Protección contra el cambio climático de los edificios contra el calor excesivo

Hay varias opciones para implementar la protección climática de los edificios con respecto a las temperaturas excesivamente altas. Estas opciones se refieren al diseño de edificios (incluido el uso de tecnologías informáticas para optimizar el confort térmico) y las envolventes del edificio (techo, techos, paredes externas, puertas, ventanas, incluidos los vidrios de control solar que reducen la radiación solar que entra en la vivienda) y los cimientos. Las soluciones de diseño de edificios incluyen características tradicionales de las viviendas ubicadas en países de clima tradicionalmente cálido, como:

• la relación de aspecto del edificio, es decir, la relación entre el espacio interior y la superficie externa del edificio que maximiza la dispersión del calor interno y minimiza la absorción de calor a través de la radiación solar.
• elementos arquitectónicos tales como toldos, voladizos, persianas, pórticos, paredes exteriores blancas o de colores claros y techo
• la orientación solar del edificio, que puede minimizar la exposición diaria del edificio a la luz solar.

Las soluciones de alta tecnología también pueden desempeñar un papel muy importante. Estos incluyen sensores que permiten un monitoreo fino de las condiciones térmicas y, por lo tanto, un ajuste optimizado del aire acondicionado y la ventilación, e incluso la orientación de los paneles de sombreado de acuerdo con las condiciones de aislamiento en tiempo real. Los sensores y los dispositivos digitales de regulación térmica también pueden combinarse con medidas de gestión del lado de la demanda que ayudan a reducir el impacto de la demanda de refrigeración en las cargas máximas cuando el sistema eléctrico está bajo tensión (véase también la opción de adaptación sobre los cambios en el comportamiento individual en el sector energético). Un ejemplo famoso de un edificio en el que se ha aplicado un paquete completo de soluciones de última generación es el edificio de oficinas The Edge en Ámsterdam; terminado en 2014. La envolvente del edificio incluye ventanas dinámicas, sombras automáticas y ventilación por desplazamiento. Un total de 28.000 sensores rastrean el movimiento, los niveles de iluminación, la humedad y la temperatura, lo que permite una respuesta inmediata y más eficiente a las necesidades energéticas, como apagar automáticamente la calefacción, el aire acondicionado y la iluminación en áreas no utilizadas. Además, una aplicación proporcionada a quienes trabajan en el edificio les permite ajustar la temperatura y los niveles de iluminación a su alrededor utilizando su teléfono inteligente. La refrigeración y la calefacción implican el uso de un intercambiador de calor que transfiere calor en la dirección deseada entre el edificio y un acuífero debajo de él.

La organización del espacio en la proximidad de edificios también importa: la presencia de árboles en particular aumenta el flujo de aire y reduce el impacto de la radiación solar y el efecto de la isla de calor típico de las ciudades modernas.

Las características técnicas de la envolvente del edificio son cruciales para su capacidad para controlar las temperaturas interiores. Los materiales de los que se construye la envoltura y su masa, de hecho, determinan la rapidez con la que se compensan las diferencias de temperatura entre interiores y exteriores. Los edificios tradicionales de paredes gruesas en el Mediterráneo, por ejemplo, requieren mucho menos aire acondicionado que los modernos; alternativamente, el uso de materiales con alta resistencia térmica puede reducir el calor que entra en el edificio. Esta opción es particularmente interesante para reacondicionar edificios existentes con capas de aislamiento que compensan las malas propiedades térmicas de los materiales de construcción originales.

Además, el uso de ventilación mecánica o natural, o el almacenamiento en frío en materiales con alta masa térmica como baldosas o piedras, reduce la necesidad de aire acondicionado. El almacenamiento en frío se puede combinar con una bomba de calor (posiblemente basada en un sistema geotérmico, aprovechando el diferencial entre temperaturas subterráneas y superficiales) para aumentar la flexibilidad en el despliegue del aire frío. El ajuste de la humedad interior puede tener un fuerte impacto en las temperaturas percibidas y, en última instancia, en el confort térmico de los ocupantes de un edificio.

Los techos también son superficies de intercambio de calor importantes, y su diseño puede ayudar a reducir significativamente las necesidades energéticas de un edificio. Los techos verdes, por ejemplo, pueden ayudar significativamente a reducir el efecto de la isla de calor en las ciudades al enfriar naturalmente las superficies de los edificios a través de la acción del agua y la vegetación. Una opción más barata pero también efectiva es pintar techos blancos o en colores claros y altamente reflectantes que reboten la radiación solar. Los techos blancos de grado superior reflejan el 80 % de la energía solar; los techos negros, por otro lado, solo reflejan entre el 5 % y el 10 %(CRRC, 2013).

Las medidas descritas se centran en hacer frente al calor excesivo. Esto no implica automáticamente que todos ellos también puedan ayudar a conservar el calor en invierno. Sin embargo, aquellos que aumentan el aislamiento de la envolvente del edificio y el aumento de la masa térmica pueden funcionar en ambos sentidos.

Categorías del IPCC

Estructural y físico: Opciones de adaptación basada en ecosistemas, Estructural y físico: Opciones tecnológicas

Participación de partes interesadas

Las características de un edificio, incluida la forma en que evita la calefacción interior excesiva, suelen ser una cuestión contractual privada entre el constructor y los compradores del edificio. La participación de las partes interesadas puede ser relevante en el caso de grandes edificios públicos, en caso de que los costos del diseño propuesto sean significativamente más altos que los de un edificio estándar y esto puede generar preocupaciones sobre el impacto en los presupuestos públicos o sobre la capacidad del proponente para encontrar una financiación adecuada para el proyecto. Entre las opciones mencionadas, la creación de áreas verdes en las cercanías de edificios para proporcionar sombreado está, por supuesto, sujeta al proceso de autorización habitual, y requiere consultar con las comunidades locales sobre la preferencia de esta opción sobre los usos alternativos de la misma zona.

