Las superficies reflectantes , o modificación del albedo en el suelo ( GBAM ), son un método de gestión de la radiación solar para mejorar el albedo de la Tierra (la capacidad de reflejar las longitudes de onda visibles , infrarrojas y ultravioleta del Sol , reduciendo la transferencia de calor a la superficie). El IPCC describió este método como "blanqueamiento de techos, cambios en la gestión del uso de la tierra (por ejemplo, agricultura sin labranza ), cambio del albedo a mayor escala (cubriendo glaciares o desiertos con láminas reflectantes y cambios en el albedo oceánico)". [1]
El tipo de superficie reflectante más conocido es un tipo de techo llamado "techo frío". Si bien los techos fríos se asocian principalmente con techos blancos, vienen en una variedad de colores y materiales y están disponibles tanto para edificios comerciales como residenciales. [2]
Como método para abordar el calentamiento global , el informe del IPCC de 2018 indicó que el potencial de reducción de la temperatura global era "pequeño", pero hubo un gran acuerdo sobre el reconocimiento de cambios de temperatura de 1-3 °C a escala regional. [1] La aplicación limitada de superficies reflectantes puede mitigar el efecto de isla de calor urbana . [3]
Las superficies reflectantes se pueden utilizar para cambiar el albedo de las áreas agrícolas y urbanas, teniendo en cuenta que un cambio de 0,04 a 0,1 en el albedo de las áreas urbanas y agrícolas podría reducir potencialmente las temperaturas globales hasta superar los 1,0 °C. [1]
El enfoque de superficies reflectantes es similar al enfriamiento radiativo diurno pasivo (PDRC), ya que ambos están basados en tierra, pero el PDRC se centra en "aumentar la emisión de calor radiativo de la Tierra en lugar de simplemente disminuir su absorción solar". [4]
Los techos fríos, en climas cálidos, pueden ofrecer beneficios tanto inmediatos como a largo plazo, entre ellos:
Los techos fríos permiten ahorrar energía de refrigeración en veranos calurosos, pero pueden aumentar la carga energética de calefacción durante inviernos fríos. [8] Por lo tanto, el ahorro neto de energía de los techos fríos varía según el clima. Sin embargo, un estudio de eficiencia energética de 2010 [9] que analizaba este tema en edificios comerciales con aire acondicionado en los Estados Unidos descubrió que los ahorros de refrigeración en verano suelen superar la penalización de la calefacción en invierno, incluso en climas fríos cerca de la frontera entre Canadá y Estados Unidos, lo que genera ahorros tanto en electricidad como en emisiones. Sin un programa de mantenimiento adecuado para mantener limpio el material, el ahorro de energía de los techos fríos puede disminuir con el tiempo debido a la degradación del albedo y la suciedad. [10]
Un estudio de modelado de los impactos de las reducciones de temperatura debido a los techos fríos en Londres durante la ola de calor de 2018 en las Islas Británicas concluyó que la mortalidad relacionada con el calor en este período (estimada entre 655 y 920) podría haberse reducido en 249 (32 %) en un escenario en el que se supone que todos los edificios tienen techos fríos instalados. Utilizando el valor de la vida estadística, los beneficios en términos de muertes evitadas por el frío se estimaron en un ahorro de £615 millones. [11]
Las investigaciones y la experiencia práctica con la degradación de las membranas de techado a lo largo de varios años han demostrado que el calor del sol es uno de los factores más potentes que afectan la durabilidad. Las altas temperaturas y las grandes variaciones, estacionales o diarias, a nivel de techado son perjudiciales para la longevidad de las membranas de techado. Reducir los cambios extremos de temperatura reducirá la incidencia de daños a los sistemas de membrana. Cubrir las membranas con materiales que reflejen la radiación ultravioleta e infrarroja reducirá el daño causado por la degradación por rayos UV y calor. Las superficies blancas reflejan más de la mitad de la radiación que les llega, mientras que las superficies negras absorben casi toda. Las membranas de techado blancas o revestidas de blanco, o la cubierta de grava blanca, parecen ser el mejor enfoque para controlar estos problemas cuando las membranas deben dejarse expuestas a la radiación solar. [12]
Si todos los tejados planos urbanos de los climas cálidos se blanquearan, el aumento resultante del 10% en la reflectividad global compensaría el efecto de calentamiento de 24 gigatoneladas de emisiones de gases de efecto invernadero, o el equivalente a retirar 300 millones de automóviles de la carretera durante 20 años. Esto se debe a que un tejado blanco de 93 metros cuadrados (1000 pies cuadrados) compensará 10 toneladas de dióxido de carbono a lo largo de sus 20 años de vida útil. [13] En un estudio de caso real de 2008 [14] de enfriamiento a gran escala a partir del aumento de la reflectividad, se descubrió que la provincia de Almería, en el sur de España, se ha enfriado 1,6 °C (2,9 °F) en un período de 20 años en comparación con las regiones circundantes, como resultado de la instalación de invernaderos cubiertos de polietileno en una vasta área que anteriormente era un desierto abierto. En el verano, los agricultores blanquean estos techos para enfriar sus plantas.
