Mitigación del sobrecalentamiento en áreas de entretenimiento mediante una solución innovadora de pavimentos fríos

Abstract

El calentamiento global genera olas de calor más frecuentes e intensas, convirtiendo las áreas urbanas en entornos hostiles, especialmente durante el verano, donde las temperaturas alcanzadas son extremadamente altas. En veranos extremadamente calurosos el suelo puede calentarse intensamente, lo que puede causar tanto disconfort térmico como molestias y posibles daños. Existen numerosos casos donde el suelo al alcanzar temperaturas extremas cause daños como por ejemplo quemaduras en las patas de animales paseando por las ciudades o quemaduras en zonas de paso en parques acuáticos donde los usuarios van descalzos entre piscinas. Este estudio propone una solución basada en la naturaleza para mitigar el impacto de estos daños causados por el calor, enfriando los pavimentos de las zonas a tratar con agua enfriada de manera natural. Este concepto de pavimento frío se basa en un enfriamiento sensible por conducción al hacer pasar agua por su superficie inferior sin que exista capilaridad y, en consecuencia, sin evaporación y consumo de agua. Haciendo uso del concepto de temperatura de contacto, se determina la temperatura máxima del pavimento a partir de la cual se producirían quemaduras considerables. Con este valor se determina el umbral de temperatura que se necesita disminuir mediante el concepto de pavimento frío propuesto. En este trabajo se realiza un análisis de sensibilidad de la influencia de los diferentes parámetros de diseño utilizando un modelo digital calculado y validado mediante un proceso experimental. Se consigue evaluar los parámetros óptimos para esta solución de pavimentos fríos en un clima caluroso para conseguir que la temperatura superficial del pavimento sea la menor posible consiguiendo mitigar el problema de quemaduras al contacto prácticamente en toda la temporada de verano cuando el clima es más adverso. Finalmente se consigue, no solo solucionar el problema físico de daños por calor de los usuarios del espacio sino mejorando además el confort térmico urbano de la zona a tratar mediante soluciones basadas en la naturaleza.

Global warming leads to more frequent and intense heat waves, transforming urban areas into hostile environments, particularly during the summer when temperatures soar. In extremely hot summers, the ground can heat up significantly, resulting in thermal discomfort, injuries, and potential heat-damage. There have been numerous instances where the excessively high temperatures of the ground have caused harm, such as burns on the paws of animals in urban areas or burns on walkways in water parks where visitors walk barefoot between pools. This study proposes a nature-based solution to reduce the effects of heat damage by cooling the pavements in specific areas using naturally cooled water. This concept of cool pavement relies on sensible cooling through conduction, achieved by circulating water through the lower surface without capillarity, thus avoiding evaporation and excessive water usage. By applying the concept of contact temperature, the maximum pavement temperature that could lead to significant burns is identified. This value serves as the basis for establishing the temperature threshold that should be reduced through the implementation of the cold pavement concept. The research includes a sensitivity analysis of various design parameters using a digital model that was pre-calculated and validated through an experimental procedure. The optimal parameters for implementing this cold paving solution in a hot climate are assessed to minimize the surface temperature of the pavement, effectively reducing the risk of contact burns during the challenging summer season. This approach not only addresses the physical issue of heat-related injuries to users but also enhances the urban thermal comfort of the targeted area through nature-based solutions, leading to re-naturalised and sustainable cities.