El proyecto Life WATERCOOL de la Unión Europea tiene como objetivo desarrollar y analizar soluciones innovadoras para alcanzar el confort térmico en espacios urbanos. El proyecto desarrolla un nuevo concepto de red de agua para refrigeración/calefacción y almacenamiento de agua utilizado en diferentes estancias para generar aire y superficies frías/calientes. Para producir el agua fría y caliente, se emplean técnicas naturales, como por ejemplo, el uso del sistema de película descendente fotovoltaica (referencia: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112550). Estas soluciones han sido desarrolladas (diseñadas y dimensionadas) por el Grupo Termotecnia de la Universidad de Sevilla y son implementadas por EMASESA (líder del proyecto) y el Ayuntamiento de Sevilla. Durante el próximo año, científicos y técnicos probarán y caracterizarán el piloto.
El objetivo principal del control climático en espacios abiertos es el desarrollo de un diseño bioclimático y el acondicionamiento de los principales espacios públicos mediante técnicas de refrigeración natural que mejoren el confort térmico. Estas engloban la reducción de la radiación solar, la reducción de la temperatura superficial y enfriamiento del aire, a través de tecnologías como, cubiertas simples, cubiertas múltiples, cubiertas vegetales, marquesinas, pavimentos fríos, láminas de agua, césped, árboles, micronizadores, pulverizadores, barreras húmedas…
Como ejemplo principal se encuentra la estancia de larga duración: la nueva plaza.
La intervención tiene como objetivo crear un espacio en el centro de la ciudad que promueva la relación de los habitantes con la naturaleza. Además, se logrará un sombreado natural y duradero con beneficios para el medio ambiente, mejorando adicionalmente la habitabilidad de la zona. Con este fin, se ha realizado un estudio sobre cómo sombrear el espacio a través únicamente de la vegetación. Para ello, el número de árboles en la plaza se incrementa en un 300%, agregando cinco nuevas especies para crear un «techo verde».
Es necesario considerar que los árboles se plantan en la primera etapa de su crecimiento, por lo que durante los primeros años, no pueden proporcionar la sombra necesaria para mejorar el confort térmico de la zona. El crecimiento de los árboles está relacionado con las condiciones térmicas del ambiente. Sin embargo, se puede hacer una distinción entre árboles de crecimiento rápido y de crecimiento lento. Las especies de árboles utilizadas en el estudio son todas de rápido crecimiento, requiriendo un promedio de 25 a 35 años para alcanzar su tamaño adulto. Dado que los árboles en la plaza se plantarán a una edad promedio de cinco años, tardarán alrededor de 20 a 30 años en crecer por completo.
Así, hasta que los árboles alcancen un tamaño que proporcione sombra a este espacio urbano, se propone crear un «techo verde artificial», definido como una green-structure (estructura verde). Combinará la vegetación existente, los nuevos árboles pequeños y una pérgola adaptativa temporal. Esta solución artificial debe ser capaz de adaptarse al crecimiento de los árboles y a las estaciones del año, proporcionando sombra en verano y dejando entrar el sol en invierno. El objetivo es que la naturaleza prevalezca y que el prototipo resuelva el problema mientras los árboles crecen. Por lo tanto, de acuerdo con el crecimiento del árbol, la intervención se puede dividir en tiempo en cuatro escenarios (ver Figura 1):
1- Escenario actual: Solo existen unos pocos árboles, sin ningún elemento adicional que proporcione sombra. Casi todo el espacio está al sol.
2- Escenario Green-Structure: Todos los árboles nuevos se plantan en la plaza, pero estos son pequeños. La pérgola artificial proporciona toda la sombra.
3- Escenario Medio: Los árboles han crecido a la mitad de su tamaño adulto, lo que permite que la solución temporal sea parcialmente reemplazada.
4- Escenario final: Los árboles son maduros y tienen el tamaño suficiente para proporcionar sombra a toda la plaza. La estructura verde ya no es necesaria.
