número de horas de incomodidad para las
personas, incremenentando la demanda de refrigeración de
los edificios, y por tanto, de los picos de demanda de energía
eléctrica.
El impacto del cambio climático producido por el efecto de la
isla de calor urbana es importante y tiene como resultado:
- El aumento de los picos de demanda de energía eléctrica
- El aumento de la demanda de energía absoluta para la
refrigeración
- El aumento de la concentración de contaminantes
- El aumento de la vulnerabilidad de la población urbana en
general y de los ciudadanos con bajos ingresos en particular
El incremento en la utilización del aire acondicionado
aumenta los valores máximos de demanda de electricidad
en la mayoría de los países del sur de Europa. Siendo ésta
una de las principales razones de la inestabilidad de la red
eléctrica que puede llegar a producir los temidos apagones y
cortes de electricidad. El enorme incremento de la demanda
de electricidad obliga a las empresas de servicios públicos
a construir nuevas plantas de energía para satisfacer la
demanda futura aumentando el coste de la producción de
dicha energía eléctrica.
3,5°C
6°C
4°C
M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
Impacto del aumento de 1ºC sobre el consumo de
energía en la zona de Tokyo (verano)
aumento de 1° C
Incremento de 1.8 GW (1.8 x 106 kW)
de la demanda de electricidad
- Se cubre la producción a través de las centrales nucleares
(dos reactores nucleares de tamaño medio)
- Coste total de cerca de 2,5 billones de dolares
Según TEPCO; Tokyo Electric Power Co. Inc.
Todos los escenarios
climáticos futuros muestran un
incremento de la temperatura
en el área urbana. En el
diagrama se señalan el número
de noches tropicales (>20º C)
y de días calurosos (>35º C)
(Fischer and Schar)
Número de noches tropicales combinadas (>20 ºC) y días calurosos (>35º C)
nessun dato
fuori copertura
4
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
En algunas ciudades del sur de Europa la demanda de
refrigeración en un edificio de oficinas se incrementó en un
120% a causa de la isla de calor urbana. Debido al efecto de
la isla de calor, en Londres se incrementaron las necesidades
de refrigeración en un 25%, mientras que la carga de calor
invernal se redujo un 22%.
En Atenas, se han efectuado mediciones de temperatura
interior en alrededor de 60 casas habitadas por personas
con bajos ingresos sin aire acondicionado, ni aislamiento
térmico de la envolvente, ni doble acristalamiento en las
oberturas, durante todo el verano de 2007. Durante casi el
50% del período de medición, la temperaturas interiores
fueron superiores a 34° C, con máximos cercanos a los 40ºC.
Se pudiero observar períodos superiores a las 38 horas por
encima de los 30ºC.
El uso del aire acondicionado aumenta considerablemente los
gastos anuales de electricidad, especialmente en los hogares
con bajo aislamiento térmico en la envolvente. Como valor
medio, el uso de aire acondicionado aumenta los gastos
anuales en unos 100 Euros por hogar, o 0,6 EUR/m2, o 12,5
Euros por persona. El aumento es mucho mayor para los
hogares con bajo aislamiento, en los que el aumento de
costes debido al aire acondicionado está próximo a los 195
Euros / hogar, o 1,2 EUR/m2 o 87 eur / persona.
céntimo/kWh
Coste de la electricidad en horas punta
Coste normal de la electricidad
Coste de la conservación de la energía
El coste de la energía eléctrica en horas punta e muy alto.
M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
160
120
80
40
Se prevé que la demanda de refrigeración de los edificios
aumente hasta un 120% en 2050 y casi un 250% en 2100.
0
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
2020
2025
El uso del aire condicionado en Europa está en continuo aumento.
M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
El efecto Isla de Calor Urbana
Los tejados y pavimentos cubren más del 60% de las superficies urbanas en algunas ciudades
de Estados Unidos. En una tarde soleada de verano, estas superficies generalmente oscuras y
secas se calientan por la acción del sol y a su vez calientan el aire que las rodea. En las zonas
rurales cercanas, el aire tiende a ser más fresco debido a que las superficies presentes en las
zonas rurales son más reflectoras (es decir, absorben menos luz solar) y húmedas (son capaces
de disipar el aumento de temperatura mediante la evaporación del agua). El aumento de la
temperatura del aire en el área urbana respecto al área rural circundante se conoce como efecto
de isla de calor urbana (ICU).
