El cielo puede enfriar nuestras casas: investigadores prueban en Madrid un sistema que funciona sin refrigeración mecánica.
- 🌡️ Hasta 12 °C menos: el sistema experimental consiguió reducir la temperatura máxima interior hasta 12 °C respecto a un edificio de control.
- 🌌 El cielo funciona como disipador térmico: unos radiadores exteriores expulsan calor mediante radiación, tanto de noche como durante el día.
- 💧 Agua en lugar de refrigerantes convencionales: el sistema utiliza paneles de techo llenos de agua para extraer calor de las habitaciones.
- 🏠 Confort térmico durante el 100 % del periodo estudiado: se consiguió con un revestimiento especial de refrigeración radiativa, bajo las condiciones del ensayo.
- ⚡ Sin refrigeración mecánica: prescinde del ciclo frigorífico convencional, aunque el estudio no demuestra que todo el sistema funcione sin electricidad.
- 🌍 Potencial para edificios sostenibles: podría reducir la dependencia del aire acondicionado en viviendas bien aisladas, especialmente donde las condiciones climáticas favorecen la refrigeración radiativa.
Cómo funciona este sistema de refrigeración que aprovecha el frío del cielo
Cuando llega el verano, mantener una vivienda fresca suele depender de equipos de aire acondicionado que consumen electricidad y necesitan refrigerantes específicos. Sin embargo, una investigación publicada en la revista científica Building and Environment plantea una alternativa: aprovechar la capacidad natural del cielo para recibir el calor que desprenden los edificios.
El equipo investigador, integrado por Eduardo González-Cruz, Gloria Pérez, Borja Frutos y otros especialistas, ha evaluado experimentalmente un sistema de refrigeración radiante-capacitiva (RCCS, por sus siglas en inglés) que combina dos tecnologías relativamente sencillas: radiadores exteriores orientados hacia el cielo y paneles interiores llenos de agua.
La propuesta se basa en un fenómeno físico conocido como refrigeración radiativa. Todos los cuerpos emiten energía en forma de radiación infrarroja. Cuando una superficie está diseñada para emitir eficazmente esa energía hacia el cielo, puede perder calor y enfriarse sin necesidad de utilizar un compresor.
El sistema aprovecha este principio para evacuar parte del calor del edificio hacia el exterior.
Dos componentes que trabajan juntos para mantener fresco el edificio
La instalación combina dos elementos con funciones complementarias.
Radiadores exteriores que expulsan calor hacia el cielo
El primer componente consiste en unos radiadores exteriores capaces de intercambiar energía térmica con el entorno y emitir radiación infrarroja hacia el cielo.
Durante la noche, cuando desaparece la radiación solar, este proceso resulta especialmente favorable. Pero la investigación también demuestra que puede aprovecharse durante el día utilizando revestimientos de refrigeración radiativa diurna pasiva (PDRC).
Estos materiales están diseñados para reflejar gran parte de la radiación solar y emitir eficazmente energía térmica en determinadas longitudes de onda infrarrojas.
De esta manera, los radiadores pueden seguir contribuyendo a la refrigeración incluso cuando hay sol, aunque su rendimiento depende de las condiciones meteorológicas.
Paneles de techo que absorben el calor de las habitaciones
El segundo componente se encuentra en el interior del edificio.
Se trata de paneles de techo que contienen agua y funcionan como superficies de intercambio térmico y almacenamiento de energía.
Cuando estos paneles están más fríos que el ambiente interior, absorben calor mediante radiación y convección. Su masa térmica permite almacenar temporalmente parte de esa energía y amortiguar las variaciones de temperatura.
La combinación de los radiadores exteriores y los paneles interiores permite extraer calor del espacio habitable y disiparlo hacia el entorno.
A diferencia de un aire acondicionado convencional, el proceso no necesita un ciclo de compresión y expansión de refrigerante. No obstante, esto no significa necesariamente que la instalación sea completamente autónoma o que su consumo eléctrico sea nulo.
Los resultados: hasta 12 °C menos que en un edificio convencional
Para comprobar el funcionamiento de la tecnología, los investigadores utilizaron dos celdas experimentales de tamaño real, una equipada con el sistema de refrigeración y otra empleada como referencia.
Las pruebas se realizaron durante condiciones estivales de cielo despejado, comparando el comportamiento térmico de ambas instalaciones.
Los resultados muestran diferencias importantes:
- Entre 6 y 7 °C menos de media: la celda equipada con refrigeración radiativa mantuvo temperaturas inferiores a las del espacio de control.
- Hasta 12 °C de reducción: la diferencia entre las temperaturas máximas interiores diarias alcanzó ese valor en determinadas jornadas.
- 94 % del tiempo dentro del límite de confort adaptativo: resultado obtenido con los radiadores sin revestimiento especial.
- 100 % del periodo dentro del límite de confort adaptativo: resultado registrado cuando los radiadores incorporaban el revestimiento PDRC.
Conviene interpretar correctamente estas cifras. La reducción de 12 °C representa la diferencia máxima observada frente a la celda de referencia, no una garantía de que cualquier vivienda pueda reducir su temperatura interior en esa cantidad.
Además, el confort adaptativo es un criterio que tiene en cuenta la adaptación de los ocupantes a las condiciones térmicas, por lo que no equivale necesariamente a mantener una temperatura fija de consigna.
Cuánta energía térmica puede eliminar el sistema
Además de medir las temperaturas interiores, los investigadores analizaron la capacidad real de refrigeración de los distintos componentes.
Los radiadores exteriores alcanzaron una potencia de refrigeración mediana de aproximadamente 56 W/m², con valores comprendidos entre 43 y 74 W/m² en las distintas series experimentales.
