El impacto de las consideraciones de diseño de edificios de varios pisos en las emisiones de carbono incorporadas, el costo y la energía operativa se ha revelado por primera vez.

Utilizando un modelo informático, los investigadores estiman que se podrían ahorrar hasta seis gigatoneladas de carbono para 2050 si los nuevos edificios de varios pisos siguen ciertas recomendaciones durante el proceso de diseño. Todas estas recomendaciones, que también podrían ahorrar entre un 28 y un 44 % de los costos anuales de calefacción y refrigeración, utilizan la tecnología disponible en la actualidad.

La construcción y operación de edificios representan más de un tercio de las emisiones globales y el uso de energía. Si bien los edificios son una gran parte del problema actual, también son una palanca importante para el cambio, dicen investigadores de las Universidades de Cambridge y Bath, que exploraron las decisiones que deben negociar los arquitectos, ingenieros y urbanistas. Para su estudio, los investigadores observaron la forma, el tamaño, el diseño, el sistema estructural, las ventanas, el aislamiento, la ventilación y los parámetros de uso, tanto para edificios residenciales como de oficinas, en diferentes climas.

Los investigadores construyeron un modelo que les permitió estimar, por primera vez, la importancia relativa de estas decisiones de diseño en etapa inicial en el contexto de un edificio completo. Sus hallazgos se informan en la revista Applied Energy.

El estudio encontró que aumentar la compacidad de los edificios, usar marcos de acero o madera en lugar de concreto, ventanas más pequeñas con el acristalamiento óptimo para un clima dado y usar ventilación mecánica con recuperación de calor, son la mejor manera de disminuir las emisiones incorporadas y energía operativa. Los efectos más significativos sobre costos de construcción Por su parte, quedaron la elección del material del marco y la posibilidad de instalar ventilación mecánica.

¿Qué determina el carbono incorporado?

Tanto para edificios residenciales como de oficinas, la elección del tipo de marco estructural tiene un gran efecto tanto en el carbono incorporado (la cantidad de carbono emitida por la construcción de un edificio) como en el costo. Los investigadores descubrieron que los tipos de cuadros más baratos tienden a ser más intensivos en carbono y viceversa, lo que apunta a una compensación significativa. En comparación, las soluciones más bajas en carbono son losas de piso de madera contralaminada con vigas laminadas o marcos de acero. Mientras tanto, a medida que aumenta el número de pisos, también aumentan los valores de carbono incorporado.

La elección del revestimiento también es un factor importante, ya que el revestimiento de ladrillo conduce a un carbono incorporado y un costo significativamente más altos en comparación con las opciones de revestimiento de placas o baldosas más ligeras. Esto tiene un efecto dominó, con mayores aumentos en las cantidades de material necesarias para que un marco estructural soporte las cargas más altas del revestimiento. Se descubrió que los edificios revestidos de ladrillos, que siguen siendo muy populares en el Reino Unido, son hasta un 20 % más intensivos en carbono y un 15 % más caros que los edificios revestidos de láminas o tejas.

¿Qué determina la energía operativa?

Para climas templados, como el de Londres, la forma de un edificio y las configuraciones de sus ventanas son las decisiones de diseño de mayor impacto para la calefacción y la refrigeración.

Sin embargo, para los climas tropicales de Singapur o Lagos, la alta humedad y las altas temperaturas significan que se depende del enfriamiento. Cuantos más ocupantes haya en el edificio, más energía de refrigeración se necesitará para deshumidificar el aire entrante.

En el clima cálido y árido de El Cairo, las decisiones sobre las proporciones de ventana a pared son fundamentales. Cuantas más ventanas hay, más se calienta el edificio por la radiación solar. Los investigadores encontraron que ventanas más pequeñas y un coeficiente de ganancia de calor solar más bajo (la fracción de radiación solar admitida a través de una ventana) tiene más influencia en la eficiencia de los edificios de oficinas que en los edificios residenciales. Esto se debe a que el primero tiene un mayor número de ocupantes y aparatos emisores de calor.

Al examinar la influencia del clima en la sensibilidad de las variables de diseño de edificios, los investigadores descubrieron que es mucho más difícil reducir el uso de energía en climas cálidos y húmedos que en climas fríos y moderados.

El uso de ventilación mecánica con recuperación de calor es una de las palancas más importantes para disminuir la energía de calefacción y refrigeración, dicen los investigadores, especialmente para edificios de oficinas en climas cálidos, húmedos y fríos. La opción de ventilación conlleva costos iniciales más altos, pero es una compensación que, según los investigadores, debería ser una consideración central en el diseño de edificios, especialmente a la luz del cambio climático, que ya afecta de manera desproporcionada a los países en desarrollo y que inevitablemente impulsará más de la población mundial hacia climas más cálidos.

El autor principal, el Dr. Hannes Gauch, investigador asociado en Energía Incorporada/Emisiones de la Construcción en el Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge, dijo : « Nos sorprendió que el grosor del aislamiento y la masa térmica, que generalmente se les da mucha consideración al construir diseñadores e investigadores, son factores menores para determinar la eficiencia de un edificio. Elegir un revestimiento ligero en lugar de ladrillo, por ejemplo, tiene un impacto mucho más significativo. Nuestros hallazgos muestran que para diseñar edificios con bajas emisiones de carbono debemos centrarnos en formas eficientes (cuadradas) y marcos estructurales (luces más cortas, más madera), limite el tamaño de las ventanas y emplee ventilación con recuperación de calor ».