Se define la capa límite como la capa de aire por encima de
la ciudad que se ve afectada por el calor y la humedad diurna
transferida a/o desde la superficie: una especie de cúpula de
gas que puede extenderse en la dirección de las corrientes
de aire (siendo empujada a favor del viento hacia las zonas
rurales). Dentro de la capa límite atmosférica y, a partir del
nivel del suelo, existe una capa inferior, que es similar a la que
se crea bajo los árboles de un bosque y que llega a la altura
no uniforme de los tejados (la alternancia de áreas vacías
como las calles y las plazas, y áreas sólidas como los edificios)
dentro de la influencia de la zona urbana.
13,6
250 m
A la altura de los tejados, se crean condiciones híbridas de
transición, es decir, aparecen microclimas de transición
causados por las diferentes características de los propios
tejados y las condiciones climáticas presentes en la capa
inferior. El espesor de esta subcapa de transición es variable
y depende de la variabilidad de los propios tejados. Por
ejemplo, el espesor de la subcapa de transición en el caso
de una urbanización compacta se estima en uno y medio
respecto a la capa inferior, pero puede multiplicarse hasta
cuatro veces en áreas muy irregulares y abiertas.
limitar la inversión
13,5
13,5
13,0
13,0
12,5
12,5
dirección del flujo
capa límite urbana
12,0
11,8
62 m
11,5
subcapa inercial
Zr
(altura en mezcla)
Zh (altura media de los techos) 12,5
11,0
capa inferior urbana
10,5
10,4
12,5
temperature osservate
6
subcapa de transición
isoterme stimate
En una soleada tarde de verano,
el área urbana puede ser de 1º a
10º más caliente que la zona rural
limítrofe. La elevada temperatura
asociada a esta “isla de calor
urbana” incrementa el trabajo
de los equipos acondicionadores
para refrescar los edificios,
sobrecargando la red eléctrica y
acelerando la concentración de
aire contaminado degradando la
calidad del aire.
Temperatura del atardecer
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
33°C
32°C
31°C
centro de la ciudad
rural
30°C
residencial
suburbano
comercial
rural
Isla de calor urbana
Causas
Consecuencias
- Utilización de materiales con alta capacidad térmica y baja
reflectancia solar (asfalto, hormigon, tejas, membranas
impermeabilizantes oscuras, ladrillo);
Las islas de calor urbanas tiene un impacto negativo sobre la
comunidad urbana y el medio ambiente.
- Reducción de la transferencia de calor debido a la menor
intensidad del viento y turbulencias locales;
- Absorción de los flujos de calor por radiación debido a la
geometría de las calles y los “cañones urbanos” que se forman
entre los edificios;
- Sustitución de las superficies húmedas (verdes y / o agua)
por superficies secas;
- Aumento de la emisión térmica antropogénica: aire
acondicionado, actividad productiva, transportes y otras
actividades humanas.
- El aumento del uso de energía
Las altas temperaturas en las ciudades aumentan la necesidad
de aire acondicionado (A/C) para la refrigeración de los
edificios. Este aumento de la demanda puede sobrecargar la
red eléctrica durante una calurosa tarde de verano, haciendola
más susceptible a las caídas de tensión y apagones.
- Disminución de la calidad del aire
El aire más caliente acelera la formación de niebla
contaminante (ozono) a partir de contaminantes atmosféricos
como los óxidos de nitrógeno y compuestos orgánicos
volátiles. La mayor demanda de energía de refrigeración
también puede aumentar la emisión de contaminantes y
gases de efecto invernadero al aire a partir de las centrales
eléctricas de combustibles fósiles.
- Aumento de las Enfermedades
La temperatura más elevada y la menor calidad del aire pueden
agravar las enfermedades respiratorias relacionadas con el
calor, y también reducir la productividad.
