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¿Qué materiales mantienen los edificios frescos (sustituyendo al aire acondicionado)?

El aire acondicionado no es sólo costoso; también es enormemente perjudicial para el medio ambiente. Representando el 10% del consumo mundial de energía en la actualidad, sólo la refrigeración de espacios en 2016 fue responsable de 1045 toneladas métricas de emisiones de CO2. De hecho, se espera que este número aumente; la International Energy Agency estima que el enfriamiento mecánico alcanzará el 37% de la demanda total de energía del mundo para 2050.

Las unidades de aire acondicionado son particularmente dañinas porque dependen de un refrigerante llamado hidrofluorocarbono (HFC). Si bien el HFC sólo representa el 3% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero, también es miles de veces más potente que el dióxido de carbono.

Diseñar con materiales que enfríen naturalmente, puede ayudar a mitigar estos efectos ambientales al reducir la necesidad de aire acondicionado y enfriamiento de los espacios. A continuación, compilamos algunas soluciones materiales y estructurales para el enfriamiento pasivo que pueden ayudar a los diseñadores a regular las temperaturas de los edificios de manera eficiente energéticamente. 

Masa térmica y aislamiento

Los materiales densos como la piedra, el concreto y la tierra tienen una serie de propiedades que les permiten actuar como un buen aislamiento frente al calor. Estos incluyen una buena conductividad térmica (capacidad de volver a liberar el enfriamiento pasivo), retraso térmico (transmisión lenta de calor), baja reflectividad (menor redistribución de calor) y alta capacidad de calor volumétrico (capacidad elevada de almacenar calor). Cuando estos materiales se usan 'a granel', sus cualidades insulares se vuelven especialmente potentes, como podemos ver en la 'Casa Cueva' diseñada por Kapsimalis Architects en Santorini. Otro proyectos, como la 'Casa de Concreto II' de A-cero, se basan en gruesos muros de hormigón para lograr efectos similares.

Las casas más tradicionales pueden no utilizar materiales voluminosos, sino que dependen de un aislamiento térmico efectivo. Típicamente, la resistencia térmica del aislamiento se mide por lo que se llama el "Valor R". Cuanto mayor sea este valor, más resistente al calor es el material y más efectivo es un aislante. Materiales como el poliestireno, la espuma de poliuretano y la espuma fenólica son ejemplos de aislantes térmicos que tienen valores R fenomenalmente altos.

Materiales naturales

Además de sus gruesos muros de hormigón, la Casa de Concreto II de A-cero, y una multitud de diseños igualmente sensibles al calor, utilizan elementos naturales como techos verdes o muros con vegetación. Los techos verdes no sólo son estéticamente agradables, sino que también proporcionan sombra, eliminan el calor del aire y reducen la temperatura de los techos. Algunos ejemplos notables incluyen la California Academy of Sciences de Renzo Piano, la Escuela de Arte Nanyang de CPG, y la Villa Bio de Enric Ruiz-Geli.

La incorporación de agua en un edificio también puede enfriar una casa a través de la evaporación y el flujo de aire, dependiendo del clima. Esta metodología fue reconocida ya en los tiempos de los romanos, quienes habitualmente diseñaban sus hogares alrededor de un estanque de agua ubicado en el patio central.

Materiales de las ventanas y su orientación

Los techos verdes y la incorporación del agua pueden parecer un poco excesivas para los usuarios o diseñadores promedio, pero el enfriamiento pasivo también puede ser tan fácil como elegir el vidrio adecuado para las ventanas del edificio. Cuanto más bajo es el coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) del vidrio, menos calor transmite y más fresco es el interior del edificio. Estos beneficios se pueden aumentar con persianas externas, que evitan que la luz del sol pase directamente a través de las ventanas y, por lo tanto, reducen la cantidad de calor o resplandor que ingresa al interior. Incluso el posicionamiento de estas ventanas puede tener efectos de enfriamiento pasivo a través de la ventilación cruzada, o su alineación puede facilitar la circulación del aire. Ejemplos notables de ventilación cruzada incluyen las Shotgun Houses de Louisiana, las cuales minimizan las paredes interiores que podrían obstruir las corrientes horizontales.

Techos

Por último, los techos reflectantes de colores claros, otra alternativa a los techos verdes, pueden enfriar efectivamente los interiores al redirigir los rayos solares y disminuir la absorción de calor. Algunos ejemplos incluyen techos con revestimientos de láminas, tejas o pinturas reflectantes. Mientras los techos estándar (u oscuros) pueden alcanzar los 65 grados Celsius frente al calor intenso, los "techos frescos" pueden llegar a los 10°C.

Los techos altos y las cúpulas también pueden permitir que el calor existente se eleve y escape de las zonas habitables. Del mismo modo, los toldos y aleros pueden proteger los interiores de la luz solar y el resplandor. En conjunto, las consideraciones materiales y el diseño estructural van de la mano para crear alternativas efectivas al aire acondicionado y enfriamiento mecánico, disminuyendo el uso del HFC y sus perjudiciales emisiones de gases de efecto invernadero.