Cuando la luz del sol cae sobre un techo blanco, gran parte de ella se refleja y pasa de nuevo a través de la atmósfera hacia el espacio. Pero cuando la luz del sol cae sobre un techo oscuro, la mayor parte de la luz se absorbe y se vuelve a irradiar en longitudes de onda mucho más largas, que son absorbidas por la atmósfera. (Los gases de la atmósfera que absorben con mayor fuerza estas longitudes de onda largas se han denominado "gases de efecto invernadero"). [15] Los hallazgos de un estudio realizado por Syed Ahmad Farhan et al. de la Universiti Teknologi PETRONAS y la Universiti Teknologi MARA en 2021, [2] que se basa en el clima cálido y húmedo de Malasia , sugieren que la selección de tejas blancas reduce significativamente los picos de transferencia de conducción de calor y la temperatura de la superficie del techo, así como los valores de transferencia de conducción de calor y temperatura de la superficie del techo a lo largo de los perfiles diurnos. Por el contrario, los resultados también revelan que no influye en los perfiles nocturnos, ya que se produce una liberación de calor al cielo a lo largo de la noche. La liberación de calor del edificio se produce debido a la ausencia de radiación solar, lo que reduce la temperatura del cielo y permite que éste actúe como un sumidero de calor que promueve la transferencia de calor del edificio al cielo para lograr el equilibrio térmico .
Un estudio de 2012 realizado por investigadores de la Universidad Concordia incluyó variables similares a las utilizadas en el estudio de Stanford (por ejemplo, las respuestas de las nubes) y estimó que la implementación mundial de techos y pavimentos fríos en las ciudades generaría un efecto de enfriamiento global equivalente a compensar hasta 150 gigatoneladas de emisiones de dióxido de carbono, suficiente para sacar todos los automóviles del mundo de las carreteras durante 50 años. [16] [17]
Los techos de membrana termoplástica blanca (PVC y TPO) son inherentemente reflectantes, logrando algunas de las mediciones de reflectancia y emitancia más altas de las que son capaces los materiales para techos. [18] Un techo hecho de termoplástico blanco, por ejemplo, puede reflejar el 80 por ciento o más de los rayos del sol y emitir al menos el 70% de la radiación solar que absorbe el techo. Un techo de asfalto solo refleja entre el 6 y el 26% de la radiación solar.
Además de las membranas de PVC termoplástico y TPO blancas que se utilizan en muchas aplicaciones comerciales de techos fríos, también hay investigaciones en el campo de las tejas de asfalto frías. Las tejas de asfalto constituyen la mayoría del mercado de techos residenciales de América del Norte, y las preferencias de los consumidores por colores más oscuros hacen que la creación de tejas que reflejen la luz solar sea un desafío particular, lo que hace que las tejas de asfalto tengan reflectancias solares de solo el 4% al 26%. Cuando estos techos están diseñados para reflejar una mayor cantidad de radiación solar, el efecto de isla de calor urbano se puede reducir a través de la menor necesidad de costos de refrigeración en el verano. Aunque un techo más reflectante puede generar mayores costos de calefacción en los meses más fríos, los estudios han demostrado que el aumento de los costos de calefacción en invierno sigue siendo menor que el ahorro en costos de refrigeración en verano. [19] Para satisfacer las demandas de los consumidores de colores más oscuros que aún reflejen cantidades significativas de luz solar, se utilizan diferentes materiales, procesos de recubrimiento y pigmentos. Dado que solo el 43% de la luz ocurre en el espectro de luz visible, la reflectancia se puede mejorar sin afectar el color aumentando la reflectancia de la luz UV e IR. [20] La alta rugosidad de la superficie también puede contribuir a las bajas reflectancias solares de las tejas de asfalto, ya que estas tejas están hechas de muchos gránulos pequeños aproximadamente esféricos que tienen una alta rugosidad de la superficie. [21] Para disminuir esto, se están investigando otros materiales granulados, como las escamas de roca planas, que podrían reducir las ineficiencias de reflectancia debido a la rugosidad de la superficie. Otra alternativa es recubrir los gránulos utilizando un proceso de doble capa: el revestimiento exterior tendría el pigmento de color deseado, aunque puede no ser muy reflectante, mientras que el revestimiento interior es un revestimiento de dióxido de titanio altamente reflectante.