7
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Estrategias para mitigar
la isla de calor urbana
Desde el punto de vista de los edificios, la tendencia actual
es reducir la demanda de energía tanto en invierno como
en verano. En este sentido, se propone reducir la demanda
energética:
- de invierno mejorando el aislamiento térmico (teniendo en
cuenta que las ganancias solares en invierno son bastante
limitadas)
- de verano: introduciendo la gestión de la ventilación, el
rediseño de los tejados y las superficies de vidrio
Desde el punto de vista de la zona urbana se propone:
- El diseño apropiado de la capa inferior de la Isla de calor
urbana con el fin de reducir el efecto de la radiación solar
- La disminución de la generación de calor antropogénico.
- La plantación de árboles de hoja caduca en las zonas pavimentadas y de hoja perenne en las paredes orientadas al Sur.
- El aumento de las zonas verdes en la planificación urbana.
árboles
0.15-0.18
pintura coloreada
0.15-0.35
pintura blanca
0.50-0.90
azulejo rojo/marrón
0.10-0.35
ladrillo/piedra
0.20-0.40
cesped
0.25-0.30
hormigón
0.10-0.35
asfalto
0.05-0.20
Valor medio del Albedo en una ciudad
Desde el punto de vista del control del albedo urbano (relación
entre la radiación solar reflejada y la radiación incidente)
- La utilización de asfaltos con mayor índice albedo
- La utilización de materiales con albedo muy alto en los tejados
e incluso en paredes orientadas hacia el Sur / Este / Oeste.
Albedo
El albedo de una superficie (viene de la palabra latina “albedo”
que significa blancura, a su vez de album “blanco”) es la
capacidad de reflexión de la radiación solar de una superficie.
Es el porcentaje de radiación solar reflejada por la superfície
respecto a la radiación total incidente sobre la misma. El albedo
depende de la longitud de onda de la radiación incidente y recibe
calificaciones de apto y “no apto”. Esta clasificación se refiere
generalmente a la medida usando el espectro de la luz visible.
El índice de albedo se mide a través de los albedómetros.
Teniendo en cuenta que la radiación visible es ligeramente
superior al 40% de la radiación solar total, el término albedo es
usado de forma incorrecta como una alternativa a la reflectancia
solar y se mide mediante reflectómetros u otras herramientas
más sofisticadas. El albedo máximo es 1, es decir, toda la luz
incidente es reflejada. El albedo mínimo es 0, cuando no hay
fracción de luz reflejada. En términos de luz visible, el primer
caso es el de un objeto de color blanco puro, el segundo caso
es un objeto completamente negro. Los valores intermedios
se refieren a situaciones intermedias. Pueden llevarse a cabo
argumentos similares con referencia al total de radiación solar y
a la reflectancia solar. El albedo de la nieve fresca es de hasta 0,9.
El carbón tiene un albedo muy bajo. Una pizarra tiene un albedo
de alrededor de 0,15. El albedo también se puede medir como un
porcentaje, siendo 1 igual al 100%. Así, la Tierra tiene un albedo
promedio de 0,37 a 0,39, es decir del 37-39%.
