Estudio de materiales termocrómicos innovadores: Análisis de mitigación de la isla de calor urbano

Abstract

Objetivo de esta tesis es el estudio de los efectos de la isla de calor urbano, evaluando las consecuencias para la estructura urbana. Tras analizar que entre los principales responsables del origen de este fenómeno se encuentran los materiales utilizados tradicionalmente en la construcción, se ha prestado atención a los que pueden definirse como materiales cromogénicos. Estudiadas las consecuencias de su utilización, se ha considerado interesante profundizar el análisis de uno de los subgrupos de esta familia, es decir, los materiales termocrómicos. El trabajo tiene como objetivo evaluar cuáles pueden ser los beneficios que el uso de materiales termocrómicos tendría dentro del contexto urbano. Además, un mayor confort térmico permitiría una disminución de la demanda energética de los apartamentos debido al uso de los sistemas mecánicos de calefacción, es decir, los acondicionadores de aire. El efecto "isla de calor urbano" (Urban Heat Island, desde aquí UHI) puede considerarse como consecuencia directa de una elevada urbanización, es decir, el desplazamiento de un número cada vez mayor de familias hacia el centro urbano, buscando un estilo de vida mejor o más cercano al lugar de trabajo. Esta migración implica la construcción de nuevos edificios, carreteras, infraestructuras y redes de transporte ferroviario, que contribuyen sustancialmente a la formación y, sobre todo, al aumento de la UHI, que ya está demasiado extendida a nivel mundial. Las nuevas construcciones que acaban de enumerarse producen un doble efecto negativo: el primero es que eliminan suelos disponibles de otro modo para la realización de espacios verdes, con los beneficios que ello implica; el segundo se refiere a la excesiva concentración de edificios que no permite una eficaz circulación del aire, provocando el nacimiento de lo que se denomina, precisamente, isla de calor urbano, es decir, zonas de la ciudad, o incluso ciudades enteras, donde el calor, y por lo tanto la temperatura del aire, alcanza una intensidad muy elevada. El aumento de la temperatura está relacionado con las temperaturas máximas de verano y las mínimas invernales, que, debido a este fenómeno, tienden a aumentar hasta una media de 3 °C, con consecuencias para ambas estaciones. La UHI urbano produce sus efectos con mayor intensidad sobre todo durante la noche, cuando el calor absorbido durante el día por los materiales poco reflectantes (con bajo albedo) se dispersa en el ambiente y se refleja y absorbe de nuevo. Además de la construcción de nuevas obras en una porción cada vez más amplia de territorio, un elemento muy importante que contribuye al aumento de la temperatura media del aire es sin duda el tipo de material que se utiliza en los edificios, especialmente aquellos construidos en épocas menos recientes. En efecto, estos materiales se caracterizan por un valor de reflectancia medio/bajo, y por lo tanto alto espectro de absorción de la radiación solar. La consecuencia directa es un almacenamiento excesivo de la radiación solar, que se libera a continuación en forma de energía térmica en el ambiente y en el interior de los apartamentos, con las consecuencias que veremos a continuación. El presente trabajo de tesis se configura como un intento de estudio de un tipo de material innovador capaz de modificar sus características en relación con la temperatura del aire, para favorecer tanto el comportamiento estival como el invernal.