Investigadores españoles desarrollan fachadas “frías” que convierten radiación ultravioleta en luz para reducir el calentamiento de los edificios.
- 🔥 Hasta 2 ºC menos de temperatura superficial en las fachadas.
- ⚡ Entre un 5 % y un 10 % menos de demanda energética para refrigeración.
- 🏙️ Nueva herramienta frente al efecto isla de calor urbana.
- ☀️ Materiales capaces de transformar radiación ultravioleta en luz visible.
- 🏗️ Cerramientos prefabricados pensados para facilitar su llegada a edificios reales.
- 🌍 Investigación española con financiación pública y europea.
Fachadas “frías” para reducir hasta 2 ºC el calentamiento de los edificios durante el verano
Las ciudades se han convertido en enormes acumuladores de energía solar. Durante las horas centrales del día, fachadas, cubiertas, carreteras y pavimentos absorben radiación y almacenan calor. Cuando cae la noche, buena parte de esa energía continúa liberándose lentamente.
El resultado se nota especialmente durante las olas de calor: edificios que tardan horas en enfriarse, calles con temperaturas elevadas durante la noche y sistemas de climatización funcionando durante más tiempo.
Frente a este problema, un proyecto español está investigando una nueva generación de cerramientos prefabricados capaces de calentarse menos cuando reciben radiación solar.
El proyecto COLD SURFACE, coordinado por URDECON y con la participación de AIMPLAS y el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja (IETCC-CSIC), desarrolla materiales fotoluminiscentes para mejorar el comportamiento térmico de las envolventes de los edificios.
El objetivo técnico es ambicioso: conseguir reducciones de hasta 2 ºC en la temperatura superficial de las fachadas y disminuir entre un 5 % y un 10 % la demanda energética destinada a refrigeración.
Puede parecer una diferencia pequeña. En edificios expuestos durante horas al sol y en barrios densamente urbanizados, reducir la cantidad de energía almacenada en miles de metros cuadrados de superficies puede tener efectos apreciables sobre el consumo eléctrico y el confort térmico.
Fachadas que gestionan de otra manera la radiación solar
La mayoría de las estrategias utilizadas para mantener fríos los edificios se basan en aumentar la capacidad de las superficies para reflejar la radiación solar.
Pinturas blancas, cubiertas reflectantes y materiales de alta reflectancia solar forman parte de las soluciones conocidas como cool roofs y cool surfaces.
COLD SURFACE explora un mecanismo diferente.
Los materiales fotoluminiscentes desarrollados en el proyecto pueden absorber una parte de la radiación ultravioleta y reemitirla posteriormente en forma de luz visible.
De esta manera, una fracción de la energía recibida sigue una ruta distinta antes de acabar convertida en calor.
Arsenio Navarro, investigador líder en Construcción y Energías Renovables en AIMPLAS, explica que el proyecto busca desarrollar envolventes arquitectónicas capaces de mantenerse más frías mediante materiales fotoluminiscentes avanzados.
La clave estará en integrar estos compuestos dentro de materiales constructivos que puedan fabricarse, instalarse y mantenerse durante años.
Ahí empieza la parte complicada.
Una tecnología puede funcionar perfectamente en laboratorio y encontrar dificultades cuando debe soportar radiación solar intensa, lluvia, humedad, contaminación atmosférica, cambios bruscos de temperatura y envejecimiento durante décadas.
Por eso, la investigación aborda tanto el comportamiento térmico como la estabilidad y compatibilidad de los nuevos materiales.
Reducir la dependencia de materias primas críticas
Otro de los objetivos relevantes del proyecto es desarrollar compuestos luminiscentes que eviten el uso de tierras raras.
Estos elementos desempeñan un papel importante en numerosas tecnologías modernas, desde motores eléctricos y aerogeneradores hasta dispositivos electrónicos, sistemas ópticos y determinados materiales luminiscentes.
La Unión Europea considera varias de estas materias primas estratégicas debido a su importancia económica y a la elevada concentración geográfica de su producción y procesamiento.
Reducir su utilización en nuevos materiales de construcción puede ayudar a disminuir la dependencia exterior, limitar determinados impactos asociados a la extracción minera y mejorar la disponibilidad futura de las tecnologías.
COLD SURFACE investiga alternativas que mantengan las propiedades fotoluminiscentes necesarias y que, al mismo tiempo, sean compatibles con materiales ampliamente utilizados en la construcción, entre ellos el hormigón.
