Planificación genial para un futuro más cálido

El calentamiento global aumenta la importancia de diseñar edificios y comunidades que sean cómodos, eficientes y seguros en condiciones de calor.

11 minutos de lectura

31 de agosto de 2022, 9:00 a. m. PDT

Por Todd Litman

DeymosHR / Shutterstock

[Actualizado el 6 de septiembre de 2022] Mi difunto hermano menor, Jon Litman, que tenía una discapacidad del desarrollo, vivía de forma independiente en un apartamento de alquiler básico en Sacramento, California. Tenía grandes ventanas de un solo panel y se enfriaba con una unidad de aire acondicionado vieja e ineficaz. Durante el verano, el apartamento era incómodamente caluroso y mal ventilado.

Durante una visita hace unos años, traté de idear un programa de enfriamiento para mejorar sus condiciones de vida. La ferretería local podría venderme una película reflectante para ventanas para reducir la ganancia de calor en el interior, pero no tenía sugerencias para implementar otras estrategias de enfriamiento, como persianas para ventanas exteriores o ventiladores programables que inyectarían aire fresco en el edificio por la noche. Podría haber contratado a una empresa de arquitectura e ingeniería para diseñar un paquete de estrategias de enfriamiento, pero eso habría costado miles de dólares, y tal programa no era factible de implementar para un inquilino. Desafortunadamente, Sacramento no tenía un programa para modernizar edificios de apartamentos sofocantes ni un grupo de contratistas que se especialicen en soluciones rentables de refrigeración para edificios pequeños. ¡Debemos hacerlo mejor!

La planificación comunitaria fresca es un tema emergente. El calentamiento global está aumentando la frecuencia y la gravedad de las olas de calor, lo que provoca molestias, riesgos para la salud y pérdidas económicas.

El calor extremo también estresa la infraestructura pública, en particular los sistemas eléctricos, si las personas responden encendiendo sus acondicionadores de aire, lo que aumenta las emisiones de carbono y exacerba aún más el calentamiento global.

Veamos algunas estrategias para hogares, lugares de trabajo y comunidades más frescos.

Existen numerosas formas de mejorar el confort de los edificios y la eficiencia energética. Muchas de estas estrategias se pueden implementar tanto en edificios comerciales como residenciales.

Un primer paso importante es limitar la cantidad de luz solar, o ganancia solar, que ingresa a un edificio. Durante un día caluroso, a menudo veo casas con cortinas corridas para bloquear la luz del sol, pero eso es demasiado tarde; el calor ya ha entrado en el edificio. Un enfoque mucho mejor es instalar voladizos, toldos y cortinas exteriores para dar sombra a las ventanas durante las horas más calurosas del día. Los porches sombreados ayudan a refrescar la arena interior de las casas y brindan lugares cómodos para socializar.

Antes de la llegada del aire acondicionado, los toldos y las cortinas exteriores eran comunes, particularmente para las ventanas orientadas al sol (orientadas al sur en el hemisferio norte y orientadas al norte en el hemisferio sur). ¡Es hora de traerlos de vuelta! Algunos toldos son mecánicos, se extienden durante los períodos soleados y se retraen cuando se desea más luz solar, pero si se diseñan correctamente, los voladizos y toldos permanentes bloquearán la luz solar directa durante la parte más calurosa del día y aún permitirán mucha luz cuando el sol está bajo. mañana y tarde.

La siguiente ilustración muestra la cara sur de un edificio cerca de nuestra casa con toldos bien diseñados que dan sombra a las ventanas al mediodía durante el verano, al mismo tiempo que permiten una gran cantidad de luz natural y vistas. Sin embargo, son la excepción; pocos otros edificios tienen toldos, lo que los hace incómodamente calurosos en un día soleado de verano.

Los toldos mecánicos modernos, las persianas exteriores y las cortinas pueden extenderse y retraerse con solo presionar un botón, desde el interior de la casa, y pueden programarse para hacerlo automáticamente. Pueden ser de tela, madera o metal. Algún fabricante inteligente hará una fortuna al producir este tipo de toldos con paneles solares integrados, por lo que no requieren cableado.

Las ventanas viejas se pueden actualizar con múltiples paneles y revestimientos reflectantes que controlan la ganancia solar y aumentan el aislamiento. Las ventanas de baja emisividad tienen un revestimiento de baja emisividad que bloquea la mayoría de la luz ultravioleta (UV) e infrarroja (IR) y permite el paso de la luz visible. Las ventanas se clasifican según el Coeficiente de ganancia de calor solar, que indica la cantidad de calor solar que transmite (cuanto menor sea el número, menos calor solar entra), Transmitancia visible, que indica la cantidad de luz natural que deja entrar la ventana durante el día ( cuanto mayor sea el número, más luz natural entra) y el factor U, que mide su flujo de calor (cuanto menor sea el número, mejor bloqueará la ventana el calor). Las ventanas bien diseñadas pueden reducir la ganancia de calor y las cargas de aire acondicionado resultantes en un orden de magnitud.