8
luna
6-8%
Albedo en la tierra (Porcentaje) 31%
Nieve fresca 80-95%
Reflejo en el agua
10-60%
(Varía con la altitud del sol)
Bosques 10-20%
Cesped 25-30%
Cultivos, pastizales
Hormigón, seco
10-25%
17-27%
Asfalto (Muy negro) 5-10%
Istitute of Climate Studies (USA)
Techo oscuro 8-18%
Techo claro 35-50%
Ladrillo, piedra
20-40%
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
> Edificios
Edificios
Protección de los
rayos solares
Protección
solar
Plantación
de vegetación
Reducir al mínimo
la infiltración
de calor
Reducción
del calor
antropogénico
Mantener
un cómodo
ambiente térmico
Envoltura
del edificio
Eficiencia
energética
Alternativa al aire
acondicionado
Tejados verdes
Fijos
Aislamento
óptimo
Eificiencia
energética
iluminación
Termocambiador
Acoplado
en tierra
Paredes verdes
Móviles
Perfecta
hermeticidad
del edificio
Eficiencia
energética
de todos los
electrodomésticos
Ventilación
mecánica natural
y controlada
Materiales
reflectantes
(cool roof)
Eficiencia
energética de los
equipos ofimáticos
Sistema
de refrigeración
radiante
Vegetación
en torno a los
edificios
Solar cooling
Inercia térmica
Acristamiento
electrocrómico
> Planificación urbana y desarrollo
Planificación
urbana y desarrollo
Aumentar
el verde urbano
Aumentar
el albedo* en las
pavimentaciones
Estrategia
de zonas
verdes urbanas
Aumentar la zona
verde en áreas
asfaltadas
Reducir
el calor de origen
antropogénico
Infraestructura
urbana
Área
de enfriamiento
accesible a todos
Mejorar el ciclo
natural del agua en
ambientes urbanos
Morfología urbana
Desarrollo
de bajo impacto
Ventilación
urbana
Reducir
el número
de vehículos
Transporte activo /
Transporte público
Uso
mixto
Limitación
al acceso
de vehículos
Controlar
la expansión
urbana
9
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Tejados cool
Al mediodía de un día claro de verano, una superficie plana
(horizontal) recibe cerca de 1.000 vatios de luz por metro
cuadrado. Los tejados tradicionales oscuros absorben gran
parte de esta energía incidente, calentando tanto el edificio
como el aire circundante. Esto aumenta el consumo de
energía en los edificios climatizados, y propicia que los
edificios sin climatización sean menos confortables. Los
tejados oscuros calientes también incrementan el efecto de la
isla de calor urbana calentando el aire que fluye a lo largo de
los tejados.
¿Cuáles son los beneficios?
Una posible solución: tejados cool
Esta definición hace referencia a tejados con alta reflectancia
solar, es decir, con una alta capacidad de reflejar la luz
solar. En un día soleado, un tejado que refleja gran parte
de la energía solar incidente permanece a una temperatura
menor que un tejado que absorbe en buena parte la luz solar
incidente. El grado de emisión térmica es otra propiedad que
contribuye a que una superficie se mantenga fresca. El grado
de emisión térmica es la eficiencia con la que una superficie
se enfría mediante la emisión de radiación infrarroja térmica
(o “infrarrojo medio y lejano”). Por lo tanto, un tejado “cool”
debería tener tanto una alta reflectancia solar (RS) como un
elevado grado de emisión térmica (ET).
En una tarde de verano, el techo negro situado a la izquierda tuvo
una temperatura 30º más alta que el techo blanco situado a la
derecha. (Imagen por cortesía del Departamento de Energía de los
Estados Unidos)
Casi la mitad de la radiación del sol llega como radiación en la
banda infrarroja cercana invisible. Los techos cool-colors están
diseñados para reflejar esta luz invisible. (Imagen cortesía del
“Heat Island Group”, Lawrence Berkeley National Laboratory)
10
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Sustituyendo una cubierta caliente por un tejado cool se reduce la conducción de calor hacia
el interior del edificio, la convección de calor hacia el aire que envuelve el exterior del edificio,
y la radiación térmica del calor hacia la atmósfera. Los tejados cool reducen la temperatura del
aire urbano mediante la reducción de la cantidad de calor transferido desde los tejados al aire
exterior, mitigando el efecto de la isla de calor urbana.
Menores emisiones de las centrales termoeléctricas
Los tejados cool reducen las necesidades de energía eléctrica
en los edificios climatizados, disminuyendo así las emisiones
de gases de efecto invernadero y otros contaminantes en las
centrales eléctricas que queman combustibles fósiles.
Mejor calidad del aire
Los tejados cool reducen la temperatura del aire urbano y así
frenan la formación de ozono al nivel del suelo. El ozono es
el componente principal de la niebla contaminante (smog),
puede agravar las enfermedades respiratorias y, además,
puede actuar como un gas de efecto invernadero.
Ralentización del cambio climático
Los tejados cool reducen el calor absorbido en la superficie
de la Tierra y por lo tanto pueden llegar a disminuir la
temperatura media de la superficie. Esta disminución de
la temperatura de la superficie reduce el flujo de calor a la
atmósfera, pudiendo compensar el efecto de calentamiento
causado por los gases de efecto invernadero.