La cubierta de grava blanca natural puede considerarse una opción alternativa para obtener techos y pavimentos frescos. [22]
Los techos de acero inoxidable que tienen la calificación SRI más alta y los más frescos son los que tienen una temperatura apenas unos grados superior a la ambiental en condiciones de viento medio. Su SRI varía de 100 a 115. Algunos también son hidrófobos, por lo que se mantienen muy limpios y mantienen su SRI original incluso en entornos contaminados. [A]
Se puede hacer que un techo existente (o nuevo) sea reflectante si se le aplica un revestimiento reflectante solar en la superficie. Las clasificaciones de reflectividad y emisividad de más de 500 revestimientos reflectantes se pueden encontrar en el Cool Roofs Rating Council. [23]
Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley han determinado que un pigmento utilizado por los antiguos egipcios, conocido como " azul egipcio ", absorbe la luz visible y emite luz en el rango cercano al infrarrojo. Puede ser útil en materiales de construcción para mantener frescos los techos y las paredes. [24] [25] [26]
También han desarrollado recubrimientos fluorescentes de color rojo rubí que tienen propiedades reflectantes similares a las de los techos blancos. [27] [28]
Los techos verdes proporcionan una capa de masa térmica que ayuda a reducir el flujo de calor hacia el interior de un edificio. La reflectancia solar de los techos verdes varía según el tipo de planta (generalmente entre 0,3 y 0,5). [29] Los techos verdes pueden no reflejar tanto como un techo frío, pero tienen otros beneficios, como la evapotranspiración, que enfría las plantas y el área inmediata que las rodea, lo que ayuda a reducir las temperaturas del techo pero aumenta la humedad de forma natural. Además, algunos techos verdes necesitan mantenimiento, como riego regular.
Un estudio de 2011 realizado por investigadores de la Universidad de Stanford sugirió que, aunque los techos reflectantes reducen las temperaturas en los edificios y mitigan el " efecto de isla de calor urbano ", en realidad pueden aumentar la temperatura global. [30] [31] El estudio señaló que no tuvo en cuenta la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero que resulta de la conservación de energía de los edificios (ahorro anual de energía de refrigeración menos penalización anual de energía de calefacción) asociada con techos fríos (lo que significa que uno necesitará usar más energía para calentar el espacio habitable debido a la reducción del calor de la luz solar en invierno). Sin embargo, esto se aplica solo a aquellas áreas con bajas temperaturas invernales, no a climas tropicales. Además, es poco probable que las casas en áreas que reciben nieve en los meses de invierno reciban significativamente más calor de los techos más oscuros, ya que estarán cubiertas de nieve la mayor parte del invierno. Un artículo de respuesta titulado "Techos fríos y enfriamiento global", por investigadores del Heat Island Group en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, planteó preocupaciones adicionales sobre la validez de estos hallazgos, citando la incertidumbre reconocida por los autores, resultados numéricos estadísticamente insignificantes y granularidad insuficiente en el análisis de las contribuciones locales a las retroalimentaciones globales. [32]
Además, una investigación de 2012 en la Escuela de Ingeniería Jacobs de la Universidad de California en San Diego sobre la interacción entre los pavimentos reflectantes y los edificios encontró que, a menos que los edificios cercanos estén equipados con vidrio reflectante u otros factores de mitigación, la radiación solar reflejada en los pavimentos de color claro puede aumentar la temperatura en los edificios cercanos, incrementando las demandas de aire acondicionado y el uso de energía. [33]
En 2014, un equipo de investigadores, dirigido por Matei Georgescu, profesor adjunto de la Facultad de Ciencias Geográficas y Planificación Urbana de la Universidad Estatal de Arizona y científico sénior en sostenibilidad del Instituto Global de Sostenibilidad, exploró la eficacia relativa de algunas de las tecnologías de adaptación más comunes destinadas a reducir el calentamiento provocado por la expansión urbana. Los resultados del estudio indican que el rendimiento de las tecnologías de adaptación urbana puede contrarrestar este aumento de la temperatura, pero también varía según la estación y depende de la geografía. [34]
