Investigadores de Princeton y UCLA han desarrollado un mecanismo pasivo que permite enfriar edificios en verano y calentarlos en invierno. Este avance, publicado en Cell Reports Physical Science, se basa en la restricción de los flujos de calor radiante entre los edificios y su entorno a longitudes de onda específicas.
Utilizando revestimientos elaborados a partir de materiales comunes, se pueden lograr ahorros energéticos y confort térmico superiores a los de los métodos tradicionales.
La radiación
Los autores explican que la mayoría del intercambio de calor de los edificios con su entorno se realiza mediante radiación. Al ajustar las propiedades ópticas de las envolturas de los edificios para aprovechar el comportamiento de la radiación en nuestro entorno, se puede controlar el calor de manera innovadora.
El calor radiante, transportado por ondas electromagnéticas, es omnipresente y regula la temperatura de los edificios. Históricamente, ciudades como Santorini en Grecia o Jodhpur en India han utilizado techos y paredes blancas para reflejar la luz solar y enfriar edificios. En años recientes, los recubrimientos para techos fríos que reflejan la luz solar han ganado interés.
Sin embargo, enfriar paredes y ventanas presenta un reto aún más complejo. Los techos suelen tener una vista abierta al cielo, lo que permite que los recubrimientos reflectantes disipen el calor hacia el espacio.
En cambio, las paredes y ventanas están expuestas al suelo y a edificios vecinos, que irradian calor durante el clima cálido. Este calor del suelo y de las construcciones cercanas contrarresta la radiación hacia el cielo, y en invierno, el entorno terrestre frío extrae calor de las paredes y ventanas.
Nuevos materiales
El estudio mostró que el calor radiante se mueve de los edificios al cielo en una porción estrecha del espectro infrarrojo, conocida como la ventana de transmisión atmosférica, a la que llaman «narrowband». En el nivel del suelo, el calor radiante se distribuye a lo largo de todo el espectro infrarrojo, llamado «broadband».
Al revestir paredes y ventanas con materiales que solo irradien o absorban calor en la ventana atmosférica, se puede reducir la ganancia de calor en verano y la pérdida en invierno, manteniendo el efecto de enfriamiento del cielo.
De acuerdo con los investigadores, muchos materiales de construcción comunes y de bajo costo, como el polivinil-fluoruro y plásticos comunes, pueden ser adaptados para este propósito. Estos ya se utilizan en aplicaciones cotidianas, por lo que servirán para regular la temperatura de los edificios de manera sostenible. Este mecanismo pasivo promete ahorros energéticos comparables a los obtenidos con techos blancos.