Energía y ahorro de costes
Durante los meses de verano, los tejados cool reducen la
necesidad de refrigeración en edificios climatizados, lo que
ahorra energía y dinero.
Reducción de la demanda de energía procedente de la red
eléctrica
La menor demanda de energía para los equipos de
refrigeración también moderará la mayor demanda de energía
durante las olas de calor y las tardes de verano muy calientes,
disminuyendo el riesgo de apagones.
Mejora del confort interior
Los tejados cool reducen la temperatura del interior de los
edificios que no disponen de sistemas de climatización,
promoviendo la productividad y la salud de los usuarios,
incluso en edificios terciarios y fábricas.
Berkeley Lab - Heat Island Group
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Pavimentos cool
Al igual que los tejados oscuros convencionales, los
pavimentos oscuros se calientan con el sol, ya que absorben
entre un 80 y un 95% de la luz solar. Los pavimentos calientes
agravan el efecto de las islas de calor urbana calentando
el aire a nivel local, y contribuyen al calentamiento global
mediante la radiación de calor a la atmósfera - los pavimentos
deben ser considerados especialmente ya que comprenden
alrededor de un tercio de las superficies urbanas
Una posible solución: pavimentos cool
Los pavimentos cool permanecen más fríos al sol que los
pavimentos tradicionales. La reflectancia del pavimento se
puede mejorar mediante el uso de un reflectante agregado, un
aglutinante reflectante o transparente; o un recubrimiento de
la superficie reflectante.
Imágenes infrarrojas térmicas (a la
izquierda) y visible (a la derecha) de
una carretera con segmentos claros y
oscuros. La imagen infrarroja muestra
que el segmento claro (abajo) es
alrededor de 17º C más frío respecto
al segmento oscuro (arriba). (Imagen
por gentil concesión de Larry Scofield,
APCA)
Aceras reflejantes pueden reducir la
necesidad de iluminar la carretera
nocturna. (Imagen por gentil concesión
de Stark 1986)
La pavimentación situada a la
izquierda, tratada con materiales
reflejantes, produce una mayor
iluminación respecto a la
pavimentación tradicional situada a la
derecha, permitiendo así eliminar las
dos farolas situadas en cada lado del
edificio. (Imagen cortesía del “the albedo
effect” www.ecocem.ie)
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¿Cuáles son los beneficios?
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Ahorro de energía y reducción de emisiones
Los pavimentos cool bajan la temperatura del aire exterior,
permitiendo que los sistemas de aire acondicionado enfríen
los edificios con menos energía. Disponer de pavimentos cool
también ahorra energía al reducir la necesidad de iluminación
eléctrica artificial por la noche.
Aumento de la seguridad del conductor
Los pavimentos cool reflejan mejor las luces de la calle y los
faros de los vehículos por la noche, contribuyendo a aumentar
la visibilidad de los conductores.
Reducción del coste del alumbrado público
Los pavimentos cool puede aumentar la reflexión solar de las
carreteras, reduciendo la cantidad de electricidad necesaria del
alumbrado público durante la noche.
Mejora de la comodidad y de la salud
Los pavimentos frescos reducen la temperatura del aire de la
ciudad, reduciendo las enfermedades relacionadas con el calor,
ralentizando la formación de niebla contaminante, y haciendo
más confortable permanecer en el exterior. Los peatones
también se benefician de un aire más fresco y de pavimentos
más frescos.
Mejora de la calidad del aire
Al disminuir la temperatura del aire urbano, los pavimentos
cool pueden ralentizar las reacciones químicas atmosféricas
generadas por la niebla contaminante.
Reducción de las emisiones de las centrales termoeléctricas
Los pavimentos cool reducen la emisión de gases de efecto
invernadero y otros contaminantes del aire desde las
centrales, al ahorrar energía en el alumbrado público y en el
uso de los sistemas de climatización en los edificios.