En concreto, lo que funciona en el Valle Central de California, como los tejados fríos, no necesariamente proporciona los mismos beneficios a otras regiones del país, como Florida. La evaluación de las consecuencias que se extienden más allá de las temperaturas cercanas a la superficie, como las precipitaciones y la demanda de energía, revela importantes compensaciones que a menudo no se tienen en cuenta. Se ha descubierto que los tejados fríos son especialmente eficaces para determinadas zonas durante el verano. Sin embargo, durante el invierno, estas mismas estrategias de adaptación urbana, cuando se aplican en lugares del norte, enfrían aún más el entorno y, en consecuencia, requieren calefacción adicional para mantener los niveles de confort. "El ahorro energético obtenido durante la temporada de verano, en algunas regiones, se pierde casi por completo durante la temporada de invierno", dijo Georgescu. En Florida, y en menor medida en los estados del suroeste, los tejados fríos tienen un efecto muy diferente. "En Florida, nuestras simulaciones indican una reducción significativa de las precipitaciones", dijo. "La implantación de tejados fríos da como resultado una reducción de entre 2 y 4 milímetros por día de las precipitaciones, una cantidad considerable (casi el 50 por ciento) que tendrá implicaciones para la disponibilidad de agua, la reducción del caudal de los arroyos y consecuencias negativas para los ecosistemas. En Florida, los techos fríos pueden no ser la mejor manera de combatir la isla de calor urbana debido a estas consecuencias no deseadas”. En general, los investigadores sugieren que se deben considerar opciones de planificación y diseño juiciosas para intentar contrarrestar el aumento de las temperaturas causado por la expansión urbana y los gases de efecto invernadero. Agregan que “el cambio climático inducido por las ciudades depende de factores geográficos específicos que deben evaluarse al elegir enfoques óptimos, en lugar de soluciones únicas para todos”. [35]
En 2011 , se desarrolló una serie de Guías de Diseño Avanzado de Energía en cooperación con ASHRAE (Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado), AIA ( Instituto Estadounidense de Arquitectos ), IESNA (Sociedad de Ingeniería de Iluminación de Norteamérica), USGBC (Consejo de Construcción Ecológica de los Estados Unidos) y US DOE (Departamento de Energía de los Estados Unidos). Estas guías tenían como objetivo lograr un ahorro de energía del 50% hacia un edificio de energía neta cero y cubrían los tipos de edificios de oficinas pequeños y medianos, edificios de tiendas minoristas medianos y grandes, hospitales grandes y edificios escolares K-12. En las zonas climáticas 4 y superiores, la recomendación es seguir el estándar ASHRAE 90.1 para reflectancia del techo, que no requiere que los techos sean reflectantes en estas zonas. En las zonas climáticas 4 y superiores, los techos fríos no son una estrategia de diseño recomendada. [36]
En 2011 , en colaboración con el Departamento de Energía de los Estados Unidos ( DOE ) y el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL ), se desarrolló una serie de guías de modernización energética avanzada para “formas prácticas de mejorar el rendimiento energético”. Estas guías tenían como objetivo realizar mejoras en los edificios de oficinas y comercios existentes que pudieran mejorar su eficiencia energética. No se recomendaban techos fríos para todas las ubicaciones. “Es probable que esta medida sea más rentable en la zona de clima cálido y húmedo, que tiene una temporada de enfriamiento prolongada, que en la zona de clima muy frío, por ejemplo. En el caso de los edificios ubicados en climas cálidos, vale la pena considerar esta medida”. [37] [38]
La Asociación para el Desarrollo del Cobre ha llevado a cabo varios estudios, a partir de 2002, en los que se examinaron las temperaturas elevadas del cableado dentro de conductos en techos de materiales de distintos colores y por encima de ellos. Los resultados concluyeron que las temperaturas por encima de los techos fríos eran más altas que las de los techos de materiales de colores más oscuros. Esto ilustra la idea de que la radiación solar desviada, cuando se ve obstaculizada por equipos, tuberías u otros materiales en el techo, estará sujeta a la ganancia de calor de la radiación. [39]
Según las “Directrices para la selección de techos fríos” del Departamento de Energía de Estados Unidos : “Los techos fríos deben considerarse en el contexto de su entorno. Es relativamente fácil especificar un techo frío y predecir el ahorro de energía, pero pensar un poco en el futuro puede evitar otros dolores de cabeza. Hágase esta pregunta antes de instalar un techo frío: ¿A dónde irá la luz solar reflejada? Un techo brillante y reflectante podría reflejar la luz y el calor hacia las ventanas más altas de los edificios vecinos más altos. En condiciones soleadas, esto podría causar un deslumbramiento incómodo y un calor no deseado para usted o sus vecinos. El exceso de calor causado por los reflejos aumenta el uso de energía del aire acondicionado, anulando algunos de los beneficios de ahorro de energía del techo frío”. [40]
