Ellie Gabel detalla cómo la ingeniería de microclimas puede usar diseño sostenible, espacios verdes y tecnologías inteligentes para combatir las islas térmicas urbanas, mejorar la calidad del aire y crear ciudades más frescas y saludables.
La superficie urbana puede atrapar el calor y aumentar las temperaturas locales, lo que lleva a un mayor consumo de energía debido al enfriamiento y los problemas de calidad del aire.
La ingeniería de microclima adopta prácticas sostenibles para abordar los desafíos urbanos y mejorar la calidad de la vida urbana.
Comprender los microclimates urbanos
Un microclima urbano son condiciones atmosféricas en áreas que son diferentes de las de las áreas circundantes. Un ejemplo importante es el efecto de la isla de calor urbano, donde las ciudades son más cálidas que las ciudades rurales cercanas.
Los factores más importantes para el efecto de la isla de calor urbano son
Radiación solar contenida en la superficie, porcentaje de espacio verde y porcentaje de densidad de población.
Los datos de 65 ciudades estadounidenses muestran que el efecto de la isla de calor urbano aumenta las temperaturas de aproximadamente 8 grados Fahrenheit, con diferente intensidad de calor en áreas urbanas.
Cincinnati se concentra en el núcleo, Chicago se está extendiendo en zonas de calor intensas y Houston se está extendiendo a través de vastas tierras desarrolladas.
Principios de ingeniería de microclima
Microrimes Engineering es una práctica que administra y modifica el clima local para aumentar la comodidad, la funcionalidad o la sostenibilidad.
El diseño de la ciudad, la selección de materiales y la vegetación juegan un papel en el control de efectivo del entorno térmico. Hay dos estrategias principales.
El enfriamiento pasivo utiliza elementos naturales como ventilación, sombra y masa térmica para minimizar la necesidad de enfriamiento mecánico. Los métodos de enfriamiento activos incluyen sistemas mecánicos como ventiladores, bombas y refrigeración para eliminar el calor cuando las estrategias pasivas son insuficientes.
Tecnología innovadora y soluciones basadas en la naturaleza
Los tipos de materiales utilizados en la arquitectura urbana pueden estar a favor o en contra del efecto de la isla de calor urbano. Debido a que el metal es un conductor térmico, absorbe y transmite rápidamente el calor, y la masa térmica de concreto y ladrillos es alta.
En general, los colores más oscuros absorben más calor. Por el contrario, el color claro o las superficies reflectantes pueden rebotar la luz solar en lugar de absorberlas. Las ventanas se pueden usar con película reflectante y toldos, mientras que el techo se puede pintar con un recubrimiento muy reflectante.
Los espacios verdes y la vegetación también ayudan a reducir el efecto de la isla de calor urbano al proporcionar sombra que disminuye las temperaturas de la superficie. Los árboles en los parques urbanos pueden eliminar hasta 711,000 toneladas de toxinas aéreas cada año, mejorando el medio ambiente y la salud pública.
Además de los bosques urbanos, las ciudades pueden implementar techos y paredes verdes, o sistemas de enfriamiento a base de agua, como fuentes y el Sr.
Otra innovación importante es la integración de la tecnología inteligente. Los sensores en tiempo real supervisan los factores ambientales como la temperatura, la humedad y la luz solar. Los sistemas adaptativos pueden usar estos datos en vivo e históricos para mejorar la eficiencia y el enfriamiento.
Líder global en enfriamiento urbano
Varias ciudades de todo el mundo están luchando contra la tecnología de enfriamiento con efectos de microclima y islas de calor urbano.
El Plan Verde 2030 de Singapur está destinado a expandir significativamente la red de parques y restaurar el entorno urbano natural. Estos ambiciosos objetivos incluyen plantar otros millones de árboles y garantizar que cada hogar esté a 10 minutos a pie del parque. Streetsla es un programa de pavimento de Los Ángeles que utiliza recubrimientos que reflejan los rayos infrarrojos y reducen la absorción de calor. En los días soleados típicos, la temperatura ambiente cae en 1.5 ° F, y en días extremadamente calurosos, tiene una reducción mucho mayor de hasta 3.5 ° C. Fraîcheur de Paris es actualmente el sistema de enfriamiento urbano más amplio de Europa. Para satisfacer la creciente demanda de aires acondicionados, París extrae agua del Sena hacia la estación de enfriamiento y las tuberías subterráneas.
Planificación y participación comunitaria
El marco de políticas respalda la ingeniería de microclimas en varios niveles gubernamentales. La base de datos de Acción Comunitaria de la Isla de la ESPA incluye acciones esenciales y voluntarias sobre la mitigación de calor de la ciudad, incluidos los códigos de construcción verdes, las subvenciones forestales urbanas y los programas de piloto de pavimento fresco.
En un nivel más local, el clima eterno de Miami está listo: el plan de calor extremo ofrece acción para lidiar con el calor a su alrededor al enfocarse en la sombra, el agua y el diseño.
En Europa, el equipo de políticas promueve las soluciones urbanas basadas en la naturaleza (NBS) que abordan los desafíos ambientales y sociales, mientras que el Proyecto French Mapuce utiliza datos de microclima y energía para establecer un marco para las consideraciones en las políticas públicas.
La ingeniería de mérito de microcristadores es mejor cuando los planificadores urbanos, los científicos y las comunidades trabajan juntos para desarrollar soluciones integrales.
Las islas de calor de la ciudad afectan desproporcionadamente los bajos ingresos y las comunidades de color en comparación con los residentes predominantemente blancos, lo que enfatiza la importancia de la equidad y el acceso para abordar este problema. La planificación urbana debe tener en cuenta la accesibilidad y la inclusión.
Tendencias y necesidades de investigación en diseño urbano
Si bien el cambio climático global continúa aumentando la calefacción urbana y los fenómenos meteorológicos, un enfoque de ingeniería microclima puede ayudar a manejar la efectividad.
A medida que muchas ciudades priorizan cada vez más la infraestructura verde y otras NBS, la investigación adicional debería centrarse en evaluar continuamente su efectividad y desarrollar formas innovadoras para integrar soluciones en los entornos urbanos existentes.
La resiliencia y la infraestructura sostenible son otro foco del diseño urbano. El proceso de construcción generó aproximadamente el 37% de las emisiones globales en 2022.
Se puede diseñar una nueva infraestructura para incorporar fuentes de energía renovables durante las etapas de construcción y operación. Esto ayudará a reducir las emisiones de carbono, lo que contribuirá en gran medida al calentamiento atmosférico.
Las tendencias emergentes en la ingeniería de microclimas incluyen inteligencia artificial, Internet de las cosas, gemelos digitales y modelado climático.
Estos permiten una mejor toma de decisiones basadas en datos en tiempo real. Los ingenieros de los microcrates deben explorar cómo la tecnología innovadora puede ayudar a optimizar las operaciones urbanas.
Empezaré a crear un refrigerador mañana
Controlar el entorno térmico puede mejorar la calidad de vida en las zonas urbanas.
Los planificadores de la ciudad pueden adoptar un enfoque pasivo o agresivo para mitigar las islas de calor de la ciudad, desde plantar plantas y usar colores brillantes hasta instalar sensores de humedad y ventiladores de energía solar.
La innovación y la colaboración continuas pueden conducir al desarrollo de espacios urbanos más fríos.
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