Mejora de la calidad del agua
Los pavimentos cool bajan las temperaturas de la superficie,
enfriando así el agua de lluvia y disminuyendo los daños a las
cuencas hidrográficas locales.
Ralentización del cambio climático
Los pavimentos cool disminuyen el calor absorbido en la
superficie de la Tierra y por lo tanto pueden reducir las
temperaturas de la superficie.
Tecnología
Los pavimentos cool se pueden hacer de materiales de
pavimentación tradicionales, como el hormigón de cemento.
Los nuevos hormigones de cemento tienen una reflectancia
solar (SR) de hasta 30-50%. También hay revestimientos cool
de colores novedosos para pavimentos de hormigón de asfalto
que reflejan aproximadamente el 50% de la luz solar. Otro
enfoque es utilizar un agregado aglutinante de color claro que
contribuya a incrementar la reflexión de la energía solar..
Al igual que con todos los materiales expuestos a la atmósfera
y al sol, la reflexión solar del pavimento puede cambiar con el
tiempo. Por ejemplo, los pavimentos de hormigón de cemento
antiguos tienden a oscurecerse con los neumáticos y las
manchas de grasa (30-50% nuevo SR; SR edad 20-35%)
Berkeley Lab - Heat Island Group
13
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
¿Qué es el proyecto MAIN?
En las pequeñas y grandes áreas urbanas del centro y sur de
Europa, los materiales para tejados a menudo se caracterizan
por tener una capacidad limitada para reflejar la radiación
solar, lo que conduce a un sobrecalentamiento de los edificios
y de las áreas urbanas en verano. Esto constituye un problema
de relevancia económica y social al que se puede hacer frente
mediante la adopción de materiales “inteligentes” como
tejados frescos y colores fríos, dotados de un acabado especial
de la superficie.
MAIN (‘MAtériaux INtelligents’) es un proyecto cofinanciado
por el Programa MED de la Unión Europea y coordinado por el
Departamento de Ingeniería “Enzo Ferrari” de la Universidad
de Modena. El proyecto MAIN tiene como objetivo facilitar
la difusión de materiales frescos a través de la creación
de “Islas Territoriales” ubicadas en diferentes regiones de
Francia, Grecia, Italia y España, en el que las diferentes
partes interesadas (responsables políticos, diseñadores,
constructores, artesanos y productores) contribuyen a la
formación del conocimiento, a su demostración en el trabajo,
y al fortalecimiento del marco legal.
14
El Programa MED es un programa financiado por la Unión
Europea como un instrumento de su política regional,
como consecuencia de una larga tradición de programas
de cooperación entre los diferentes países. El enfoque
transnacional permite que el Programa MED aborde los
desafíos que van más allá de las fronteras nacionales, como la
gestión de riesgos ambientales o de comercio internacional,
con dos objetivos principales:
• mejorar la competitividad del área del Mediterráneo
con el fin de asegurar el crecimiento y el empleo para las
generaciones futuras;
• promover la cohesión territorial y la protección del medio
ambiente desde una perspectiva de desarrollo sostenible.
Projet cofinancé par le Fonds Européen
de Développement Régional (FEDER)
Project cofinanced by the European
Regional Development Fund (ERDF)
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
La difusión de los materiales inteligentes frescos está
creciendo en las zonas Mediterráneas y sub-Mediterráneas,
pero sigue siendo relativamente baja en muchas regiones
donde el clima es más favorable. A menudo se basan en las
tecnologías ya establecidas y capitalizan los resultados de
la investigación y desarrollo en productos comerciales tales
como:
- materiales blancos para tejados de poca pendiente (tejados
cool) ya están disponibles para la venta comercial;
- Materiales de color claro para pavimentos u otras superficies
urbanas para el suelo (pavimentos cool) también están ya
disponibles para la venta;
- Productos de color (colores cool) para paredes y cubiertas
inclinadas, en fase de desarrollo, pero no muy lejos de la
disponibilidad comercial.
Directiva 2010/31 de la UE
(Directiva Refundida 2002/91/CE)
Los principales puntos de la Directiva EPBD2 incluyen:
- A partir del 31 de diciembre de 2020 los nuevos edificios en la
UE tendrán que consumir “energía casi nula”.