No es un detalle menor. Para que una innovación llegue al mercado debe poder fabricarse a escala industrial, conservar sus prestaciones durante años y ofrecer costes razonables.
El gran desafío: saber cuánto enfría realmente un edificio
Medir el comportamiento de estos materiales representa otro reto.
Actualmente no existen metodologías ampliamente implantadas para evaluar soluciones fotoluminiscentes destinadas a reducir el calentamiento de las envolventes arquitectónicas.
Una superficie puede responder de manera diferente dependiendo de la radiación solar recibida, la orientación de la fachada, la humedad, el viento, la temperatura ambiente o las propiedades térmicas del edificio.
Por este motivo, el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja trabaja en nuevos protocolos de ensayo, caracterización y simulación.
El objetivo es determinar qué ocurre cuando estos materiales abandonan el laboratorio y se incorporan a sistemas constructivos completos.
Los modelos de simulación permitirán analizar diferentes configuraciones, mientras que los ensayos experimentales ayudarán a comprobar si las reducciones de temperatura previstas se mantienen bajo condiciones ambientales variables.
Este conocimiento también puede resultar útil para futuras investigaciones sobre materiales capaces de gestionar mejor la radiación solar.
De pequeñas muestras de laboratorio a fachadas a escala real
Uno de los pasos decisivos será la construcción de demostradores.
El proyecto desarrollará soluciones a escala real para estudiar el comportamiento de las nuevas envolventes durante diferentes épocas del año y bajo condiciones climáticas reales.
La información obtenida permitirá analizar cuestiones esenciales: durabilidad, pérdida de prestaciones, comportamiento térmico estacional, facilidad de fabricación y posibilidades de integración en edificios nuevos o rehabilitados.
Antonio Jesús Martínez, responsable de Innovación en URDECON, señala que uno de los principales objetivos es disponer de datos que faciliten la futura implantación de la tecnología en el mercado.
La industrialización será fundamental.
El sector de la construcción trabaja con enormes volúmenes de materiales y márgenes económicos muy ajustados. Una solución ambientalmente interesante tendrá dificultades para extenderse si requiere procesos de fabricación excesivamente complejos o encarece considerablemente los cerramientos.
La utilización de elementos prefabricados puede facilitar este proceso al permitir una producción más controlada, reducir tiempos de instalación y mejorar la repetibilidad de las prestaciones.
Edificios preparados para veranos cada vez más calurosos
La necesidad de reducir el calentamiento de los edificios está ganando importancia a medida que aumentan la frecuencia, duración e intensidad de las olas de calor.
Las ciudades son especialmente vulnerables.
La elevada concentración de superficies impermeables, la escasez de vegetación en determinados barrios, el tráfico y el calor expulsado por sistemas de climatización contribuyen a mantener temperaturas elevadas durante horas.
Durante la noche aparece uno de los mayores problemas.
Los materiales que han acumulado energía durante el día continúan liberando calor y dificultan el enfriamiento de las viviendas. Esta situación puede aumentar el estrés térmico de la población y prolongar el funcionamiento de los equipos de aire acondicionado.
Las fachadas frías podrían incorporarse a un conjunto más amplio de medidas de adaptación urbana formado por cubiertas vegetales, arbolado, pavimentos permeables, sombreado, rehabilitación energética y sistemas pasivos de refrigeración.
Ninguna solución resolverá por separado el problema del calor urbano. La combinación de diferentes estrategias puede generar resultados mucho más relevantes.
Menos refrigeración también significa menos presión sobre la red eléctrica
Reducir la temperatura de las envolventes tiene una consecuencia directa: disminuir las necesidades de climatización.
Durante los episodios de calor extremo, millones de sistemas de aire acondicionado pueden funcionar simultáneamente y provocar importantes picos de demanda eléctrica.
Una reducción del 5 % al 10 % en la energía destinada a refrigeración, si los resultados del proyecto se confirman en condiciones reales, podría resultar especialmente interesante en edificios con elevada exposición solar.
Menos consumo durante las horas de máxima demanda significa menor presión sobre la red eléctrica, reducción de costes energéticos y mejor aprovechamiento de la generación renovable disponible.
También existe otro efecto interesante.
Los aparatos de aire acondicionado expulsan calor al exterior. En zonas densamente urbanizadas, la climatización masiva puede contribuir al calentamiento del aire de las calles.
Reducir la necesidad de refrigeración ayuda a limitar este círculo de consumo eléctrico y expulsión de calor al entorno urbano.