Los edificios se pueden ajardinar con árboles, arbustos o enredaderas ubicados para dar sombra a las áreas de alta exposición para reducir la ganancia solar. Los árboles de hoja caduca son mejores en algunos lugares porque brindan sombra durante el calor del verano, pero dejan pasar la luz del sol durante el invierno y la primavera.

Los materiales exteriores, incluidas las pinturas y los techos, se pueden seleccionar para minimizar la absorción de calor, lo que se denomina alto albedo, medido mediante el índice de reflectancia solar (SRI). Cuanto menor sea el SRI, más caliente se volverá una superficie bajo la luz del sol.

Las paredes exteriores y los techos deben aislarse para mantener la refrigeración en verano y el calor en invierno. Muchos edificios antiguos en áreas de clima cálido tienen poco o ningún aislamiento. Es importante instalar el aislamiento correctamente, con barreras de vapor y ventilación adecuadas, para evitar la acumulación de humedad que puede causar moho y podredumbre.

Los edificios pueden diseñarse y modificarse para proporcionar ventilación natural, mejorada donde sea necesario con ventiladores. Las ventanas deben ser operables, es decir, deben estar abiertas y diseñadas para fomentar corrientes de aire cruzadas. Esto se puede lograr al tener dos ventanas operables en paredes opuestas y, debido a que el aire caliente sube, al tener ventanas operables o tragaluces en diferentes pisos para aprovechar los efectos naturales de la chimenea.

Los sistemas mecánicos de circulación de aire se pueden programar para llevar aire fresco a los edificios durante la noche. Pueden incluir intercambiadores de calor aire-aire que transfieren la frescura de los espacios con aire acondicionado al aire fresco cuando ingresa a un edificio, lo que aumenta la eficiencia energética.

Para minimizar la ganancia de calor interior, la iluminación interior y los electrodomésticos deben ser tan eficientes energéticamente como sea posible. Por ejemplo, reemplazar las bombillas incandescentes con sistemas de iluminación más eficientes no solo reduce el consumo eléctrico de iluminación, sino que también reduce las cargas de aire acondicionado. Del mismo modo, los electrodomésticos, las tecnologías de cocción y los dispositivos electrónicos que ahorran energía proporcionan ahorros financieros y energéticos adicionales si liberan menos calor dentro de las envolventes de los edificios. Algunos electrodomésticos, como lavadoras y secadoras de ropa y tanques de agua caliente, se pueden programar para que funcionen de noche cuando contribuyen menos al sobrecalentamiento del edificio y los precios de la electricidad son más bajos.

Los sistemas de aire acondicionado también deben seleccionarse y diseñarse para lograr la máxima eficiencia. La eficiencia de la bomba de calor y del sistema de aire acondicionado se clasifica mediante el índice de eficiencia energética estacional (SEER), que indica la cantidad promedio de enfriamiento proporcionado por unidad de electricidad utilizada. La mayoría de los sistemas más antiguos son consumidores de energía, con SEER por debajo de 10. Desde 2006, las reglamentaciones de EE. UU. exigen un SEER mínimo de 13, y ahora hay nuevos sistemas disponibles con SEER por encima de 20, más del doble de eficientes que en el pasado.

Los sistemas de ventilación mecánica y aire acondicionado deben inspeccionarse, limpiarse y mantenerse periódicamente. Los intercambiadores de calor del aire acondicionado, donde el calor se libera a la atmósfera, deben tener sombra y ubicarse para maximizar el flujo de aire.

Los cambios en el estilo de vida también pueden reducir las necesidades de refrigeración. Códigos de vestimenta más flexibles que prescinden de corbatas, chaquetas y mallas, permiten que los espacios de trabajo sean unos grados más cálidos.

La gente a veces supone que la energía solar puede suministrar la electricidad necesaria para la refrigeración del hogar, pero eso no es realista si los edificios son ineficientes; Se necesitarían demasiados paneles para satisfacer las necesidades energéticas totales, a menos que una casa esté diseñada para maximizar la eficiencia energética y minimizar las cargas de refrigeración.

Según el Departamento de Energía de EE. UU., los hogares consumen en promedio 11 000 kilovatios-hora (kWh) al año, de los cuales el 17 % (alrededor de 2000 kWh) es para aire acondicionado, como se ilustra a continuación. Por supuesto, esto es mayor en las regiones de clima cálido y es probable que aumente con el calentamiento global.

