Anàlisis tècniques i físiques del comportament de les cobertes "fresques" (cool roofs) : el cas de Catalunya

This document is about cool roofs. This is a relatively new term and refers to those roofs that are able to keep its surface temperature similar to the air's temperature in spite of solar radiation. Cool roofs could be flooded roofs, green roofs, and obviously roofs with high reflection and emissivity index. The project described in this paper aims to demonstrate that cool roofs are a good strategy to reduce cooling demand in buildings in the area around Barcelona, as well as on the Mediterranean coast and in the Iberian peninsula. It is not the intention to demostrate this from a theroretical perspective based in numerical simulations .This work has already been done- but by testing cells and real common materials used in roofs and modifying their properties of reflection and emissivity. To assess these materials, the methodology followed was the observation and systematic measurement of the samples under real weather conditions. The temperature was measured in three points: in the upper surface, under surface and indoors. These data and weather data were combined to compare different samples. This approach facilitated the observation of materials under real weather conditions and provided information with regard to: - Day-night or summer-winter cycles - The effect of dirt and pollution - What modification the coating of roof's materials need to improve cool roofs The first step was carried out in the ETSAV's roof in Sant Cugat del Vallès. We used 6 cells (called the PAUS cells) measuring 2,2x2,2x2,2 m each. The second step implemented previous evaluated solutions in real buildings. The buildings were 3 ALGECO modules (each one measuring 15m2) and were located in the "Universitat Laboral de Tarragona". Different cool roof solutions and materials were assessed. The study demonstrated the benefits of cool roof in modular constructions. This project has been undetaken under the point of view of an architect. Therefore, although the measurements of reflection or emissivity were obviously important, the main emphasis was placed on concepts closer to architecture such as: - Applicability in different scales, from the entire city to a single building - Replicability of different solutions - Comfort and improvement of thermal efficiency in buildings - The final image of cool roofs in a building En aquest document es parla de cobertes fresques. Aquest és un terme relativament nou i inclou aquelles cobertes, les quals són capaces de mantenir la seva capa superficial a temperatura semblant a la temperatura de l'aire malgrat la radiació incident. Les cobertes fresques es poden assolir amb la tècnica de les cobertes inundades, les enjardinades i evidentment les cobertes amb alts índex de reflexió i emissivitat. Aquest treball pretén provar que les cobertes fresques són una bona estratègia per a reduir la demanda tèrmica a l`estiu i millorar el confort en els edificis, en l'àmbit de Barcelona, i per extensió tota la costa mediterrània i bona part de la península Ibèrica. I no ho pretén des de un pla exclusivament teòric, a base de simulacions informàtiques -estudi que ja ha estat realitzat- si no des de un pla empíric, provant els materials comunament utilitzats en les cobertes de la nostra àrea geogràfica, i modificant les seves propietats de reflexió i emissivitat. Per avaluar aquests materials, la metodologia que se segueix és l'observació, seguiment i mesura sistemàtica de mostres exposades a condicions reals. A partir de l'obtenció de temperatures mesurades en la superfície exposada a la radiació, en la cara inferior de la peça, a l'espai interior situat just dessota del pla de la coberta i de les condicions meteorològiques de l'ambient exterior, es realitzen comparacions entre les diferents mostres estudiades. Aquest planteig ha permès la possibilitat d'observar que passa amb materials exposats a condicions climàtiques reals i donar resposta a: - comportament de cicles anuals o cicles dia-nit. - quin efecte té la pol·lució i la brutícia sobre els sostres... - modificar el revestiment dels materials de coberta per tal de millorar les seves prestacions com a cobertes fresques. La primera fase experimental amb mostres reals es fa a la coberta de la ETSAV a Sant Cugat del Vallès. Per a realitzar les mesures es disposen 6 les cel·les PAUS, mòduls de 2,20x2,20x2,20m. La segona fase experimental del treball, implementa solucions de coberta en un edifici real. L'edifici són 3 construccions d'ALGECO de 15m2 cada una els quals es situaren al campus de la Universitat Laboral de Tarragona. Sobre aquests es provaren diferents solucions de cobertes tan solucions de coberta convencionals com solucions de coberts fresques. Finalment es demostra les virtuts de les cobertes fresques, així com la possibilitat de repetir la solució en d'altres edificis o les possibilitats formals que poden aportar a la construcció modular. Cal dir, a més a més, que l'enfocament del treball és des del punt de vista i inquietuds de l'arquitecte. Així, termes com l'avaluació i mesurament dels coeficients de reflexió i emissivitat, passen a segon terme i el treball es centre en conceptes més propers a l'Arquitectura com: - l'aplicabilitat, tan en l'escala ciutat com en les solucions constructives concretes - la replicabilitat, en diferents tipus d'edificis - el confort i l'eficiència energètica dels edificis - la formalització de les cobertes resultants I és en aquests sentit, que al final del treball defineix quin marc s'hauria de crear per transformar aquesta estratègia en una solució constructiva real. Així mateix es realitza un compendi de bones pràctiques; deduccions d'haver tingut les mostres de cobertes sotmeses a condicions reals.