- A partir del 31 de diciembre de 2018 las entidades públicas que
compren u ocupen un nuevo edificio deben construir, alquilar o
comprar edificios de consumo de “energía casi nula”
- La definición de edificio de energía casi nula hace referencia
a un: ¨edificio que tiene una eficiencia energética muy elevada,
incluyendo las demandas de:
- Calefacción
- Suministro de agua caliente
- Enfriamiento
El mayor impulso para la difusión de los materiales “frescos”
proviene de la implementación de la EPBD (Siglas del Energy
Perfomance of Buildings Directive – Directiva de Eficiencia
Energética de los Edificios) refundida recientemente en la
Directiva 2010/31/UE (EPBD2).
La mayoría de los materiales frescos son reemplazados
por materiales ordinarios del mismo tipo, por lo tanto para
evaluar la eficacia en términos de costes se deben tener en
cuenta no solo el incremento del coste de estos materiales,
sino también el impacto que producen a la hora de reducir la
demanda energética del edificio.
Grupos de investigación que operan con materiales “cool”
El “Heat Island Group” presente en el Lawrence Berkeley
National Laboratory (EE.UU.), dirigido inicialmente por el
profesor Hashem Akbari y últimamente por el Dr. Ronnen
Levinson, ha desarrollado y estudiado el efecto de la isla de
calor urbana desde finales de los 80. Gracias a su actividad
fue fundado el “Cool Roof Rating Council” (CRRC) en 1998.
El CRRC es una organización diseñada para implementar un
programa de certificación independiente de materiales cool.
En Europa, el “Building Environment Studies Group” de la
Universidad Nacional y Kapodistríaca de Atenas, dirigido por
el Prof. Mat Santamouris, también ha mostrado un interés
particular sobre estos temas. Sus actividades han contribuido
de manera significativa a la puesta en marcha del Proyecto
de Tejados Frescos (financiado por el Programa Europeo de
Energía Inteligente), y del Consejo Europeo de Tejados Frescos
(ECRC), fundado en 2011 y orientado a la implementación de un
programa europeo independiente de pruebas de materiales cool.
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Objetivos del proyecto
Los tejados cool y pavimentos cool apenas se utilizan en Europa.
Por tanto, el proyecto MAIN está dirigido a promover su
difusión, interviniendo en toda la cadena de partes interesadas
en la construcción de edificios..
Distintas experiencias anteriores en el marco general de la
eficiencia energética han sugerido que:
• Los conceptos básicos deben difundirse entre las diversas
partes interesadas, en particular entre los técnicos del sector de
la construcción que representan el vínculo entre los usuarios
finales, fabricantes y proveedores de materiales.
• La formación específica debe proporcionarse a los
diseñadores y a otros técnicos del sector de la construcción,
con el fin de permitir la estimación precisa del impacto de los
materiales frescos en el rendimiento y la comodidad de los
edificios en las zonas urbanas.
• Debe proporcionarse información y apoyo a los representantes
políticos y a los funcionarios públicos, con el fin de contribuir
a la evaluación del impacto socio-económico de los materiales
frescos, y a la inclusión de indicaciones específicas en las
normas de construcción.
• Se debe aplicar un único criterio para la certificación de las
propiedades de los materiales a nivel europeo, con el fin de
verificar el rendimiento real y permitir una competencia leal de
los fabricantes de materiales.
Las actividades de difusión se llevarán a cabo en el nivel de
“islas territoriales”, en las que cada grupo de interés tiene las
siguientes tareas:
• Contactar y posiblemente involucrar a todos los otros
actores locales (y sus asociaciones, si las hay) en la campaña
de difusión;
• Implementar la traducción y la adaptación de los
instrumentos principales de difusión (páginas web,
plataformas de e-learning, guías técnicas, cursos de
formación, seminarios, etc.);
• Organizar actividades locales de difusión y formación
(cursos de formación, seminarios, reuniones con los grupos
de interés claves, etc.);
• Adquirir información sobre las políticas energéticas y
ambientales locales que hagan referencia a los materiales
frescos en el ámbito de influencia del proyecto;
• Alentar, apoyar y dar a conocer las aplicaciones piloto en la
Isla Territorial y/o áreas limítrofes. Se espera que el proyecto
MAIN propicie el desarrollo de un concepto de Isla Territorial
exportable y reproducible.