Por su parte, los paneles interiores retiraron una media de entre 2,8 y 3,2 kWh de energía térmica al día, dependiendo de la configuración utilizada.
Expresado por unidad de superficie de panel, el intercambio térmico diario se situó entre 432 y 494 Wh/m².
Estos valores permiten comprender mejor el alcance de la tecnología. No se trata de producir grandes cantidades de frío instantáneamente, sino de eliminar calor de forma continuada y aprovechar la inercia térmica del edificio.
Por ejemplo, una potencia de refrigeración de 56 W/m² aplicada a una superficie emisora de 20 m² equivaldría, de manera orientativa, a 1,12 kW de potencia térmica. Sin embargo, esta extrapolación no constituye una previsión de rendimiento para una instalación real, ya que intervienen factores como el clima, la temperatura del agua, las pérdidas térmicas y el diseño hidráulico.
Un revestimiento especial permite refrigerar durante más horas
Uno de los aspectos más interesantes del estudio es la comparación entre radiadores convencionales y radiadores tratados con un material comercial de refrigeración radiativa diurna.
La incorporación de este revestimiento permitió ampliar entre 2 y 4 horas diarias el periodo de refrigeración efectiva.
Además, la energía térmica retirada diariamente aumentó más de un 10 %.
El revestimiento actúa sobre dos mecanismos físicos fundamentales:
- Reflexión solar: limita la absorción de energía procedente del Sol, evitando que el radiador se caliente excesivamente durante el día.
- Emisión infrarroja: favorece la pérdida de energía térmica hacia el cielo, especialmente a través de la ventana atmosférica infrarroja.
La ventana atmosférica es una región del espectro electromagnético, aproximadamente entre 8 y 13 µm, en la que la atmósfera puede transmitir una parte importante de la radiación térmica hacia el espacio.
Este fenómeno explica por qué determinadas superficies pueden enfriarse por debajo de la temperatura del aire en condiciones favorables.
Qué ventajas presenta frente al aire acondicionado convencional
La principal diferencia reside en la forma de transportar y expulsar el calor.
Un aire acondicionado convencional utiliza un ciclo frigorífico accionado por un compresor para extraer calor del interior y expulsarlo al exterior. El sistema investigado aprovecha, en cambio, el intercambio radiativo natural y la capacidad térmica del agua.
Entre sus ventajas potenciales destacan la reducción de la energía necesaria para producir refrigeración, la ausencia de refrigerantes fluorados en el proceso de enfriamiento radiativo y la posibilidad de integrar componentes relativamente sencillos en edificios de bajo consumo.
También podría resultar interesante como complemento de estrategias pasivas, como el aislamiento térmico, la protección solar de ventanas, la ventilación nocturna y el uso de materiales con elevada inercia térmica.
Sin embargo, el estudio no proporciona una comparación económica completa ni demuestra un porcentaje concreto de ahorro eléctrico frente a equipos comerciales de aire acondicionado.
Las limitaciones que todavía debe superar esta tecnología
Aunque los resultados experimentales son prometedores, su aplicación generalizada requiere resolver varias cuestiones.
La primera es la dependencia de las condiciones meteorológicas. La refrigeración radiativa funciona especialmente bien cuando el cielo está despejado y la atmósfera permite evacuar energía infrarroja con facilidad. La nubosidad y la humedad atmosférica elevada pueden reducir su eficacia.
La segunda está relacionada con la potencia disponible. Un edificio con grandes superficies acristaladas, aislamiento deficiente o cargas térmicas internas elevadas podría necesitar una capacidad de refrigeración superior a la que ofrece este sistema.
También es importante controlar la condensación. Si los paneles interiores alcanzan temperaturas inferiores al punto de rocío del aire, puede aparecer humedad sobre sus superficies. Por ello, una instalación comercial necesitaría sistemas adecuados de regulación y supervisión.
Finalmente, sería necesario estudiar el coste de instalación, la durabilidad de los revestimientos, el mantenimiento del circuito hidráulico y el comportamiento durante periodos prolongados de calor con condiciones meteorológicas variables.
Potencial
Esta investigación demuestra que la refrigeración radiativa puede ir más allá de los recubrimientos experimentales o las superficies aisladas y convertirse en un sistema integrado de climatización para edificios.
Su interés es especialmente significativo en viviendas bien aisladas, donde las necesidades de refrigeración son moderadas y la acumulación de calor puede gestionarse mediante sistemas de baja potencia.
En regiones mediterráneas con veranos secos y abundantes noches despejadas, esta tecnología podría encontrar condiciones favorables, aunque su viabilidad tendría que evaluarse mediante ensayos climáticos específicos.
Una aplicación futura sería combinar radiadores exteriores, almacenamiento térmico, paneles interiores y sistemas inteligentes de control para aprovechar automáticamente los momentos en los que el cielo ofrece mayor capacidad de refrigeración.
El objetivo no tendría por qué ser eliminar completamente el aire acondicionado. También podría utilizarse para reducir sus horas de funcionamiento y limitar los picos de demanda eléctrica durante el verano.
La investigación aporta una demostración experimental relevante: el cielo puede utilizarse como un sumidero térmico para refrigerar edificios, aprovechando fenómenos físicos naturales y componentes relativamente accesibles.
El siguiente paso será comprobar hasta qué punto esta solución puede adaptarse a viviendas convencionales, edificios existentes y diferentes condiciones climáticas sin perder las ventajas observadas en laboratorio.
Referencia científica
González-Cruz, E., Pérez, G., Frutos, B., Alonso, C., Martin-Consuegra, F., Gutierrez, Á., Krüger, E. y Pattelli, L. (2026). Full-scale experimental assessment of a radiant-capacitive cooling system driven by nocturnal and diurnal radiative cooling. Building and Environment, volumen 304.
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