El material barato que enfría edificios en minutos, no gasta energía y es fácil de instalar
En las últimas décadas, hemos experimentado los efectos del cambio climático: sequías, huracanes, falta de agua e incremento de calor son solo algunos de los fenómenos que afectan nuestras vidas diarias. Ante estos problemas, la gestión térmica de los edificios se ha vuelto importante y se ha mantenido a la vanguardia para mantener entornos habitables y sostenibles. Un estudio reciente ha presentado una solución innovadora: el uso de materiales emisores selectivos de infrarrojo de onda larga (LWIR, por sus siglas en inglés) en las fachadas verticales. Este avance promete mejorar significativamente tanto el enfriamiento en verano como el calentamiento en invierno, superando las limitaciones de los métodos convencionales.
El enfriamiento radiativo pasivo es un proceso que permite a las superficies irradiar calor hacia el espacio exterior a través de la ventana de transmisión atmosférica LWIR. Para que este proceso sea eficaz, las superficies deben tener una vista despejada del cielo. Sin embargo, las fachadas verticales de los edificios, a diferencia de los techos, están expuestas no solo al cielo, sino también a otros elementos terrestres que se calientan en verano y se enfrían en invierno. Este fenómeno hace que las fachadas ganen calor durante los meses cálidos y pierdan calor excesivamente en los fríos, complicando la termorregulación pasiva.
El estudio revela que los emisores selectivos de LWIR pueden aprovechar las diferencias en la transmitancia atmosférica para mejorar la eficiencia térmica de las fachadas verticales. A diferencia de los emisores de banda ancha, que no diferencian entre las radiaciones del cielo y de los elementos terrestres, los emisores selectivos reflejan grandes cantidades de radiación terrestre mientras emiten calor hacia el cielo. Esta capacidad diferencial permite un mayor enfriamiento en verano y un mejor calentamiento en invierno.
¿Cuáles son los beneficios?
La implementación de emisores selectivos de LWIR en fachadas verticales puede tener un impacto comparable a cuando se pintan los techos oscuros de blanco, una práctica conocida por mejorar la eficiencia energética de los edificios. Utilizando tanto materiales novedosos como comunes, esta innovación podría reducir considerablemente la dependencia de sistemas activos de climatización como aires acondicionados y calefactores, que consumen mucha energía y generan emisiones de gases de efecto invernadero.
Actualmente, el 12% del consumo energético mundial se destina a la refrigeración y calefacción de edificios, y se espera que esta cifra crezca significativamente para 2050. Los métodos actuales, como los aires acondicionados, consumen grandes cantidades de electricidad y contribuyen al calentamiento local y global debido a las emisiones directas e indirectas de gases de efecto invernadero.
La radiación pasiva, por otro lado, tiene una alternativa sostenible. El estudio ha demostrado que los emisores selectivos de LWIR pueden mantener las fachadas verticales hasta 0.86°C más frescas en verano y 0.21°C más cálidas en invierno en comparación con los emisores de banda ancha. Estos pequeños cambios en la temperatura pueden traducirse en ahorros energéticos significativos y reducciones notables en las emisiones de CO2.
Los experimentos realizados en el estudio mostraron que los emisores selectivos de LWIR pueden lograr un enfriamiento relativo de hasta 50 W/m² en verano y un calentamiento de hasta 15 W/m² en invierno. Estas cifras se validaron mediante pruebas de concepto que demostraron diferencias significativas en el flujo de calor para los edificios.
Las simulaciones a nivel de edificio indicaron que el uso de emisores selectivos en paredes y ventanas podría generar ahorros energéticos equivalentes a entre 101 y 103 dólares anuales y reducir entre 1 y 10 toneladas anuales de emisiones de CO2. Estos beneficios son comparables o incluso superiores a los obtenidos mediante la práctica de pintar techos oscuros de blanco, y son complementarios a los beneficios de alta reflectancia solar en techos y paredes.