Tejado negro
Flujo de calor
en el edificio
Tejado blanco
Flujo de calor a la atmósfera
Flujo de calor a la atmósfera
80°C
Temperatura del aire 37 °C
Flujo de calor al aire de la ciudad
Islas territoriales
Flujo de calor al aire de la ciudad
La difusión de los materiales “cool”
80°C
44°C
Flujo de calor
en el edificio
Enfría tu edificio. Enfría tu ciudad. Enfría tu planeta
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Destinatarios del proyecto MAIN
La difusión de materiales frescos que promueve el proyecto
MAIN afectará a todos aquellos grupos de interés según el
ámbito de su uso:
- Los usuarios finales (particulares, administradores de
edificios, gestores energéticos de las empresas y de las
instituciones públicas).
- Técnicos (ingenieros, arquitectos y otros miembros de
asociaciones profesionales) involucrados en el papel
de diseñadores, directores de proyectos, certificadores
energéticos.
- Las empresas de construcción y pequeñas empresas con sus
directores y técnicos.
- Los fabricantes de materiales y componentes de
construcción con sus técnicos, representantes de ventas y
gerentes de producción.
- Los políticos y los funcionarios públicos encargados de la
normalización y el control de los sectores de la construcción y
de la energía.
- Las organizaciones que participan en el ámbito de la
investigación, la formación y la certificación del producto.
Sello de calidad MAIN
Se desarrollará un sello de calidad MAIN en el marco de las actividades de
formación:
- Un arquitecto o técnico que trabajen en el ámbito de la eficiencia energética
podrán obtener el sello MAIN tras la asistencia a un curso de nivel avanzado
- Una empresa de construcción o artesanal podrá obtener el sello MAIN tras
la asistencia como mínimo de un miembro del personal a un curso de nivel
estándar.
La lista de los técnicos cualificados y artesanos de cada isla territorial se
publicará en la página web del proyecto MAIN. Siendo finalmente, incluidas
las empresas con el sello de calidad MAIN siempre que:
- El material propuesto obtenga la calificacíón de “material MAIN”
- La empresa constructora o artesana esté cualificada como “empresa MAIN”
- El diseñador esté cualificado como “personal MAIN” (cuando sea requerido
por la ley).
CRCC - Cool Roof Rating Council
Berkeley Lab - Heat Island Group
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Socios del Proyecto MAIN
1. Universidad de Módena y Reggio Emilia
Departamento de Ingenieria “Enzo Ferrari” (UniMORE - DIEF), Modena (Italia)
2 Región de Sicilia - Departamento de Urbanismo, Palermo (Italia)
3. Grupo de Interés Público para la Formación e Inserción Profesional de la Academia
de Niza (GIP FIPAN), Niza (Francia)
4. Fundació Universitat-Empresa de las Illes Balears (FUEIB), Palma (España)
5. Δήμος Αχαρνών, Αχαρνές (Ελλάδα)
Municipio de Acharnes, Acharnes (Grecia)
6. Cámara de Artes y Oficios de los Alpes Marítimos (CMA06), Niza (Francia)
7. Municipio de Arezzo / Municipalidad de Arezzo, Arezzo (Italia)
8. Escuela Europea de Artesania (SEUM), Arezzo (Italia)
9. Διοικητικό Επιμελητήριο, Αθήνα (Ελλάδα)
Cámara de Pequeñas y Medianas Empresas de Atenas (ACSMI), Atenas (Grecia)
10. SCIENTER España S.L. Granada (España)
11. Instituto de Sistemas de Aceleración y Aplicaciones (IASA), Atenas (Grecia)
12. Agencia pera la Energia y el Desarrollo Sostenibile (AESS), Modena (Italia)
Scuola Europea dei Mestieri
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la foto en la parte superior es de http://sourceable.net
www.med-main.eu