Universidad
Politécnica de Madrid

29.02.16

Este proyecto, cuyo nombre es MODIFICA (MOdelo  predictivo – edificios – Isla de Calor urbanA),  tiene como fin establecer una caracterización precisa de la respuesta de los edificios de viviendas frente a las situaciones urbanas microclimáticas en las que se encuentran e interactúan. De  este modo, se podrá intervenir sobre la necesidad energética del parque de viviendas existentes con mayor precisión y conocimiento.

MODIFICA cuenta con la financiación el Ministerio de Economía y Competitividad y se encuadra en la Convocatoria de Ayudas a Proyectos de I+D+i Retos Investigación. Ha sido desarrollado por  el grupo de investigación ABIO, de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura, conjuntamente con la Escuela Técnica Superior de Edificación, ambos centros de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM). Los investigadores que han participado en esta parte del proyecto son Javier Neila González, Carmen Sánchez-Guevara Sánchez, Emilia Román López, Helena López Moreno, Miguel Núñez Peiró, Dolores Redondas Marrero, Luisa Martín Horcajo, Margarita de Luxán García de Diego y Gloria Gómez Muñoz.

El concepto de isla de calor urbana supone un hecho crucial en la caracterización energética de los edificios, ya que se trata de un fenómeno por el cual las zonas urbanas tienden a tener una mayor temperatura que las zonas rurales de los alrededores. Este efecto se debe a la sustitución de la vegetación por edificios y calles, lo que tiene como consecuencia una mayor absorción de radiación solar por parte de las superficies construidas y pavimentadas, y que, junto a otros factores antropogénicos, emiten calor al aire circundante. En definitiva, se produce una elevación de la temperatura local y se genera un microclima urbano que afecta al comportamiento energético de las edificaciones.

Recientemente, este grupo multidisciplinar presentó sus primeras conclusiones durante las jornadas del III Congreso Internacional de Investigación en la Construcción y Edificación (COINVEDI). Entre ellas, destacaron como principales avances, las notables diferencias de temperatura obtenidas entre diferentes puntos de la ciudad, que superan en muchos casos los 6 grados centígrados, como consecuencia del impacto de la isla de calor urbana. Así, en julio de 2015, y en plena ola de calor, en la Ciudad Universitaria se registró a medianoche una media de 27 grados, mientras que en el entorno de Ventas las temperaturas se situaban por encima de los 33.

Influencia de la isla de calor urbana en Madrid según barrios.

Para Carmen Sánchez-Guevara, “estas diferencias de temperatura son, no obstante, muy variables y dependen tanto del momento del año como del día en el que se registren. En Madrid parece que las mayores diferencias se dan en los meses más cálidos del año, siempre pocas horas después del atardecer”.

Para entender aún más este comportamiento, en una de las ponencias sobre el proyecto presentadas en el citado congreso, Helena López y Miguel Núñez, expertos en edificación bioclimática, advirtieron sobre las profundas diferencias que se pudieron observar en los resultados obtenidos de la evaluación energética de viviendas. Estos datos se obtuvieron tras comparar las simulaciones desarrolladas mediante los archivos climáticos empleados para la verificación del cumplimiento del Código Técnico de la Edificación, frente a otros provenientes del centro de Madrid.

Los archivos climáticos oficiales informan sobre cada zona climática del territorio español y están elaborados a partir de registros de los observatorios meteorológicos, generalmente situados en las afueras de las ciudades, como en los aeropuertos. En consecuencia, la legislación vigente no tiene en cuenta el efecto de la ICU en los proceso de simulación.

“El principal problema de este fenómeno reside en que, a la hora de evaluar energéticamente las edificaciones, los principales softwares de simulación energética no tiene en cuenta la isla de calor urbana, ya que utilizan independientemente los mismos datos climáticos para zonas no rurales como para zonas rurales, sin tener en cuenta la morfología urbana. Este hecho nos lleva, por un lado, a justificar la necesidad de incluir en los archivos climáticos utilizados en los programas de simulación un modelo dinámico de la isla de calor urbana, y también a caracterizar térmicamente esta en función de la morfología urbana de Madrid”, explica Helena López.

Otro de los resultados preliminares que se desprende del estudio es el impacto que la isla de calor urbana ejerce sobre algunas tipologías de viviendas, donde llegaría a duplicar la demanda estimada de refrigeración. En cuanto a la calefacción, el consumo sería de un 10% menos.

A la luz de los resultados obtenidos hasta el momento por este grupo de investigadores, se comprueba que es fundamental tener en cuenta el fenómeno de la isla de calor en los procesos de simulación energética. Esto llevaría inevitablemente a replantearse tanto las estrategias de diseño como los elementos pasivos y activos que intervienen en el acondicionamiento interior de las viviendas, permitiendo ajustarlos a la realidad térmica de la ciudad en la que se ubican y, por tanto, redundando en un mayor confort y ahorro energético.

Tipología mayoritaria de las viviendas de Madrid según barrios.

Carmen Sánchez-Guevara destaca que las edificaciones situadas en el casco histórico son las que más calefacción demandan, ya que carecen de aislamientos térmicos, y sus características constructivas, en donde existen muchos edificios con gran fondo y viviendas interiores, limita la entrada de la radiación solar.

Por otro lado, la mayor demanda de refrigeración se da en el bloque lineal, que normalmente se corresponde con el tipo de construcción de los años cuarenta y cincuenta. Este tipo de construcción de posguerra se caracteriza por el empleo de materiales de baja calidad y la ausencia de aislamiento, además de por su elevada exposición a la radiación solar (una gran parte de la envolvente se encuentra expuesta al exterior).

De las conclusiones de este proyecto también se desprende que, para calcular el impacto real de la isla de calor urbana, a fin de obtener un mayor ahorro energético de la edificación, serían necesarias nuevas herramientas capaces de medir las temperaturas en régimen horario y que estuvieran situadas en puntos significativos de la capital. En este sentido, se puede contar con los registros de las estaciones del Sistema Integral de la Calidad del Aire en Madrid, pero en la actualidad solo un reducido número de ellas registran la temperatura y la humedad relativa.

La principal diferencia entre las mediciones llevadas a cabo hace 30 años y las que se están realizando actualmente reside en la caracterización dinámica de la isla de calor urbana, necesaria para su integración en los procesos de simulación energética. "Ya no es suficiente con caracterizar las temperaturas en un solo momento del día, sino que debemos de saber exactamente cómo se comporta a lo largo del día y de los días. Así podremos trasladar este fenómeno a los procesos de simulación energética, desarrollados en régimen dinámico", señalan los responsables del proyecto.

En la actualidad, existe un gran interés por conocer los efectos de la isla de calor urbana en el microclima urbano. En el caso particular del comportamiento térmico de los edificios, existen estudios similares tanto en Londres como en Atenas, donde han comenzado a analizar el impacto que la isla de calor urbana ejerce sobre la demanda energética de los edificios y el confort de sus usuarios.