En áreas de clima cálido, un acondicionador de aire de ventana pequeña típico que enfría solo una habitación requiere alrededor de 1000 kWh, y un acondicionador de aire central que enfría una casa completa requiere de 2000 a 5000 kWh.

Un panel solar doméstico típico produce entre 250 y 400 vatios mientras brilla el sol, lo que da un total de unos 500 kWh al año. En regiones de clima cálido, un sistema de aire acondicionado promedio requiere la producción eléctrica de cinco a diez paneles solares. El techo de una casa típica puede acomodar de diez a 30 paneles solares, produciendo de 5000 a 15 000 kWh por año, más para casas más grandes con abundante exposición solar, menos para casas más pequeñas con techos parcialmente sombreados.

Esto sugiere que las cargas de aire acondicionado convencionales consumirán una parte importante de la producción de energía solar de una casa típica. Sin embargo, al reducir las cargas de enfriamiento y mejorar la eficiencia energética general, un hogar puede operar con el presupuesto de electricidad solar de un hogar, convirtiéndose en un edificio neto cero o incluso contribuyendo con energía a la red.

Por ejemplo, las prácticas inteligentes de sombreado y enfriamiento natural, la elección de iluminación y electrodomésticos de alta eficiencia pueden reducir el consumo de electricidad y las cargas de enfriamiento a la mitad. Elegir el acondicionador de aire o la bomba de calor más eficiente puede reducir los costos de enfriamiento restantes a la mitad nuevamente, de modo que la demanda total de 11,000 kWh se reduzca a 3,000 a 5,000 kWh manejables y asequibles.

Las políticas públicas pueden ayudar a enfriar las comunidades y reducir los problemas del calor extremo.

El efecto isla de calor urbano se refiere al aumento de la temperatura ambiente causado por la luz solar que incide sobre superficies oscuras. El efecto puede aumentar las temperaturas diurnas de las áreas urbanas entre 1 y 7 °F y las temperaturas nocturnas entre 2 y 5 °F, en comparación con los espacios verdes cercanos, y tiende a ser particularmente grave en las comunidades minoritarias de bajos ingresos. Esto puede hacer que las ciudades sean desagradables e insalubres, y aumenta los costos de refrigeración.

Las comunidades pueden reducir el efecto de isla de calor urbano al minimizar la cantidad de tierra que se pavimenta para las entradas de vehículos y estacionamientos, sombreando estas superficies con paisajismo o paneles solares, y utilizando materiales más reflectantes, como concreto en lugar de asfalto. En algunos casos, los edificios y estructuras de estacionamiento pueden diseñarse con techos verdes.

Los gobiernos pueden reducir el área total de pavimento mediante el diseño de caminos más angostos, eliminando los mínimos de estacionamiento, gestionando de manera más eficiente el estacionamiento para reducir el área de pavimento y plantando árboles y otros jardines para dar sombra a las áreas de asfalto. Los gobiernos y las empresas de servicios públicos pueden exigir, alentar y subsidiar diseños de edificios frescos que incluyen aislamiento, persianas, ventanas operables, paisajismo apropiado y techos verdes, y electrodomésticos eficientes, incluidos ventiladores, acondicionadores de aire y bombas de calor.

Es importante dar sombra a las áreas donde la gente camina y espera al aire libre, como las aceras y las paradas de autobús.

Las comunidades también pueden establecer protocolos de calor extremo para reducir la incomodidad y los riesgos durante los eventos de calor. Esto puede incluir, por ejemplo, proporcionar estaciones de refrigeración para residentes y trabajadores, rociar áreas calientes donde la gente camina y trabaja, y proporcionar agua, ventiladores o acondicionadores de aire a los hogares de bajos ingresos que los necesitan.

Las políticas públicas deben esforzarse por minimizar el consumo de electricidad y los costos totales de energía (dólares per cápita), lo que a menudo requiere aumentar las tarifas de electricidad (centavos por kWh) porque la electricidad costosa motiva a los consumidores a implementar estrategias de enfriamiento. Por ejemplo, para apoyar la conservación de la energía, las jurisdicciones pueden gravar la electricidad y usar los ingresos para subsidiar programas públicos y privados de eficiencia energética, de modo que las tarifas aumenten y el uso y los costos de la energía disminuyan. Dichos impuestos pueden diseñarse con exenciones o descuentos para los hogares de bajos ingresos. Se requieren políticas y subsidios especiales para los edificios de alquiler, ya que los propietarios tienen pocos incentivos para invertir en mejoras de refrigeración si los inquilinos pagan la factura de la electricidad.

