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Materiales inteligentespara 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)
El aumento de la temperatura en las zonas urbanas
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
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.
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.
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.
Vera
no (G
LA) T
empe
ratu
ra M
ax (º
C)
Año
36
2003
2007
34
32
30
28
1890 1905 1920 1935 1950 1965 1980 1995 2010
3
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
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.
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
El impacto del cambio climático urbano en las ciudades europeas
IMPACTo DeL AuMenTo De 1ºC sobre eL ConsuMo De enerGíA en LA zonA De Tokyo (verano)
- 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.
aumento de 1° C
Incremento de 1.8 GW (1.8 x 106 kW) de la demanda de electricidad
3,5°C
4°C
6°C
4
M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
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 datofuori copertura
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.
Se prevé que la demanda de refrigeración de los edificios
aumente hasta un 120% en 2050 y casi un 250% en 2100.
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
0
40
80
120
160
1985 1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025
céntimo/kWh
Coste de la electricidad en horas punta
Coste normal de la electricidad
Coste de la conservación de la energía
5
el coste de la energía eléctrica en horas punta e muy alto.M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
el uso del aire condicionado en europa está en continuo aumento.M. Santamouris NKUA & CyI - CRES
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).
El efecto Isla de Calor Urbana
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.
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.
temperature osservate isoterme stimate
6
limitar la inversión
dirección del flujo
capa límite urbana
13,6 250 m
62 m
12,5
12,5
13,5 13,5
13,0 13,0
12,5 12,5
12,0
11,5
10,5
11,0
11,8
capa inferior urbana
subcapa de transición
subcapa inercial
10,4
(altura media de los techos)
zr
zh
(altura en mezcla)
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Causas
- Utilización de materiales con alta capacidad térmica y baja
reflectancia solar (asfalto, hormigon, tejas, membranas
impermeabilizantes oscuras, ladrillo);
- 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.
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.
Consecuencias
Las islas de calor urbanas tiene un impacto negativo sobre la
comunidad urbana y el medio ambiente.
- 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.
Isla de calor urbana
7
rural comercial
centro de la ciudad
residencial suburbano
rural
30°C
31°C
32°C
33°CTe
mpe
ratu
ra d
el a
tard
ecer
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética 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 pavi-
mentadas y de hoja perenne en las paredes orientadas al Sur.
- El aumento de las zonas verdes en la planificación urbana.
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%.
Estrategias para mitigar la isla de calor urbana
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Istitute of Climate Studies (USA)
Valor medio del Albedo en una ciudad
pintura coloreada0.15-0.35
pintura blanca0.50-0.90
azulejo rojo/marrón0.10-0.35
ladrillo/piedra0.20-0.40
árboles0.15-0.18
cesped0.25-0.30
hormigón0.10-0.35
asfalto0.05-0.20
Nieve fresca 80-95%
Bosques 10-20%
Cultivos, pastizales 10-25%
Cesped 25-30%Asfalto (Muy negro) 5-10%
Hormigón, seco 17-27%
Ladrillo, piedra 20-40%
Techo claro 35-50%
Techo oscuro 8-18%
Reflejo en el agua10-60%
(Varía con la altitud del sol)
luna6-8%
Albedo en la tierra (Porcentaje) 31%
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
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Edificios
Infraestructura urbana
> edificios
> Planificación urbana y desarrollo
Protección de los rayos solares
Reducir al mínimo la infiltración
de calor
Reducción del calor
antropogénico
Mantener un cómodo
ambiente térmico
Plantación de vegetación
Protección solar
Envoltura del edificio
Eficiencia energética
Alternativa al aire acondicionado
Tejados verdes
Paredes verdes
Vegetación en torno a los
edificios
Móviles
Fijos
Acristamiento electrocrómico
Materiales reflectantes(cool roof)
Eificiencia energética iluminación
Eficiencia energética
de todos los electrodomésticos
Eficiencia energética de los
equipos ofimáticos
Ventilación mecánica natural
y controlada
Sistema de refrigeración
radiante
Solar cooling
Termocambiador Acoplado en tierra
Aislamento óptimo
Inercia térmica
Perfecta hermeticidad del edificio
Planificación urbana y desarrollo
Aumentar el verde urbano
Estrategia de zonas
verdes urbanas
Aumentar la zona verde en áreas
asfaltadas
Aumentar el albedo* en las pavimentaciones
Reducir el calor de origen
antropogénico
Reducir el número
de vehículos
Área de enfriamiento
accesible a todos
Mejorar el ciclo natural del agua en ambientes urbanos
Morfología urbana
Usomixto
Limitación al acceso
de vehículos
Controlar la expansión
urbana
Transporte activo / Transporte públicoVentilación
urbanaDesarrollo
de bajo impacto
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Tejados cool
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)
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.
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).
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una posible solución: tejados cool
¿Cuáles son los beneficios?
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética 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.
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.
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Berkeley Lab - Heat Island Group
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Pavimentos cool
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)
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)
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
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.
Aceras reflejantes pueden reducir la necesidad de iluminar la carretera nocturna. (Imagen por gentil concesión de Stark 1986)
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una posible solución: pavimentos cool
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
¿Cuáles son los beneficios?
TecnologíaLos 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%)
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.
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Berkeley Lab - Heat Island Group
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.
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.
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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
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.
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.
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.
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.
Directiva 2010/31 de la ue(Directiva refundida 2002/91/Ce)
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).
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
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Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
La difusión de los materiales “cool”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.
Islas territorialesLas 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.
Objetivos del proyecto
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Tejado negro 80°C Tejado blanco 80°C44°C
Temperatura del aire 37 °C
Fluj
o de
cal
or a
l air
e de
la c
iuda
d
Fluj
o de
cal
or a
la a
tmós
fera
Flujo de calor en el edificio
Flujo de calor en el edificio
Fluj
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cal
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la c
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Fluj
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cal
or a
la a
tmós
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Enfría tu edificio. Enfría tu ciudad. Enfría tu planeta
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
Destinatarios del proyecto MAInLa 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.
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).
- 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.
17
Berkeley Lab - Heat Island GroupCRCC - Cool Roof Rating Council
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
1. Universidad de Módena y Reggio EmiliaDepartamento 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)
Socios del Proyecto MAIN
Scuola Europea dei Mestieri
18 la foto en la parte superior es de http://sourceable.net
Materiales inteligentes para la mejora de la eficacia energética urbana
www.med-main.eu