Un nuevo diseño de fachada enfría los edificios sin gastar electricidad

Un equipo de Investigadores ha creado una estructura que se acopla en las fachadas de los edificios y reduce la temperatura de su interior hasta 3 °C. Los científicos aseguran que esta geometría en forma de zigzag se puede aplicar en combinación con otras técnicas, como la pintura reflectiva en los tejados, para mantener los edificios frescos en verano sin la necesidad de gastar un vatio de electricidad.

Antes de que existieran los ventiladores y los aires acondicionados, nuestros tatarabuelos ya trataban las paredes y los techos de sus casas con pintura blanca para reflejar la luz y el calor del sol y mantenerlas un poco más fresquitas en verano.

Las décadas han ido pasando y los científicos han conseguido crear pinturas reflectantes cada vez más eficientes en sus laboratorios. Algunas de las más recientes son capaces de reflejar hasta el 98,1% de luz y mantener las superficies hasta 10,5 °C más frías que las de su entorno. También se han creado recubrimientos para las ventanas que bajan hasta 6 °C la temperatura de la casa y, a la vez, repelen tanto el agua como la suciedad. O sea, que se limpian solas.

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Sin embargo, estos recubrimientos no funcionan con la misma eficacia en las fachadas, según el equipo de investigadores de la Universidad de Columbia, en Nueva York.

“La refrigeración radiativa (CR) ha sido un enfoque atractivo y que no usa electricidad para reducir el consumo energético de los edificios. Las estrategias actuales se centran en los tejados, pero se ha prestado poca atención a los muros verticales”, escribe el equipo en su artículo publicado recientemente en la revista Nexus. “Presentamos un diseño estructural basado en el zigzag con emisividad asimétrica para conseguir muros de CR óptimos”.

Cómo funciona

Investigaciones anteriores han demostrado que cubrir la parte superior de los edificios con materiales de refrigeración radiativa puede reducir hasta un 20% la cantidad de calor que llega al interior. Pero para eso la pintura tiene que emitir también la radiación infrarroja dentro de la ventana de transparencia atmosférica, la gama de longitudes de onda que no absorben las moléculas de la atmósfera.

"La radiación infrarroja dentro de esta banda puede atravesar la atmósfera y llegar al espacio exterior", afirma Qilong Chen, investigador del departamento de física aplicada de Columbia y uno de los autores del nuevo estudio.

Sin embargo, esta eficiencia no se mantiene de igual manera en las paredes verticales de los edificios. El problema, dicen los investigadores, es que los materiales que son buenos para emitir la radiación infrarroja también lo son para absorberla, y las superficies cercanas a las paredes, como las aceras de hormigón, pueden irradiar muchos infrarrojos.

Para evitar esto, el equipo ha diseñado una pared con un patrón con salientes paralelos al suelo que tiene forma de zigzag llamado muro ERZ. Los salientes orientados hacia arriba tienen una superficie que emite mucho calor en la ventana de transparencia atmosférica, mientras que los que están orientados hacia abajo y afuera tienen una superficie que refleja el calor infrarrojo en vez de absorberlo.

El equipo construyó un modelo de un metro de altura con este diseño y lo expuso al sol de verano de Nueva Jersey para comprobar su teoría. Las mediciones demostraron que la estructura era 2 °C más fría, de media, durante 24 horas que la superficie plana y 3 °C más fría entre la una y las dos de la tarde.

Nuevos materiales

Los aires acondicionados han estado funcionando a máxima capacidad durante la última semana en España para poder sobrevivir la enésima ola de calor del verano. Sin embargo, esta no es una buena noticia para el calentamiento del planeta. La AIE estima que para 2050, habrá más de 5.000 millones de unidades de aire acondicionado y se triplicará el volumen actual de emisiones de gases de efecto invernadero a la atmósfera.

De ahí la importancia de avanzar en sistemas de enfriamiento que no necesiten energía ni creen emisiones, como el que propone el laboratorio de Cheng. Los investigadores aseguran que además este tipo de estructuras no serían caras de instalar. Los edificios existentes podrían añadir paneles ondulados hechos de materiales baratos con las propiedades necesarias.

Los investigadores proponen también un diseño con aletas articuladas que pueden levantarse en invierno para aumentar la absorción de calor y bajarse en verano para minimizarla.

“Estas estructuras también pueden fabricarse a escala mediante un simple moldeado”, asegura el equipo en su estudio. “Además, el muro ERZ puede combinarse con materiales de CR diurnos de última generación o con materiales de CR sensibles para mejorar aún más la eficiencia térmica de las envolventes de los edificios”.