Factorial experimental design to analyze the thermal and hidric performance of substrates used in extensive green-roof systems in Mexico

Abstract

The use of naturation systems (or green-roof systems) provides several externalities, such as public and private benefits both architectural and urban scale, most notably its effect of termic control and stormwater management in buildings. Current studies about this technology have been restricted to regard it as a single element, which limited determine the action exerted by each one of its components. Therefore we have proposed a factorial experimental design to study the substrate, which has been considered one of the most important elements in naturation, and thus analyze the thermal and hydric performance that substrate contributes to the system. The model relates the quality of the substrate, defined by five different types of substrates currently used in Mexico, with the depth of the substrate, with 2 thicknesses for extensive naturation system. Location, plant species Sedum x rubrotinctum, and type irrigate during plant establishment are the continuous variables, while the dependent variables are the thermal performance and hydric substrate analyzed by a series of tests in field and laboratory. Recognizing the influence of the substrate it could be set strategies and greater design possibilities in terms of resources, bioclimatic design and construction procedures, optimizing thermal and hydric performance in naturation systems as a basic tool in architectural work.

El empleo de sistemas de naturación ofrece múltiples externalidades positivas, como son los beneficios públicos y privados tanto a escala arquitectónica como urbana, entre los que destacan el efecto de regulación térmica y manejo de aguas pluviales en las edificaciones. Estudios actuales sobre ésta tecnología se han restringido a considerarla como un solo elemento, lo que ha impedido determinar la acción que ejerce de cada uno de sus componentes, por tanto se ha diseñado un modelo experimental factorial que estudie al sustrato, que ha sido considerado como uno de los elementos más relevantes en la naturación, y analizar el desempeño térmico e hídrico que aporta al sistema. El modelo relaciona la calidad del sustrato, definida por cinco distintos tipos de sustratos utilizados actualmente en México, con la profundidad del sustrato, con 2 espesores correspondientes al sistema de naturación extensivo, y como variables constantes la localización, la especie vegetal Sedum x rubrotinctum, y el tipo riego durante el establecimiento vegetal; las variables dependientes serán el desempeño térmico e hídrico del sustrato, analizados por una serie de pruebas realizadas en campo y en laboratorio. Reconociendo la influencia que tiene el sustrato podrán crearse estrategias y mayores posibilidades de diseño en cuanto a recursos, procedimientos constructivos y diseño bioclimático, optimizando el desempeño térmico e hídrico de los sistemas de naturación como herramienta básica en el trabajo arquitectónico