Impacto de las propiedades superficiales de una cubierta sobre el desempeño térmico interior. Análisis descriptivo sobre un local comercial de gran superficie en tres ciudades colombianas

Resumen

Las propiedades superficiales de la envolvente arquitectónica son importantes a la hora de definir las estrategias del enfriamiento pasivo y del desempeño térmico en ambientes interiores. Para identificar su impacto, se investigaron metodologías que permitieran medir el desempeño térmico de las envolventes arquitectónicas en la región tropical. La transmitancia y la resistencia térmica de los materiales empleados son los parámetros más comunes para evaluar el desempeño térmico de estas; asimismo, son indicadores recomendados por la normatividad vigente en Colombia para mejorar dicho desempeño en el diseño de edificaciones con alta eficiencia energética. Sin embargo, propiedades superficiales como la emitancia(ε) y la absortancia (α) de las envolventes expuestas a diversos factores climáticos han adquirido relevancia en la evaluación del desempeño térmico interior por su impacto en la temperatura de la superficie interna de la cubierta y, por consiguiente, en la temperatura media radiante al interior del edificio. Se hallaron métodos que se pueden aplicar en la evaluación del desempeño térmico sobre un modelo hipotético, parametrizando propiedades superficiales en cuatro tipos de cubierta. Los indicadores empleados, bajo la metodología del índice de desempeño térmico (TPI) y el análisis de grados/hora (°C/h) se implementaron en tres zonas climáticas de Colombia para simular el desempeño térmico. Los resultados se exponen en tablas y gráficos de dispersión que comparan, entre varias ciudades, la temperatura superficial de cubiertas con emitancia (ε) 0.3 y (ε) 0.9 en varios niveles de absortancia (α). Se observa que la asignación de valores a estas propiedades, en la incorporación de estrategias de enfriamiento pasivo, no debería generalizarse en un contexto que se caracteriza por su diversidad climática, como lo es el de nuestra región.

Palabras clave:

arquitectura bioclimática confort cubierta material de construcción temperatura

Citas

Alchapar, N., Correa, E., & Lesino, G. (2012). Estrategias de enfriamiento pasivo urbano: índice de reflectancia solar y relación costo-beneficio en pinturas para fachadas. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 16(10), 67-76. https://ri.conicet.gov.ar/handle/11336/68044

Alchapar, N., & Correa, E. (2013). Modificación de la reflectancia solar en la envolvente edilicia y su impacto sobre las temperaturas interiores. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 17, 29-38. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/143718

Alchapar, N., & Correa, E. (2015). Reflectancia solar de las envolventes opacas de la ciudad y su efecto sobre las temperaturas urbanas. Informes de La Construcción, 67(540). https://doi.org/10.3989/ic.14.131

Alchapar, N., Correa, E., & Cantón, A. (2018). ¿Techos reflectivos o verdes? Influencia sobre el microclima en ciudades de zonas áridas. Mendoza, Argentina. Cuadernos de Vivienda y Urbanismo, 11(22), 1-23. https://doi.org/https://doi.org/10.11144/Javeriana.cvu11-22.trvi

Alchapar, N., & Correa, E. N. (2020). Optothermal properties of façade coatings. Effects of environmental exposure over solar reflective index. Journal of Building Engineering, 32. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101536

ANSI/ASHRAE. (2013). Condiciones de ambiente térmico para ocupación humana. https://ashrae.iwrapper.com/ASHRAE_PREVIEW_ONLY_STANDARDS/STD_55_2013

Arumugam, R. S., Garg, V., Ram, V. V., & Bhatia, A. (2015). Optimizing roof insulation for roofs with high albedo coating and radiant barriers in India. Journal of Building Engineering, 2, 52-58. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2015.04.004

Barrios, G., Huelsz, G., Rojas, J., Ochoa, J., & Marincic, I. (2012). Envelope wall/roof thermal performance parameters for non air-conditioned buildings. Energy and Buildings, 50, 120-127. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2012.03.030

Brito Filho, J., & Santos, T. (2014). Thermal analysis of roofs with thermal insulation layer and reflective coatings in subtropical and equatorial climate regions in Brazil. Energy and Buildings, 84, 466-474. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2014.08.042

de Dear, R., & Brager, G. (1998). Developing an adaptive model of thermal comfort and preference. UC Berkeley: Center for the Built Environment. Retrieved from https://escholarship.org/uc/item/4qq2p9c6

de Dear, R., & Brager, G. S. (2002). Thermal comfort in naturally ventilated buildings : revisions to ASHRAE Standard 55. Energy and Buildings, 34(6), 549-561. https://doi.org/10.1016/S0378-7788(02)00005-1

Fang, H., Zhao, D., Yuan, J., Aili, A., Yin, X., Yang, R., & Tan, G. (2019). Performance evaluation of a metamaterial-based new cool roof using improved Roof Thermal Transfer Value model. Applied Energy, 248, 589-599. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2019.04.116

Hu, J., & Yu, X. (2019). Adaptive thermochromic roof system: assessment of performance under different climates. Energy and Buildings, 192, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2019.02.040

Huang, Z., & Ruan, X. (2017). Nanoparticle embedded double-layer coating for daytime radiative cooling. International Journal of Heat and Mass Transfer, 104, 89-896. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.08.009

