Una mejor manera de refrescarse

Se espera que la combinación del desarrollo económico global y el cambio climático impulse a más de mil millones de nuevos consumidores a instalar sistemas de aire acondicionado en sus hogares y negocios en las próximas décadas. La Agencia Internacional de Energía (AIE) predice que para 2050 la demanda de energía para la refrigeración de espacios será un 300 % más alta que los niveles actuales, lo que hará que la refrigeración sea, con mucho, el mayor consumidor de electricidad en el sector de los edificios del mundo. Sin embargo, estas estimaciones se realizaron antes de la pandemia de COVID-19. Nuestra investigación sugiere que este aumento pronosticado ocurrirá más rápidamente si la demanda ampliada de aire fresco interior adoptada para combatir la propagación de COVID-19 persiste después de la pandemia.

Para comprender el auge del aire acondicionado que se avecina, se debe reconocer la relación históricamente sinónima y problemática entre los términos «aire acondicionado», «refrigeración» y «ventilación». El aire acondicionado (AC) no es necesariamente igual a la refrigeración o al suministro de aire fresco. De hecho, en un edificio típico con «aire acondicionado», más del 50% del enfriamiento que experimenta no está relacionado con la temperatura del aire, sino con la temperatura de las paredes y otras superficies a su alrededor. Sin embargo, dado que la mayoría de nosotros crecemos con termostatos que solo miden la temperatura del aire, estos conceptos erróneos nos han llevado a depender del aire acondicionado para mayor comodidad.

Desde mediados del siglo XX, el modo principal de enfriar y ventilar a las personas en ambientes interiores ha sido a través de sistemas de aire acondicionado central. Durante mucho tiempo se ha esperado que el aire acondicionado pueda proporcionar tanto confort térmico como calidad del aire a los edificios. Para evitar una pérdida excesiva de calor, los edificios se diseñan con envolventes herméticas que no permiten proporcionar aire fresco a demanda, por ejemplo, si pudiéramos abrir las ventanas de un edificio de oficinas, obtendríamos aire fresco. La tecnología de aire acondicionado ha cambiado la forma en que diseñamos edificios, reciclando el aire acondicionado para una mayor eficiencia a expensas de la transmisión de enfermedades.

Si continuamos siguiendo el modelo actual de enfriamiento de edificios, la salud de los ocupantes y la eficiencia energética de los edificios seguirán siendo factores competitivos. Esto plantea la pregunta: ¿cómo podemos proporcionar un ambiente interior saludable y evitar el aumento del consumo de energía? ¿Existen alternativas al aire acondicionado que brinden confort térmico sin requerir grandes cantidades de aire fresco para enfriar?

Como una colaboración internacional de investigadores de instituciones en los EE. UU., Canadá, Europa y Singapur, hemos desarrollado una solución simple, económica y escalable para mantener a las personas cómodas sin ajustar la temperatura del aire en sus habitaciones. Nuestra tecnología se basa en el concepto de transferencia de calor por radiación, que implica enfriar o calentar las superficies alrededor de una persona en lugar de enfriar o calentar el aire. Todos hemos experimentado la transferencia de calor por radiación, aunque rara vez hemos escuchado el término. La calefacción radiante es lo que se siente al tener el sol caliente en la cara en un día fresco de primavera. La calefacción radiante es el calor directo de la fogata que nos mantiene calientes en las noches frescas de verano. El enfriamiento radiativo es la misma física, pero en la dirección opuesta. El calor radiante siempre fluye de una superficie más caliente a una superficie más fría. Así como una fogata pierde calor en nuestra piel fría y nos sentimos cálidos, podemos rodear nuestros cuerpos con superficies heladas y sentirnos cómodos en un caluroso día de verano. Perdemos calor corporal a las superficies frías que nos rodean.

En nuestra demostración inicial de un sistema radiante (llamado «tubería fría») instalado en Singapur, usamos 100 % de aire fresco para mantener a las personas frescas mientras reducíamos el consumo de energía en un 50 %, por lo que las emisiones de carbono asociadas eran el aire típico. Se necesitaba la mitad del acondicionador. . En nuestra última investigación, mostramos que la tecnología se puede utilizar en todas las zonas climáticas importantes, ahorrando un promedio de 10 a 45 % de energía y aumentando significativamente la ventilación en espacios críticos como las escuelas públicas.

Cuando instalamos superficies de enfriamiento radiativo en edificios, separamos el equipo que ventila el edificio del equipo que nos mantiene térmicamente cómodos. De hecho, podemos usar sistemas de enfriamiento radiante para mantener las ventanas abiertas, liberándonos de la trampa de los viejos acondicionadores de aire donde los contaminantes circulan adentro con aire frío. Con refrigeración radiante, podemos construir edificios verdaderamente sostenibles y saludables durante la pandemia y más allá.

También se trata de educación. En nuestras propias vidas, probablemente todos estemos acostumbrados a ajustar un termostato que solo controla la temperatura del aire en la habitación, pero eso es un remanente de la industria del aire acondicionado que surgió a principios del siglo XX. Para que los sistemas radiantes sean ampliamente adoptados, las personas deben comprender cómo funcionan y cómo controlarlos. Si desea instalar un termostato de temperatura radiante en su hogar hoy, que regula la temperatura de la superficie de paredes, techos y pisos, primero debe encontrar un contratista que sepa cómo instalar un sistema radiante y luego acostumbrarse a conseguirlo. cambiar la temperatura de la superficie en lugar de la temperatura del aire El concepto de confort.

Un cambio tecnológico importante siempre requiere un cambio cultural importante, un cambio que atraviesa múltiples sectores de la sociedad. En lo que respecta al entorno construido, los diseñadores, la industria, los propietarios de bienes raíces y los ocupantes de edificios deben participar. Si el gobierno se toma en serio la inversión en infraestructura, debemos aprovechar colectivamente esta oportunidad para repensar el modelo anterior, en lugar de invertir en el statu quo. Porque si vamos a luchar y ganar la emergencia climática y al mismo tiempo mantener a las personas en el interior, es hora de considerar alternativas más sostenibles al aire acondicionado.

Este es un artículo de opinión y análisis.