Según las "Directrices para la selección de techos fríos" del Departamento de Energía de los EE. UU. sobre el tema del mantenimiento de techos fríos: "A medida que un techo frío se ensucia por la contaminación, el tráfico peatonal, los desechos depositados por el viento, el agua estancada y el crecimiento de moho o algas, su reflectancia disminuirá, lo que provocará temperaturas más altas. Los techos especialmente sucios pueden funcionar sustancialmente peor de lo que indican las etiquetas del producto. La suciedad causada por el tráfico peatonal se puede minimizar especificando pasarelas designadas o limitando el acceso al techo. Los techos con pendiente pronunciada tienen menos problemas con la acumulación de suciedad porque el agua de lluvia puede lavar más fácilmente la suciedad y los escombros. Algunas superficies de techos fríos son "autolimpiantes", lo que significa que se deshacen de la suciedad más fácilmente y pueden retener mejor su reflectancia. Limpiar un techo frío puede restaurar la reflectancia solar cerca de su condición instalada. Siempre consulte con el fabricante de su techo para conocer el procedimiento de limpieza adecuado, ya que algunos métodos pueden dañar su techo. Si bien generalmente no es rentable limpiar un techo solo por el ahorro de energía, la limpieza del techo se puede integrar como un componente del programa de mantenimiento de rutina de su techo. Por lo tanto, es mejor estimar los ahorros de energía basándose en los valores de reflectancia solar desgastada en lugar de los valores de techos limpios". [40]
Cuando la luz del sol llega a un tejado oscuro, aproximadamente el 15% de ella se refleja hacia el cielo, pero la mayor parte de su energía es absorbida por el sistema del tejado en forma de calor. Los tejados fríos reflejan mucha más luz solar y absorben menos calor que los tejados tradicionales de color oscuro. [6]
Hay dos propiedades que se utilizan para medir los efectos de los techos fríos:
Otro método para evaluar la frescura es el índice de reflectancia solar (SRI), que incorpora tanto la reflectancia solar como la emitancia en un único valor. El SRI mide la capacidad del techo para rechazar el calor solar, definido de tal manera que un negro estándar (reflectancia 0,05, emitancia 0,90) es 0 y un blanco estándar (reflectancia 0,80, emitancia 0,90) es 100. [41]
Un SRI perfecto es de aproximadamente 122, el valor de un espejo perfecto, que no absorbe la luz solar y tiene una emisividad muy baja. El único material práctico que se acerca a este nivel es el acero inoxidable con un SRI de 112. Los techos de alta reflectividad y baja emisividad mantienen una temperatura muy cercana a la ambiente en todo momento, lo que evita las ganancias de calor en climas cálidos y minimiza la pérdida de calor en climas fríos. Los techos de alta emisividad tienen una pérdida de calor mucho mayor en climas fríos para los mismos valores de aislamiento.
La Calculadora de Ahorro de Techos (RSC) es una herramienta desarrollada por el Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. que estima los ahorros en refrigeración y calefacción para aplicaciones de techos de pendiente baja con superficies blancas y negras. [42]
Esta herramienta es el resultado de la colaboración entre el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y el Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley con el fin de proporcionar un consenso de la industria sobre ahorros en los techos de edificios residenciales y comerciales. Informa sobre los ahorros netos anuales de energía (ahorros de energía de refrigeración menos penalizaciones por calefacción) y, por lo tanto, solo es aplicable a los edificios con un sistema de calefacción y/o refrigeración. [43]
Los coches que reflejan la luz solar o los coches fríos reflejan más la luz solar que los coches oscuros, lo que reduce la cantidad de calor que se transmite al interior del coche. Por lo tanto, ayudan a disminuir la necesidad de aire acondicionado, el consumo de combustible y las emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes del aire urbano. [44]
Los estacionamientos de colores fríos son estacionamientos hechos con una capa de pintura reflectante. [45] Los pavimentos fríos que están diseñados para reflejar la radiación solar pueden utilizar mezclas modificadas, revestimientos reflectantes, pavimentos permeables y pavimentos con vegetación. [46]
Se están estudiando los espejos como superficie reflectante para reflejar la radiación solar y enfriar las temperaturas. MEER es una organización sin fines de lucro que propone el uso de materiales reciclados para fabricar espejos y películas reflectantes de polímeros para un posible uso generalizado en tejados y espacios abiertos como tierras de cultivo. Se han realizado pruebas en California y se están desarrollando más oportunidades de aplicación en New Hampshire , India y África . [47]
En algunos climas donde hay más días de calefacción que de refrigeración, los techos reflectantes blancos pueden no ser eficaces en términos de eficiencia energética o ahorro porque el ahorro en el uso de energía de refrigeración puede verse superado por las penalizaciones por calefacción durante el invierno. Según la Encuesta sobre el consumo de energía en edificios comerciales de 2003 de la Administración de Información Energética de los Estados Unidos, la calefacción representa el 36% del consumo anual de energía de los edificios comerciales, mientras que el aire acondicionado solo representa el 8% en los Estados Unidos. [48] Las calculadoras de energía generalmente muestran un ahorro neto anual para los sistemas de techo de color oscuro en climas fríos.