Factores de éxito y limitantes

Los principales obstáculos para el diseño de edificios a prueba de clima son económicos y culturales. Algunas de las opciones propuestas (material de mayor calidad para envolventes de edificios, techos verdes, sombreado automático de ventanas) son más caras y más difíciles de implementar y mantener que las prácticas de construcción estándar. Culturalmente, los arquitectos pueden percibir su creatividad reducida por la complejidad de algunas de estas soluciones. Diseñar un edificio con total libertad de elección en cuanto a formas y materiales, mientras que confiar en el aire acondicionado para cuidar el confort térmico interior es una perspectiva tentadora que reduce los desafíos técnicos, los costos de construcción y aumenta el rango estético para las opciones de diseño. Esto es particularmente relevante para grandes unidades de construcción como rascacielos, centros comerciales, campus, etc. La relevancia de este obstáculo es probable que caiga en los próximos años a medida que las soluciones a prueba del clima alcancen la madurez tecnológica y la innovación tecnológica reduzca sus costos. Sin embargo, no hay garantía de que la flexibilidad en el diseño de edificios que ofrece actualmente el aire acondicionado sea igualada por estas soluciones.

Por otro lado, especialmente para unidades más pequeñas, como casas unifamiliares o barrios residenciales de tamaño pequeño y mediano, la protección contra el clima puede ser un desafío de diseño muy estimulante. Hay una serie de iniciativas en la UE que aplican soluciones ecológicas para los edificios residenciales y la planificación urbana, incluida la ecologización de los paisajes urbanos, campañas de sensibilización e incentivos financieros. Ejemplos de incentivos financieros son: subvención a techos verdes de 30 EUR por m² con una cobertura mínima de 40 m² en Rotterdam (Países Bajos), subvenciones para propietarios privados de techos verdes previstas por la Estrategia de techo verde de Hamburgo, hasta el 60 % de los costes de construcción; o los incentivos para el aislamiento térmico de la envoltura de edificios en Italia, que pueden cubrir hasta el 65 % del coste de los materiales aislantes y de su instalación.

Costes y beneficios

Los costos varían según la solución aplicada y el lugar donde se implementan. Por ejemplo, los techos verdes en Alemania cuestan alrededor de 77 a 145 EUR por metro cuadrado, y de 145 a 242 EUR en los EE.UU., debido a la diferente madurez de la industria y las características de la construcción local. Según el estudio de caso Green Roof Strategy de Hamburgo, “los costos estimados de instalación, mantenimiento y reemplazo durante un período de 40 años se acumulan a 20,500 EUR para 300 metros cuadrados de superficie tanto para techos grises como verdes. Al centrarse solo en la instalación inicial, un techo verde cuesta 9,500 EUR frente a 3,000 EUR para un techo gris para 300 metros cuadrados de superficie».

Los techos blancos son significativamente menos costosos, con un precio por metro cuadrado de entre 6,5 y 9,8 EUR, según un sitio web de comparación de costos estadounidense. Los precios de aislamiento de paredes y techos varían ampliamente según el material aislante, pero generalmente oscilan entre 40 y 100 EUR por metro cuadrado. Los precios de las gafas de control solar son comparables o ligeramente más altos que los vidrios aislantes estándar instalados comúnmente en las ventanas de los hogares europeos. Empaquetar un menú completo de soluciones a prueba del clima de última generación en un edificio puede ser costoso, y es más fácil hacerlo desde cero diseñando un nuevo edificio para ese propósito. El extremadamente eficiente energéticamente y térmicamente cómodo 39,673 m² de espacio de oficinas (más 11,558 m² de espacio de estacionamiento interior) del edificio The Edge requirió una inversión de 74 millones de euros (costes totales de construcción).

Estos costes deben sopesarse con los efectos beneficiosos en los presupuestos de los hogares, las empresas y las administraciones públicas en términos de ahorro de energía, que para las soluciones de última generación pueden ser muy sustanciales e incluso dar lugar a un uso neto de energía casi nulo. El aumento de los espacios verdes en un contexto urbano también genera una serie de co-beneficios en términos de mejora de la salud, biodiversidad urbana, interacciones sociales y mejoras estéticas.

Aspectos legales

A nivel regulatorio, las soluciones técnicas mencionadas anteriormente pueden incorporarse a los códigos de construcción. Cuando esto no se aplica ya, es aconsejable un movimiento regulatorio en esta dirección para los países de la UE con un clima cálido.

La Directiva revisada sobre la eficiencia energética en los edificios exige que todos los edificios públicos nuevos sean N-ZEB (edificios de energía cercana a cero) desde 2018 y que todo el parque inmobiliario europeo sea N-ZEB de aquí a 2050. Aunque no están dirigidas directamente a la adaptación a las altas temperaturas, estos requisitos exigirán una aplicación generalizada de las medidas aquí descritas.

Tiempo de implementación

El tiempo de implementación varía según el tipo de intervención, desde unas pocas horas para instalar cortinas y tonos hasta varios meses o incluso años para diseñar y construir un edificio a prueba de clima desde cero.

Tiempo de vida

La vida útil varía con el tipo de intervención, que va desde pocos años hasta la vida residual del edificio.

Sitios web:

Referencias: