Evaluación de cubiertas verdes como elemento de aislamiento térmico en edificaciones en clima tropical seco

Abstract

Las zonas urbanas han sido reconocidas como el foco de mayor generación de gases de invernadero, en las cuales la segunda actividad de mayor emisión de CO2 es el consumo energético en las edificaciones, estimada en 19% a nivel goblal (IPCC, 2014) y en regiones de clima tropical calido y húmedo la principal fuente de demanda energética es el uso de aire acondicionado, representando el 56% del total (Katili, Boukhanouf, and Wilson, 2015). Diversas iniciativas para combatir el cambio han sido estipuladas internacionalmente en eventos como la COP21, a la cual se han sumado 197 países y se le ha dado importancia al uso de sistemas urbanos sostenibles como los Cubiertas Verdes por su gran acogida a nivel mundial, sustentada en sus ventajas como elemento pasivo de reducción de carga térmica en edificaciones (Secretaría Distrital de Ambiente, 2014). Como contribución a la determinación de las ventajas térmicas asociadas a la implementación de Cubiertas Verdes en regiones de clima tropical, fue evaluado el efecto térmico proporcionado por un Cubierta Verde en una vivienda en Cartagena de Indias al determinar su contribución al ahorro en el consumo de energía por el uso de equipos refrigerantes y la mejora del confort térmico respecto a un techo convencional y de manera complementaria, su contribución a la disminución de CO2 por la reducción del consumo eléctrico y su viabilidad económica a través de la rentabilidad obtenida; dicha contribución fue estimada al comparar el confort térmico y consumo energético por equipos refrigerantes en la vivienda obtenido de simulaciones con Ecotect© considerando la meteorología de 2014, al emplear techo de fibrocemento y cinco configuraciones de Cubierta Verde. En concordancia con los resultados obtenidos, implementar un Cubierta Verde en un clima tropical puede llegar a disminuir la temperatura pico ambiente en la vivienda hasta 1,5°C y mejorar el confort térmico, disminuir el consumo energético y emisión de CO2 anual hasta 53% y al cabo de 20 años generar una rentabilidad máxima de 4,42% anual. Por otra parte, fue comprobado que el uso de aislamiento en el Cubierta Verde, como el poliestireno, contribuye en gran medida a mejorar su rendimiento, mientras que escoger entre Verdolaga o Duranta para esta región o variar el espesor del sustrato entre 10 y 15 cm no genera un aporte considerable. Como conclusión, el uso de un Cubierta Verde en clima tropical contribuye de manera significativa a mejorar el rendimiento termo-energético gracias a su buena capacidad de aislamiento térmico en comparación con un techo convencional.

Abstract: Urban zones are recognized as the point with highest generation of greenhouse gases, in which the second activity with the highest CO2 emmision is energy consumption in buildings, stimated in 19% worlwide (IPCC, 2014). In regions with hot and humid tropical climate, the principal source of energy demand belongs to use of air conditioners, which represent 56% of the total amount worlwide (Katili, Boukhanouf, and Wilson, 2015). Various actions aiming at tackling climate change have been undertook in events such as COP21, in which 197 countries participated and it was highlighted the use of sustainable urban systems, including Green Roofs as pasive design elements thanks to their capacity to reduce termal load in buildings and for being regognized and implemented worldwide (Secretaría Distrital de Ambiente, 2014). The assessment of the thermal advantages of Green Roofs, considering the reduction of energy consumption due to air conditioning and improvement of thermal confort in a housing located in Cartagena de Indias, was the focus of this research and it seeked to contribute to the state of the art in this topic. Addiotionally, it was evaluated the contribution of Green Roofs on CO2 emissions by electricity consumption and its economic feasibility thorougth the determination of the provided internal rate of return. The advantages of Green Roof was determined by comparison of the thermal comfort and energy consumption due to air conditioning when using a conventional fibercement roof and five configurations of Green Roofs, through simulations with Ecotect© and considering the weather conditions in 2014. According to the results, deploying a Green Roof in a tropical climated reduce the peak environmental temperatura up to 1,5°C and improve the thermal confort, diminish anual energy consumption and CO2 emission up to 53% while being economically feasible, since within 20 years the provided Interal Rate of Return may be up to 4,42% anually. Furthermore, it was probed that when using thermal insulators as a Green Roof layer, like polystyrene, thermal effect is improved, while using Verdolaga or Duranta or varying sustrate thickness between 10 and 15 cm in this region not plays an important role. In conclusion, the use of Green Roof in a tropical climate contributes substantially in improving thermo-energetic performance since it offers a good thermal insulation capacity compared to that of a conventional roof.