El nuevo modelo desarrollado en EPFL puede ayudar a los ingenieros y meteorólogos a calcular rápidamente el efecto que tienen los edificios de la ciudad en los patrones climáticos locales. Un fabricante de persianas ya está interesado en él, y los científicos del clima podrían ser los siguientes.

La forma de los edificios de la ciudad, cómo están dispuestos, y el calor que generan afectan el clima local. Ser capaz de modelar los complicados procesos involucrados no solo ayuda a los meteorólogos a mejorar sus pronósticos del clima de la ciudad, pero también permite a los ingenieros mejorar la eficiencia energética de los edificios que diseñan.

Los programas que se utilizan normalmente para modelar tales fenómenos son onerosos, pérdida de tiempo, y costoso de ejecutar. Sin embargo, un estudio realizado en 2016 por el laboratorio CRYOS de EPFL mostró la importancia, así como la complejidad, de estos cálculos. En el Laboratorio de Energía Solar y Física de la Edificación de EPFL (LESO-PB), El postdoctorado Dasaraden Mauree simplificó con éxito las ecuaciones para facilitar su uso por parte de los ingenieros. Ejecutó datos de la ciudad de Basilea a través de su modelo simplificado, obteniendo resultados y tendencias similares a los generados por un modelo teórico así como por un modelo más sofisticado denominado LES. Este estudio, con Mauree como autora principal, fue publicado en Fronteras en las ciencias de la tierra .

"Los edificios a menudo se construyen sin tener en cuenta las características específicas de los patrones climáticos de una ciudad o la influencia que los edificios de la ciudad pueden tener en el clima. Nuestro objetivo era desarrollar un programa que combinara modelos modernos de pronóstico del tiempo con modelos que miden el efecto del calor. liberado por edificios, "Dijo Mauree.

Como ladrillos de lego

En lugar de modelar toda la ciudad de Basilea, Mauree decidió modelar un grupo de edificios que puedan representarlo. Tuvo que calcular la densidad de construcción del vecindario que eligió, así como la altura promedio, largo y ancho de sus edificios. Eso le dio un "edificio estándar" para usar en sus cálculos. Luego dividió este edificio estándar en "ladrillos" similares a los pisos, y apilaron estos ladrillos uno encima del otro como Legos:"Dividir edificios en ladrillos es clave para comprender los procesos climáticos que tienen lugar dentro de una ciudad, porque estos procesos varían con la altura del edificio, "Dijo Mauree.

Una vez que su edificio se dividió en ladrillos, Mauree luego incorporó datos meteorológicos para Basilea (como la velocidad y dirección del viento, temperatura y humedad) en su modelo. El algoritmo resultante le permitió generar estimaciones precisas de los fenómenos meteorológicos que ocurren en cada ladrillo. Los ingenieros pueden utilizar este tipo de cálculos, por ejemplo, optimizar el consumo energético de un edificio eligiendo la mejor fachada para cada planta. "En la planta baja, generalmente no hay mucho viento pero podría haber mucha humedad, especialmente si hay plantas alrededor. Pero el viento se vuelve más prominente en los pisos más altos, conduciendo a una mayor pérdida de energía. Las corrientes de convección pueden volverse particularmente fuertes en los días calurosos a medida que el suelo y las superficies de los edificios se calientan. Estas corrientes se producen cuando el aire caliente, que tiene una densidad más baja, fluye hacia arriba, y aire más fresco, que tiene una mayor densidad, fluye hacia abajo. Como otro ejemplo, los ingenieros que calculan las necesidades energéticas de un nuevo edificio deben tener en cuenta el bajo nivel de penetración de la luz solar en ciudades densamente pobladas ".

Datos para meteorólogos, fabricantes y climatólogos por igual

Según Mauree, Los ingenieros no serán los únicos que se beneficiarán de este nuevo método. "Nuestro modelo está diseñado para representar mejor las superficies de los edificios y calcular con mayor precisión el flujo de viento y humedad dentro de una ciudad. Eso, naturalmente, lo hace útil para los meteorólogos. Pero un fabricante de persianas también está interesado en nuestro enfoque, porque puede proporcionar buenas estimaciones de la velocidad y la dirección del viento cerca de las fachadas de los edificios, "Dijo Mauree. Además, su modelo puede predecir fenómenos que ocurren cerca del suelo, lo que significa que los científicos del clima podrían usarlo para simular procesos climáticos a gran escala, ya que los métodos actuales no ofrecen el mismo nivel de precisión.

Una plataforma abierta

Este año se publicarán dos artículos más sobre este tema. Pero Mauree ya está mirando el siguiente paso:desarrollar una plataforma abierta donde cualquiera pueda ingresar datos básicos sobre un vecindario y obtener un modelo confiable de sus corrientes de aire y el efecto que tienen sus edificios en el clima. "Queremos que los ingenieros y meteorólogos sean rápidos, datos fiables para sus diseños de edificios y previsiones meteorológicas, sin que sea necesario que escriban código o utilicen un programa informático, " él dice.

Mauree también planea mejorar su modelo, combinándolo con el software CitySim desarrollado en EPFL para calcular con mayor precisión el uso de energía del edificio y el confort térmico exterior. "También estamos recopilando datos en el marco de la campaña MoTUS [Medición de turbulencia en una configuración urbana] que nos permitirá mejorar nuestro modelo de interfaz de dosel, que tiene como objetivo simular mejor los diferentes procesos climáticos en áreas urbanas, ", Dijo Mauree. Él ve potencial para su investigación no solo en reducir el consumo de energía de los edificios, pero también mejorando el diseño general de los espacios urbanos.