Un tejado perfecto no absorbería calor en verano ni lo perdería en invierno. Para ello, necesitaría un SRI muy alto para eliminar todas las ganancias de calor radiativo en verano y las pérdidas en invierno. Los tejados con un SRI alto actúan como una barrera radiante , proporcionando un efecto de botella térmica. Los tejados fríos de alta emisividad conllevan una penalización climática debido a las pérdidas de calor radiativo en invierno, algo que no ocurre con los tejados de metal desnudo reflectantes, como el acero inoxidable.
En un estudio federal de 2001, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) midió y calculó la reducción en la demanda máxima de energía asociada con la reflectancia de la superficie de un techo frío. [49] LBNL descubrió que, en comparación con la membrana de techo de caucho negro original en el edificio minorista de Texas estudiado, una membrana de vinilo modernizada proporcionó una disminución promedio de 24 °C (43 °F) en la temperatura de la superficie, una disminución del 11% en el consumo total de energía de aire acondicionado y una caída correspondiente del 14% en la demanda en horas pico. La temperatura diaria promedio en verano de la superficie del techo negro fue de 75 °C (167 °F), pero una vez modernizada con una superficie reflectante blanca, midió 52 °C (126 °F). Sin considerar ningún beneficio fiscal u otros cargos de servicios públicos, los gastos anuales de energía se redujeron en $7,200 o $0.07/pie cuadrado. (Esta cifra es para los cargos de energía, así como los cargos por demanda máxima).
Los instrumentos midieron las condiciones climáticas en el techo, las temperaturas dentro del edificio y en todas las capas del techo, y el aire acondicionado y el consumo total de energía del edificio. Las mediciones se tomaron con la membrana de caucho negra original para techos y luego, después de reemplazarla, con un techo de vinilo blanco con el mismo aislamiento y los mismos sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado instalados.
Aunque se recopiló un año completo de datos reales, debido a aberraciones en los datos, se excluyó un mes de datos junto con varios otros días que no cumplían con los parámetros del estudio. Solo se utilizaron 36 días continuos previos a la modernización y solo 28 días de funcionamiento discontinuo se utilizaron para el período posterior a la modernización. [49]
Otro estudio de caso, realizado en 2009 y publicado en 2011, fue realizado por Ashley-McGraw Architects y CDH Energy Corp para el Departamento de Correcciones del Condado de Onondaga, en Jamesville, Nueva York, y evaluó el desempeño energético de un techo verde o vegetal, un techo de EPDM oscuro y un techo de TPO reflectante blanco . Los resultados medidos mostraron que los sistemas de techo de TPO y vegetal tenían temperaturas de techo mucho más bajas que la superficie de EPDM convencional . La reducción en la absorción solar redujo las ganancias solares en el verano, pero también aumentó las pérdidas de calor durante la temporada de calefacción. En comparación con la membrana de EPDM , el techo de TPO tuvo pérdidas de calefacción un 30% más altas y el techo vegetal tuvo pérdidas un 23% más altas. [50]
En julio de 2010, el Departamento de Energía de los Estados Unidos anunció una serie de iniciativas para implementar de manera más amplia las tecnologías de techos fríos en las instalaciones y edificios del DOE en todo el país. [51] Como parte de los nuevos esfuerzos, el DOE instalará un techo frío, siempre que sea rentable durante la vida útil del techo, durante la construcción de un techo nuevo o el reemplazo de uno antiguo en una instalación del DOE.
En octubre de 2013, el Departamento de Energía de los Estados Unidos calificó a los techos fríos con una puntuación de 53 sobre 100 (promedio ponderado de 0 a 100) como una estrategia energética rentable. [52] "Los problemas climáticos pueden afectar el rendimiento de los techos fríos. Los techos fríos son más beneficiosos en climas más cálidos y pueden hacer que el consumo de energía para aplicaciones de calefacción aumente en climas más fríos. Los techos fríos tienen un menor impacto cuanto más aislamiento se utiliza. El Secretario de Energía ordenó a todas las oficinas del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) que instalen techos fríos, cuando se demuestre la rentabilidad del ciclo de vida, al construir techos nuevos o al reemplazar techos viejos en las instalaciones del DOE. También se alentó a otras agencias federales a hacer lo mismo". [52]
Energy Star es un programa conjunto de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos y el Departamento de Energía de Estados Unidos diseñado para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y ayudar a las empresas y a los consumidores a ahorrar dinero al elegir productos energéticamente eficientes.