Figura 1. Escenarios propuestos para la plaza en estudio
El conjunto de la estructura consiste en elementos individuales que se pueden unir, proporcionando sombra continua consiguiendo a su vez un diseño visualmente atractivo. Las estructuras individuales están diseñadas para parecerse en forma y tamaño a los árboles, básicamente convirtiéndose en un árbol artificial. Así, su altura se define en función de la altura media de las diferentes especies de árboles seleccionadas. Por lo tanto, cada estructura está diseñada con una altura de cinco metros. La forma de cada estructura se asemeja a la copa redonda de los árboles. Sin embargo, para facilitar una composición modular repetible, el ensamblaje y las conexiones entre las estructuras, estas están diseñadas con una forma hexagonal. El diámetro de cada hexágono se determina en 6 metros para reducir el número de estructuras individuales sin exceder las dimensiones que aumentarían la complejidad de las estructuras. Cada hexágono consiste, a su vez, en seis triángulos equiláteros con lados de miden 3 m. La Figura 2 muestra el diseño de cada estructura individual y cómo están conectadas.
Figura 2. Composición de la estructura verde
Una de las principales características de la green-structure es la opción de modificar su geometría. Tanto a corto plazo, según la estación del año, como a largo plazo adaptándose al crecimiento de los árboles. Esto es posible porque cada módulo triangular es independiente de los demás y se puede eliminar para cumplir con los dos objetivos. A corto plazo, durante el invierno, se pueden eliminar los módulos para dejar entrar más radiación solar, si es necesario. En los meses de verano, los módulos retirados se pueden volver a colocar para lograr el sombreado requerido en el área. A largo plazo, el sistema de sombreado puede adaptarse al crecimiento de los árboles, eliminando permanentemente los módulos triangulares cuando el árbol crece al tamaño requerido para cubrir el espacio. Los módulos retirados permanentemente podrían ser utilizados en otras partes de la ciudad.
La distribución de cada árbol se muestra en la Figura 3.a. Cada circunferencia corresponde con el diámetro de la corona del árbol cuando está completamente desarrollada. Muestra que la vegetación proporcionará sombra a toda la plaza después de alcanzar la madurez. La ubicación del sombreado artificial viene determinada por el uso del espacio, y por el crecimiento de los árboles. Así, el diseño propuesto se ubica en la parte suroeste de la plaza (ver Figura 3b).
Figura 3. Distribución de los árboles (a) y ubicación de la sombra artificial en la plaza (b)
La Figura 4 muestra la plaza tras la inclusión del sombreado artificial pudiendo observar la evolución del Escenario Green-Structure (ver Figura 4.a) al Escenario Medio (ver Figura 4.b), donde parte del sombreado se ha eliminado a medida que se adapta a los árboles en crecimiento. Conociendo la vegetación utilizada y la ubicación de la estructura verde, se evalúa el impacto en la calidad térmica del espacio de los diferentes escenarios utilizando el software ENVI-Met.
Figura 4. Escenario de estructura verde vs escenario medio
La red de agua (wategrid), como una red de distrito de enfriamiento, pero solo para conectar áreas urbanas, está conectado con el banco. El banco produce aire frío/caliente mediante una unidad de tratamiento de aire (fancoil), mientras que el sistema regula el flujo de aire para garantizar el confort térmico (ver figura 5). Además, la fuente está diseñada como un cortavientos. Este elemento ha sido diseñado para reducir las renovaciones de aire por hora en un 95% y cuando la temperatura del aire es demasiado alta, permite además reducir esta temperatura utilizando micronizadores (ver figura 6).
Figura 5. Estancia de larga duración : refugio por fuente y aire de refrigeración utilizando el banco
Figura 6. Estancia de larga duración : refugio por fuente y aire de refrigeración utilizando el banco
Las soluciones LIFEWATERCOOL se pueden definir como una operación de reciclaje y revitalización urbana, consistente en un conjunto de acciones y elementos que actúan integrados como dinamizadores sociales y de recuperación de espacios abiertos para su uso en condiciones de confort térmico adecuado. Consigue mejorar la accesibilidad y garantizar que las intervenciones sobre la urbanización existente logren reconfigurar la planificación urbana realizada.
Estos sistemas funcionan como soportes abiertos a múltiples actividades elegidas por los usuarios. Se instalan en la “no ciudad” o “ciudad muerta”, como prótesis fijas, lo que eliminará el problema de inactividad y permitirá el acondicionamiento climático. Se trata, por tanto, de una experiencia de diseño urbano innovadora que tiene como objetivo mejorar el confort ambiental, promover el intercambio social y aumentar la sostenibilidad con respecto a los modelos convencionales de crecimiento de la ciudad.
efeverde.com