El problema
Al mediodía en un día claro de verano en los Estados Unidos, una superficie plana (horizontal) recibe aproximadamente 1000 vatios de luz solar por metro cuadrado. (Esto es aproximadamente 100 vatios, o la potencia de una bombilla incandescente brillante, por pie cuadrado. Los techos oscuros tradicionales absorben fuertemente esta luz solar, calentando tanto el edificio como el aire circundante. Esto aumenta el uso de energía en edificios con aire acondicionado y hace que los edificios sin aire acondicionado sean menos cómodos. Los techos oscuros y calientes también agravan las islas de calor urbanas al calentar el aire que fluye sobre el techo y contribuyen al calentamiento global al irradiar calor a la atmósfera.
Una solución: Techos frescos
Definición
En un día soleado, un techo que refleja fuertemente la luz solar puede permanecer mucho más fresco que un techo que absorbe fuertemente la luz solar. La alta emisión térmica es otra propiedad que también mantiene una superficie fresca. La emisión térmica es la eficiencia con la que una superficie se enfría emitiendo radiación infrarroja térmica (o «lejana»). Por lo tanto, un techo «frío» debe tener una alta reflectancia solar (SR) y una alta emisión térmica (TE).
Observamos que, dado que el espectro de radiación térmica (4-80 micras) no se superpone con el de la radiación solar (0,3-2,5 micras), la emisión térmica es independiente de la reflectancia solar. Por lo tanto, distinguimos entre los dos al definir un techo frío.
Beneficios
Sustituir un techo frío por un techo cálido reduce la conducción de calor al edificio, la convección de calor al aire exterior y la radiación térmica de calor a la atmósfera. Esto beneficia a nuestros edificios, nuestras ciudades y nuestro planeta.
- Aire exterior más fresco. Los techos fríos reducen las temperaturas del aire urbano al reducir la cantidad de calor transferido de los techos al aire, mitigando el efecto isla de calor urbano.
- Menos emisiones de centrales eléctricas. Los techos reflectantes reducen la demanda de energía de refrigeración en los edificios con aire acondicionado, disminuyendo las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes del aire en las centrales eléctricas que queman combustibles fósiles.
- Mejor calidad del aire. Los techos fríos disminuyen la temperatura del aire urbano y, por lo tanto, ralentizan la formación de ozono a nivel del suelo. El ozono, el componente principal del smog, puede agravar las enfermedades respiratorias y puede actuar como un gas de efecto invernadero.
- Cambio climático lento. Los techos fríos disminuyen el calor absorbido en la superficie de la Tierra y, por lo tanto, pueden reducir las temperaturas de la superficie. Esta disminución de las temperaturas de la superficie reduce el flujo de calor a la atmósfera, compensando el calentamiento causado por los gases de efecto invernadero.
- ahorro de Energía y costes. Durante los calurosos meses de verano, los techos fríos reducen la necesidad de refrigeración en edificios con aire acondicionado, lo que ahorra energía y dinero.
- Reducción de la tensión de la red eléctrica. La disminución de la demanda de energía de refrigeración también moderará la demanda máxima de energía durante las olas de calor y las tardes de verano muy calurosas, disminuyendo así el riesgo de cortes de energía.
- Confort interior mejorado. Los techos fríos reducen la temperatura del aire interior en edificios que no tienen aire acondicionado, lo que promueve la productividad y la salud de los ocupantes.
Penalizaciones
Los techos fríos también pueden tener algunos efectos indeseables.
- Mayor necesidad de calefacción en invierno. Durante los meses de invierno, los techos fríos aumentan la necesidad de energía de calefacción en climas fríos. Sin embargo, en invierno el sol permanece bajo, los días son cortos y los cielos a menudo están nublados, lo que limita la cantidad de luz solar disponible para un techo. Un estudio realizado por el Grupo de Islas de Calor muestra que en los Estados Unidos, esta penalización por calefacción de invierno suele ser pequeña en comparación con el beneficio de refrigeración de verano (vea la imagen a la derecha).2 (Además, tenga en cuenta que si un techo está cubierto de nieve, el color del producto para techos no importa: la superficie del techo será blanca.)
- Resplandor. El resplandor de un techo blanco o plateado brillante en un edificio de poca altura puede molestar a los ocupantes de edificios vecinos más altos. En esta situación, un techo de color frío (no blanco) puede ser más apropiado para el edificio más corto.
La ciencia de la luz solar fresca
incluye luz ultravioleta, visible e infrarroja cercana. Solo la luz visible afecta el color. Aproximadamente la mitad de la energía del sol es luz infrarroja cercana invisible. Los techos oscuros tradicionales absorben fuertemente la luz ultravioleta, visible e infrarroja cercana. Los techos oscuros de colores fríos se parecen a los techos oscuros tradicionales, pero reflejan mejor la luz infrarroja cercana.
En una tarde de verano típica, un techo de colores fríos que refleja el 35% de la luz solar permanecerá aproximadamente 12°C (22°F) más frío que un techo tradicional que se ve igual pero refleja solo el 10% de la luz solar.
Tecnología
Techos blancos
Los materiales blancos son una opción popular para superficies de edificios que no se pueden ver desde la calle, como techos «planos» (es decir, casi horizontales) de baja pendiente. En algunas partes del mundo, los techos inclinados también pueden ser blancos. Los productos para techos disponibles en blanco incluyen membrana de una sola capa, revestimiento elastomérico, metal pintado, baldosas y balasto.
En una tarde de verano típica, un techo blanco limpio que refleja el 80% de la luz solar permanecerá aproximadamente 31°C (55°F) más frío que un techo gris que refleja solo el 20% de la luz solar.3
Techos de colores fríos
Los techos de colores fríos están diseñados para aumentar la reflexión de la luz solar, manteniendo el color y la estética de los productos para techos tradicionales no blancos. Durante la última década, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y del Laboratorio Nacional Oak Ridge han trabajado con fabricantes de techos para crear una variedad de productos de colores fríos para techos inclinados. Estos incluyen tejas de asfalto, metal, baldosas y productos de lastre. La tecnología de colores fríos también se puede utilizar para crear materiales no blancos para techos de pendiente baja, como membranas y recubrimientos.