Para aplicaciones en techos de poca pendiente, un producto para techos que califique para la etiqueta Energy Star bajo su Programa de Productos para Techos debe tener una reflectividad solar inicial de al menos 0,65 y una reflectancia intemperizada de al menos 0,50, de acuerdo con los procedimientos de prueba de la EPA. [53] Las garantías para productos para techos reflectantes deben ser iguales en todos los aspectos materiales a las garantías ofrecidas para productos para techos no reflectantes comparables, ya sea por una empresa determinada o en relación con los estándares de la industria.
A diferencia de otros productos con la etiqueta Energy Star, como los electrodomésticos, este sistema de clasificación no analiza todo el conjunto del techo, sino solo la superficie exterior. Los consumidores (es decir, los propietarios de edificios) pueden creer que la etiqueta Energy Star significa que su techo es energéticamente eficiente; sin embargo, las pruebas no son tan estrictas como las de su estándar para electrodomésticos y no incluyen los componentes adicionales de un techo (es decir, la estructura del techo, las barreras ignífugas, el aislamiento, los adhesivos, los sujetadores, etc.). [54] En su sitio web se publica una exención de responsabilidad que dice: "Si bien existen beneficios inherentes en el uso de techos reflectantes, antes de seleccionar un producto de techo en función del ahorro de energía esperado, los consumidores deben explorar los resultados calculados esperados que se pueden encontrar en el sitio web "Calculadora de ahorro de energía en techos" del Departamento de Energía en www.roofcalc.com. Recuerde que el ahorro de energía que se puede lograr con techos reflectantes depende en gran medida del diseño de la instalación, el aislamiento utilizado, las condiciones climáticas, la ubicación del edificio y la eficiencia de la envoltura del edificio". [54]
El Consejo de Clasificación de Techos Fríos [55] (CRRC) ha creado un sistema de clasificación para medir e informar la reflectancia solar y la emisión térmica de los productos para techos. Este sistema se ha incluido en un directorio en línea de más de 850 productos para techos y está disponible para proveedores de servicios de energía, organismos de códigos de construcción, arquitectos y especificadores, propietarios de propiedades y planificadores comunitarios. El CRRC realiza pruebas aleatorias cada año para garantizar la credibilidad de su directorio de clasificación.
El programa de clasificación de CRRC permite a los fabricantes y vendedores etiquetar adecuadamente sus productos para techos según las propiedades específicas medidas por CRRC. Sin embargo, el programa no especifica requisitos mínimos de reflectancia solar o emisión térmica.
El sistema Green Globe se utiliza en Canadá y Estados Unidos. En Estados Unidos, Green Globes es propiedad de Green Building Initiative (GBI) y está gestionado por esta última. En Canadá, la versión para edificios existentes es propiedad de BOMA Canada y está gestionada por esta última bajo la marca "Go Green" (Visez vert).
Green Globe utiliza criterios de referencia de rendimiento para evaluar el probable consumo de energía de un edificio, comparando el diseño del edificio con los datos generados por el Buscador de objetivos de la EPA, que refleja el rendimiento real del edificio. Los edificios pueden obtener una calificación de entre uno y cuatro globos. Se trata de un sistema en línea; la información de un edificio es verificada por un ingeniero o arquitecto autorizado y capacitado por Green Globes. Para calificar para una calificación, los materiales para techos deben tener una reflectancia solar de al menos 0,65 y una emitancia térmica de al menos 0,90. Se pueden otorgar hasta 10 puntos por una cobertura del techo del 1 al 100 por ciento con vegetación o materiales altamente reflectantes o ambos. La base en la física de una alta emitancia es bastante cuestionable, ya que simplemente describe un material que irradia fácilmente calor de longitud de onda infrarroja al medio ambiente, lo que contribuye al efecto invernadero. Los materiales altamente reflectantes y de baja emitancia son mucho mejores para reducir el consumo de energía.