Muchas de estas estrategias proporcionan importantes beneficios colaterales. Por ejemplo, reducir el suministro de carreteras y estacionamientos con una gestión más eficiente del tráfico y los estacionamientos ayuda a reducir los costos de infraestructura y los problemas de tráfico, y al reducir el área de superficie impermeable reduce los costos de gestión de aguas pluviales. Plantar más árboles de sombra urbanos ayuda a crear vecindarios más atractivos y aumenta el hábitat de la vida silvestre. Mejorar la ventilación natural crea edificios más cómodos y saludables, como se resume a continuación.

Cool Community Strategies y sus Co-Beneficios

Plante más árboles de sombra, particularmente sobre casas, calles y estacionamientos.

Más confort interior y exterior. Aumento de la belleza. Hábitat de vida silvestre.

Use voladizos, toldos, persianas exteriores y vidrio reflectante en las ventanas orientadas al sol para reducir la ganancia solar interior.

Más confort interior.

Diseñe edificios con ventanas operables y rejillas de ventilación para proporcionar ventilación natural.

Más comodidad interior y salud.

Reducir el área de la superficie impermeable. Construya edificios más compactos y reduzca el área de pavimento con calles más estrechas y menos accesos y estacionamientos más pequeños.

Consumo de suelo más eficiente. Más espacios verdes y hábitat. Reducción de los costos de gestión de aguas pluviales. Costos de expansión reducidos.

Use materiales más reflectantes (mayor albedo) para techos, caminos, caminos y estacionamientos.

Aísle las paredes para reducir la ganancia de calor interior.

Conservación de energía y ahorro de costes.

Use iluminación y electrodomésticos de alta eficiencia dentro de los edificios para minimizar la ganancia de calor.

Conservación de energía y ahorro de costes.

Use ventiladores donde sea necesario para proporcionar una ventilación adecuada.

Más confort interior.

Utilice acondicionadores de aire de última generación, diseñados, programados y mantenidos para lograr la máxima eficiencia.

Conservación de energía y ahorro de costes.

Aumentar las tarifas de energía y subsidiar programas de eficiencia energética.

Conservación de energía y ahorro total de costes.

Protocolos de respuesta al calor extremo.

En regiones de clima frío, la climatización de edificios es una industria importante. Los contratistas identifican las fuentes de pérdida de calor de cada edificio en particular, a veces utilizando tecnologías como cámaras infrarrojas y sopladores de puertas, desarrollan un plan específico para reducirlas y despliegan equipos de expertos que instalan burletes y aislamiento, reemplazan ventanas viejas e instalan sistemas de calefacción más eficientes. . Estas inversiones crean hogares más cómodos y generalmente amortizan sus costos en unos pocos años.

Es hora de crear industrias similares en regiones de clima cálido para reducir los riesgos de calor y los costos de refrigeración. Estos pueden usar métodos similares para hacer que las casas y comunidades existentes sean más cómodas y asequibles durante el clima cálido.

¡La planificación comunitaria genial es un tema candente! Todos los planificadores deben familiarizarse con conceptos geniales de diseño comunitario y algunos deben convertirse en especialistas. Si fuera un empresario, establecería una red de empresas comunitarias de climatización frescas y produciría los productos especializados que necesitan para responder de manera cómoda y eficiente al aumento de las temperaturas.

Asociación Internacional de Techos Verdeses una red global para la promoción y difusión de temas y tecnologías de Techos Verdes.

Todd Litman (2022), Pavement Buster's Guide: Why and How to Reduce the Amount of Land Paved for Roads and Parking Facilities, Victoria Transport Policy Institute.

Reducir el efecto isla de calor urbano, sitio web de la EPA de EE.UU.

Coalición de superficies inteligentespromueve el uso de superficies reflectantes e impermeables, paneles solares, techos verdes, árboles y jardines de lluvia en áreas urbanas para reducir los efectos de isla de calor.

Herramienta de generación de opciones de asignación de espacios urbanos, ayuda a rediseñar, reasignar o regular el espacio de la calle para cumplir con los objetivos específicos de la política comunitaria, incluida la reducción del pavimento.

Theresa Tam (2020), Reducción de las islas de calor urbanas para proteger la salud en Canadá. Una introducción para los profesionales de la salud pública. Gobierno de Canadá.

¿Qué es el efecto isla de calor?- Planetizen Planopedia.

Directrices de diseño de edificios completosproporciona información completa para optimizar la eficiencia de los edificios, incluida la refrigeración.

todd litman

Todd Litman es fundador y director ejecutivo del Victoria Transport Policy Institute, una organización de investigación independiente dedicada a desarrollar soluciones innovadoras para los problemas de transporte.

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