Demostrar la eficacia energética de las cubiertas verdes ha sido el objetivo fundamental de una investigación realizada por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y la Università Politecnica delle Marche (en Italia). Los investigadores han desarrollado un modelo numérico con el que han conseguido probar los efectos sobre el enfriamiento pasivo de los edificios provocado por la variación de la densidad de vegetación de las cubiertas ecológicas. Con tan solo un error que varía entre el 5% y el 7%, este modelo podría utilizarse para estudiar el ahorro energético generado por estos elementos arquitectónicos.
Las cubiertas verdes llevan mucho tiempo utilizándose, si bien solo en los últimos 20 años ha habido un creciente interés en sus beneficios energéticos y ambientales, tanto a nivel urbano como a nivel de edificio. De hecho, en los últimos años, muchos estudios se han ocupado de estos aspectos, aunque la complejidad de los fenómenos asociados con el comportamiento termo-físico de las cubiertas verdes implica que todavía no se haya desarrollado un modelo de análisis que pueda fácilmente integrarse en el proceso de diseño del edificio. A pesar de que la tecnología de las cubiertas verdes puede considerarse una tecnología madura y el costo de muchas soluciones de cubiertas ecológicas extensivas es competitivo con otras soluciones convencionales, en la mayoría de los países todavía no se ha generalizado su uso, ya que este no ha sido regulado por la legislación y no existe ningún tipo de incentivo.
Muchos estudios sobre la eficacia energética de los techos verdes se basan en el desarrollo de modelos matemáticos complejos que implican una comprensión de las características de vegetación y sustrato, lo que generalmente va más allá de los conocimientos técnicos de la mayoría de los arquitectos. Por otro lado, las investigaciones que se basan en la observación de datos experimentales casi siempre se refieren a períodos cortos de análisis y los resultados obtenidos, aunque de gran interés para la comprensión del comportamiento del tipo de techo analizado, son difíciles de extrapolar a otros contextos y a otras soluciones. Por otra parte, en la mayoría de los estudios se considera la cubierta verde como una sola unidad constituida por plantas y sustrato y se estudia como si siempre tuviera la máxima densidad de vegetación, sin tener en cuenta que, a menos que no se trate de un sistema de cubierta verde pre-vegetada, la vegetación necesita tiempo para desarrollarse después de haber sido instalada y que las plantas pueden secarse y el techo puede no tener vegetación durante un cierto período de tiempo.
En el caso concreto de esta investigación, los objetivos fijados fueron tres: analizar el impacto de la densidad de la vegetación en la eficiencia energética de una cubierta situada en un clima mediterráneo costero; desarrollar un modelo numérico simplificado que permita calcular los valores de resistencia térmica equivalente de plantas y substrato y validar el modelo numérico utilizando datos experimentales.
Los resultados demuestran que cuando la densidad de vegetación es elevada, el calor entrante en el edificio a través de la cubierta es de un 60% inferior al calor que entra cuando no hay vegetación. Además, se ha demostrado que la cubierta con una elevada densidad de vegetación actúa como un sistema de refrigeración pasivo; de hecho, la energía que sale del edifico a través de la cubierta durante el verano supera en un 9% la energía que entra durante el mismo período. Por último, se demuestra que el modelo numérico desarrollado tiene un buen grado de aproximación, ya que reproduce el comportamiento térmico de la cubierta con un error que varía entre el 5% y el 7%. Esto permite utilizar el modelo para estudiar el ahorro energético generado por las cubiertas vegetales en localidades con clima mediterráneo costero.