El sistema de clasificación de Liderazgo en Energía y Diseño Ambiental (LEED) del Consejo de Construcción Ecológica de Estados Unidos es un estándar nacional voluntario y en constante evolución para el desarrollo de edificios sustentables de alto rendimiento. [ cita requerida ] LEED proporciona estándares para elegir productos en el diseño de edificios, pero no certifica productos. [ cita requerida ]
A diferencia de un código de construcción , como el Código Internacional de Construcción , sólo los miembros del USGBC y comités internos específicos pueden agregar, eliminar o editar la norma, basándose en un proceso de revisión interna. Los códigos de construcción modelo son votados por los miembros y los comités internos, pero permiten comentarios y testimonios del público en general durante todos y cada uno de los ciclos de desarrollo del código en las audiencias de revisión pública, que generalmente se llevan a cabo varias veces al año. [56]
Según la versión LEED 2009, para recibir el Crédito de Sitios Sustentables 7.2 Efecto Isla de Calor-Techo, al menos el 75% de la superficie de un techo debe utilizar materiales que tengan un índice de reflexión solar (SRI) de al menos 78. Este criterio también se puede cumplir instalando un techo con vegetación en al menos el 50% del área del techo, o instalando un techo con albedo alto y vegetación en combinación que cumpla con esta fórmula: (Área del techo que cumple con el SRI mínimo del techo/0,75) + (Área del techo con vegetación/0,5) ≥ Área total del techo. [57]
A continuación se muestran ejemplos de edificios con certificación LEED con techos blancos reflectantes. [58]
Este proyecto está cofinanciado por la Unión Europea en el marco del Programa Energía Inteligente Europa.
El objetivo de la acción propuesta es crear e implementar un plan de acción para los techos fríos en la UE. Los objetivos específicos son: apoyar el desarrollo de políticas mediante la transferencia de experiencia y la mejora de la comprensión de las contribuciones reales y potenciales de los techos fríos al consumo de calefacción y refrigeración en la UE; eliminar y simplificar los procedimientos para la integración de los techos fríos en la construcción y el parque de edificios; cambiar el comportamiento de los responsables de la toma de decisiones y las partes interesadas para mejorar la aceptabilidad de los techos fríos; difundir y promover el desarrollo de legislación, códigos, permisos y normas innovadores, incluidos los procedimientos de solicitud y los permisos de construcción y planificación relativos a los techos fríos. [61] El trabajo se desarrollará en cuatro ejes, técnico, de mercado, de políticas y de usuarios finales.
En la Australia tropical, las láminas galvanizadas con zinc (plateadas) (generalmente corrugadas ) no reflejan el calor tan bien como el color verdaderamente "frío" del blanco, especialmente porque las superficies metálicas no emiten rayos infrarrojos hacia el cielo. [62] Las tendencias de la moda europea ahora están utilizando techos de aluminio de colores más oscuros, para seguir las modas de los consumidores.
NYC CoolRoofs es una iniciativa de la ciudad de Nueva York para recubrir los tejados de blanco con la ayuda de voluntarios. [63] El programa comenzó en 2009 como parte de PlaNYC , [64] y ha recubierto de blanco más de 5 millones de pies cuadrados de tejados de la ciudad de Nueva York. [65] El miércoles 25 de septiembre de 2013, el alcalde Michael R. Bloomberg declaró el "Día de NYC CoolRoofs" en la ciudad de Nueva York con el recubrimiento de su edificio número 500 y la reducción de la huella de carbono en más de 2000 toneladas. Los voluntarios utilizan pinceles y rodillos para aplicar un recubrimiento acrílico y elastomérico a la membrana del techo. [66] Un estudio de la Universidad de Columbia de 2011 sobre los tejados recubiertos a través del programa descubrió que los tejados blancos mostraban una reducción media de la temperatura de 43 grados Fahrenheit en comparación con los tejados negros. [67]
El Proyecto Techos Blancos es una iniciativa nacional estadounidense [68] que educa y empodera a las personas [69] para que cubran los techos de blanco. La labor de difusión del programa [70] ha ayudado a completar proyectos de techos blancos en más de 20 estados de EE. UU. y cinco países, ha involucrado a miles de personas en proyectos voluntarios y ha patrocinado el recubrimiento de cientos de techos de organizaciones sin fines de lucro y de bajos ingresos.
Una isla de calor urbana se produce cuando la combinación de infraestructura que absorbe el calor, como estacionamientos y pavimento de asfalto oscuro y extensiones de tejados negros, junto con una vegetación escasa, aumenta la temperatura del aire entre 1 y 3 °C (1,8 y 5,4 °F) más que la temperatura en el campo circundante. [71] [72]
Los programas de construcción ecológica promueven el uso de techos fríos para mitigar el efecto de isla de calor urbano y la consiguiente peor calidad del aire (en forma de smog) que este efecto provoca. Al reflejar la luz solar, los techos de colores claros minimizan el aumento de temperatura y reducen el uso de energía para refrigeración y la formación de smog. Un estudio realizado por LBNL demostró que, si se adoptaran ampliamente estrategias para mitigar este efecto, incluidos los techos fríos, el área metropolitana de Toronto podría ahorrar más de 11 millones de dólares anuales en costos de energía. [73]