La rehabilitación energética puede convertirse en uno de sus principales mercados
Europa está impulsando la mejora del comportamiento energético de su parque inmobiliario.
La Directiva europea sobre eficiencia energética de los edificios establece una trayectoria hacia un parque inmobiliario descarbonizado y con menores necesidades energéticas, prestando especial atención a la renovación de los edificios existentes.
Buena parte de las viviendas europeas fueron construidas antes de que existieran requisitos exigentes de eficiencia energética.
Eso abre una oportunidad para tecnologías capaces de mejorar las prestaciones de las envolventes.
Los cerramientos prefabricados desarrollados por COLD SURFACE podrían tener aplicaciones en rehabilitación de bloques residenciales, edificios públicos, colegios, hospitales, centros comerciales y naves industriales, especialmente en regiones con elevada radiación solar y veranos prolongados.
Su verdadero potencial dependerá de factores todavía pendientes de validar: coste, durabilidad, facilidad de instalación, mantenimiento y comportamiento durante toda la vida útil del edificio.
Una tecnología que deberá demostrar que puede durar décadas
Los edificios tienen vidas útiles largas. Mucho más que la mayoría de los productos tecnológicos.
Por esta razón, uno de los principales desafíos será mantener las propiedades fotoluminiscentes después de años de exposición al exterior.
La radiación ultravioleta puede degradar numerosos materiales. También influyen la contaminación atmosférica, las partículas en suspensión, la humedad y los ciclos térmicos.
La pérdida progresiva de prestaciones podría reducir el beneficio energético previsto inicialmente.
Los demostradores del proyecto permitirán obtener información sobre este comportamiento y establecer requisitos técnicos para futuras aplicaciones comerciales.
También será necesario estudiar la posibilidad de recuperar o reciclar los materiales cuando los elementos constructivos lleguen al final de su vida útil.
Construir edificios más eficientes no debería generar nuevos flujos de residuos difíciles de gestionar.
Una pieza más dentro de la adaptación climática de las ciudades
COLD SURFACE forma parte de una tendencia más amplia dentro de la investigación en materiales.
La construcción está dejando de considerar las fachadas como elementos completamente pasivos.
Vidrios capaces de regular la entrada de radiación solar, materiales de cambio de fase que almacenan energía térmica, hormigones con menor huella de carbono, recubrimientos reflectantes y sistemas de refrigeración radiativa muestran cómo las envolventes pueden desempeñar un papel cada vez más activo en el comportamiento energético de los edificios.
Las superficies urbanas ocupan millones de metros cuadrados.
Convertir una parte de ellas en herramientas capaces de gestionar mejor la energía solar puede contribuir a reducir el consumo energético de las ciudades.
Pero la escala importa. Mucho.
Para generar efectos apreciables será necesario combinar innovación tecnológica, rehabilitación masiva de edificios, planificación urbana y políticas públicas que favorezcan soluciones adaptadas al clima de cada territorio.
Potencial
Las fachadas fotoluminiscentes desarrolladas por COLD SURFACE podrían convertirse en una herramienta interesante para adaptar los edificios a temperaturas cada vez más elevadas.
Su principal ventaja es actuar directamente sobre una de las causas del problema: la cantidad de energía solar que termina acumulándose como calor en las superficies construidas.
Si los demostradores confirman las reducciones previstas de temperatura y consumo energético, la tecnología podría incorporarse progresivamente a proyectos de rehabilitación, promociones residenciales, edificios públicos e infraestructuras urbanas.
Las administraciones también podrían utilizar proyectos piloto para comprobar su comportamiento en colegios, hospitales o viviendas sociales situadas en zonas especialmente expuestas al calor.
Otra aplicación interesante sería combinar estas fachadas con aislamiento térmico, ventilación nocturna, protección solar, vegetación urbana y autoconsumo fotovoltaico.
La suma de pequeñas mejoras puede transformar de manera significativa el comportamiento energético de un edificio.
Todavía queda investigación por delante. Hay que comprobar costes, durabilidad y comportamiento durante años de exposición real.
Pero el planteamiento resulta especialmente relevante en un contexto donde las ciudades necesitan aprender a convivir con temperaturas más elevadas sin disparar el consumo eléctrico.
Conseguir que millones de metros cuadrados de fachadas acumulen menos calor puede parecer una intervención discreta. A escala urbana, podría convertirse en una herramienta práctica para construir ciudades más habitables, eficientes y preparadas para los veranos que vienen.
Vía Aimplas
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