Científicos de Irán y Japón encuentran un método natural que reduce hasta 1,7ºC la temperatura dentro de los edificios durante una ola de calor

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Shahrood (Irán) y la Universidad Metropolitana de Osaka (Japón) ha demostrado que cubrir la fachada sur de un edificio con vegetación reduce la temperatura interior del aire una media de 1,7 ºC durante una ola de calor, con picos de hasta 2,3 ºC en los momentos más críticos.

La investigación, liderada por Jihui Yuan, profesor asociado del Departamento de Diseño del Entorno Habitacional de la Universidad Metropolitana de Osaka, analizó ocho estrategias distintas de intervención en la envolvente de un edificio educativo del campus de Shahrood, en Irán. El objetivo era evaluar cuáles de esas estrategias mejoraban el confort térmico tanto en el interior del edificio como en el entorno urbano circundante, bajo condiciones climáticas extremas proyectadas para mediados de siglo.

El estudio, publicado en la revista científica Energy & Buildings, simuló condiciones que habría en 2050 con cortes de suministro eléctrico, es decir, sin aire acondicionado.

Las razones detrás del experimento de Japón e Irán

El edificio seleccionado fue la Facultad de Arquitectura del campus de la Universidad de Tecnología de Shahrood, en el noreste de Irán, una zona de clima semiárido frío a 1.345 metros de altitud. El inmueble, construido en 1996, tiene 4.628 metros cuadrados y 83 zonas térmicas diferenciadas, lo que lo convirtió en un caso representativo para la arquitectura universitaria de la región.

Los investigadores simularon el comportamiento del edificio durante el 17 de julio, el día de mayor temperatura pico registrada entre 2019 y 2023, bajo condiciones climáticas proyectadas para 2050 y con el suministro eléctrico cortado. El escenario respondió a una realidad creciente, como lo son las olas de calor que sobrecargan las redes eléctricas y provocan cortes justo cuando más se necesita la refrigeración artificial.

¿Cómo funciona el método natural verde de los científicos de Irán y Japón?

Las herramientas utilizadas fueron ENVI-met, para modelar el microclima urbano, y EnergyPlus, para calcular el comportamiento energético del edificio. Los ocho escenarios comparados incluyeron fachadas con distintos niveles de reflectividad (albedo), cubiertas verdes, fachadas verdes orientadas al norte y al sur, y materiales como madera, microcemento y arcilla.

La combinación ganadora fue la fachada verde en la orientación sur con una cubierta de hiedra y un albedo de 0,4. Esta estrategia redujo la temperatura media interior del aire 1,7 ºC respecto a la situación base (sin intervención), donde el interior del edificio alcanzaba entre 38 y 40 ºC al mediodía durante la ola de calor. En los momentos más calurosos, la diferencia llegó a los 2,3 ºC.

El mecanismo es doble, ya que, por un lado, la vegetación bloquea la radiación solar directa sobre la fachada. Por el otro, el proceso de evapotranspiración de las plantas libera vapor de agua que enfría el aire en contacto con la superficie.

Según los autores, la temperatura operativa interior (que combina temperatura del aire y temperatura radiante de las superficies) bajó por debajo de la temperatura del aire durante las horas más críticas, un efecto que no se observó en ninguno de los otros siete escenarios probados.

¿Qué pasa con el entorno exterior del edificio con fachada verde?

El estudio también midió el confort térmico en el espacio peatonal exterior mediante el índice de Temperatura Fisiológicamente Equivalente (PET, por sus siglas en inglés). A las 15:00, la temperatura PET exterior de referencia era de 58,3 ºC, condiciones clasificadas como de calor extremo.

Para el entorno exterior, la estrategia más eficaz resultó ser la fachada de albedo bajo (0,2), que reduce el PET peatonal hasta 1,5 ºC al absorber menos radiación reflejada hacia el espacio urbano. Sin embargo, este mismo albedo bajo empeora las condiciones interiores. La fachada de albedo alto (0,8) funciona a la inversa: mejora el interior, pero perjudica el exterior al reflejar más calor hacia los peatones.

La fachada verde sur fue la única estrategia que ofreció beneficios simultáneos para el interior del edificio y el entorno exterior, aunque con menor intensidad en el exterior que la fachada de albedo bajo.

¿Se puede aplicar esta idea a edificios existentes?

Los investigadores subrayan que todas las estrategias evaluadas son aplicables a edificios ya construidos, sin necesidad de intervenciones estructurales. Las cubiertas verdes mostraron mayor efectividad en habitaciones orientadas al norte (donde la sombra reduce la ganancia solar), con una reducción del PET interior de aproximadamente 0,8 ºC, pero su impacto en el exterior peatonal fue despreciable.

El equipo concluye que las propiedades radiativas de las superficies (es decir, cuánta radiación absorben o reflejan) tienen más peso en el confort térmico que la masa térmica del material. Materiales como la madera, el microcemento o la arcilla mostraron un impacto negligible tanto en el interior como en el exterior durante la ola de calor simulada.

El estudio apunta a la vegetación en fachadas sur como una solución práctica para adaptar el parque edificado existente a las condiciones que los modelos proyectan para 2050, especialmente donde los cortes eléctricos hacen inviable el aire acondicionado.