Kabre, C. (2010). A new thermal performance index for dwelling roofs in the warm humid tropics. Building and Environment, 45(3), 727-738. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.08.017

Levinson, R., Akbari, H., Konopacki, S., & Bretz, S. (2005). Inclusion of cool roofs in nonresidential Title 24 prescriptive requirements. Energy Policy, 33 (2), 151-170. https://doi.org/10.1016/S0301-4215(03)00206-4

López de Lucio, R., & Parrilla Gorbea, E. (1998). Espacio público e implantación comercial en la ciudad de Madrid. Calles comerciales versus grandes superficies. Cuadernos de Investigación Urbanística, 0(23). Recuperado de http://polired.upm.es/index.php/ciur/article/view/237

Loudon, A. (1968). Summertime temperatures in buildings without air-conditioning. Building Research Station Current Papers. https://eric.ed.gov/?id=ED035213

Murcia, J., Serna, J., & Zapata, H. (2017). Atlas de Viento de Colombia. http://atlas.ideam.gov.co/visorAtlasVientos.html

Muscio, A. (2018). The solar reflectance index as a tool to forecast the heat released to the urban environment: potentiality and assessment issues. Climate, 6(1). https://doi.org/10.3390/cli6010012

Radhi, H., Sharples, S., Taleb, H., & Fahmy, M. (2017). Will cool roofs improve the thermal performance of our built environment? A study assessing roof systems in Bahrain. Energy and Buildings, 135, 324-337. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2016.11.048

Resolución 0549 de 2015. (2015, 10 de julio). Ministerio de Vivienda, Ciudad y Territorio. https://www.minvivienda.gov.co/node/48921

Roriz, V., Dornelles, K., & Roriz, M. (2007, del 8 al 10 de agosto). Fatores determinantes da absortância solar de superfícies opacas [conferencia]. IX Encontro Nacional e V Latino Americano de Conforto No Ambiente Construído. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.1622.3445

Roriz, V. (2011). Efeitos de ondulação e rugosidade de superfícies sobre suas absortâncias e emitâncias: modelo teórico e experimental [Tesis de doctorado, Universidade Estadual de Campinas]. Archivo digital. https://doi.org/10.47749/T/UNICAMP.2011.835160

Sameera, S., Vidyadharan, V., Sasidharan, S., & Gopchandran, K. G. (2019). Nanostructured zinc aluminates: a promising material for cool roof coating. Journal of Science: Advanced Materials and Devices, 4(4), 524-530. https://doi.org/10.1016/j.jsamd.2019.10.003

Santamouris, M., Synnefa, A., & Karlessi, T. (2011). Using advanced cool materials in the urban built environment to mitigate heat islands and improve thermal comfort conditions. Solar Energy, 85(12), 3085-3102. https://doi.org/10.1016/j.solener.2010.12.023

Santamouris, M. (2014). Cooling the cities – A review of reflective and green roof mitigation technologies to fight heat island and improve comfort in urban environments. Solar Energy, 103, 682-703. https://doi.org/10.1016/j.solener.2012.07.003

Shi, D., Zhuang, C., Lin, C., Zhao, X., Chen, D., Gao, Y., & Levinson, R. (2019). Effects of natural soiling and weathering on cool roof energy savings for dormitory buildings in Chinese cities with hot summers. Solar Energy Materials and Solar Cells, 200. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2019.110016

Silva Guerra, H. (2011). Comportamiento de las superficies de retail en Colombia. Pensamiento & Gestión, 30, 3-20. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1657-62762011000100002&lng=en&tlng=es.

Synnefa, A., Santamouris, M., & Livada, I. (2006). A study of the thermal performance of reflective coatings for the urban environment. Solar Energy, 80(8), 968-981. https://doi.org/10.1016/j.solener.2005.08.005

Synnefa, A., Santamouris, M., & Akbari, H. (2007a). Estimating the effect of using cool coatings on energy loads and thermal comfort in residential buildings in various climatic conditions. Energy and Buildings, 39(11), 1167-1174. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.01.004

Synnefa, A., Santamouris, M., & Apostolakis, K. (2007b). On the development, optical properties and thermal performance of cool colored coatings for the urban environment. Solar Energy, 81(4), 488-497. https://doi.org/10.1016/j.solener.2006.08.005

Vall, S., & Castell, A. (2017). Radiative cooling as low-grade energy source: a literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 77, 803-820. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.010

Vecslir Peri, L. (2005). Nuevas centralidades del ocio y el consumo: ámbitos, modalidades e instrumentos de regulación de las grandes superficies comerciales en la Región Metropolitana de Buenos Aires. Revista Iberoamericana de Urbanismo, 5, 31-44. https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099/12498/05_03_LorenaVecslirPeri.pdf?sequence=1&isAllowed=y

Yang, J., Mohan Kumar, D., Pyrgou, A., Chong, A., Santamouris, M., Kolokotsa, D., & Lee, S. (2018). Green and cool roofs’ urban heat island mitigation potential in tropical climate. Solar Energy, 173, 597-609. https://doi.org/10.1016/j.solener.2018.08.006

Zhai, Y., Ma, Y., David, S., Zhao, D., Lou, R., Tan, G., Yang, R., & Yin, X. (2017). Scalable-manufactured randomized glass-polymer hybrid metamaterial for daytime radiative cooling. Science, 355(6329), 1062-1066. https://doi.org/10.1126/science.aai7899

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