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.

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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.

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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

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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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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

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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.

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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%

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> 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

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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)

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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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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?

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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

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¿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.

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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 16

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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