La palanca oculta: Cómo la planificación urbana forma la construcción de uso de energía y sostenibilidad

Durante décadas, los esfuerzos por reducir el consumo de energía de la construcción se han centrado en mejorar los componentes individuales: mejores sistemas de aislamiento, alta eficiencia HVAC, iluminación LED y termostatos inteligentes. Estas medidas son importantes, pero abordan sólo la mitad de la ecuación. Un edificio no existe en aislamiento. Se encuentra dentro de una red de calles, rodeada de otras estructuras, con una orientación específica, acceso al tránsito, y una relación eficiente al paisaje circundante.

Comprender la planificación urbana y su papel en los resultados de la energía

La planificación urbana es la práctica profesional de guiar el desarrollo de ciudades, ciudades y comunidades. Se trata de diseñar patrones de uso de la tierra, redes de transporte, sistemas de infraestructura y espacios públicos para crear entornos funcionales, equitativos y sostenibles. Aunque la eficiencia energética no siempre es el objetivo más visible de la planificación, cada decisión de planificación conlleva consecuencias energéticas. La colocación de una nueva subdivisión, la anchura de una calle, los límites de altura en un distrito central, y la ubicación de un parque de los edificios de vientos.

Estos sistemas de transporte, que se han reducido a la temperatura de los distritos, se han reducido a la vez, y se han reducido a la energía, y se han convertido en un sistema de transporte de alta densidad, y se han convertido en un sistema de transporte de alta calidad, y se han convertido en un sistema de transporte de alta calidad, y se han convertido en un sistema de transporte de energía de alta calidad.

Factores clave de forma urbana que conforman la demanda de energía

Construcción de la densidad y la tipología

La densidad de los edificios de la zona es uno de los factores más influyentes en el uso de energía. En el desarrollo suburbano de baja densidad, las viviendas separadas de la familia están expuestas en todos los lados al entorno exterior, lo que da lugar a una mayor calefacción y cargas de refrigeración por pie cuadrado.

Orientación callejera y geometría del Cañón

La orientación de las calles y la geometría del cañón urbano formado por edificios en ambos lados tienen un impacto directo en el acceso solar y los patrones de viento. En climas fríos, las calles que corren este-oeste permiten más radiación solar para alcanzar fachadas de construcción en invierno, reduciendo la demanda de calefacción. En climas calientes, calles más estrechas y edificios más altos pueden proporcionar afeitar que disminuyen las cargas de refrigeración.

Mezcla de uso de la tierra y proximidad

El desarrollo de usos mixtos, donde los usos residenciales, comerciales y recreativos se encuentran a poca distancia, reduce los viajes de vehículos y el consumo energético asociado. Pero los beneficios energéticos se extienden más allá del transporte. Cuando la gente vive cerca del trabajo, las tiendas y los servicios, es más probable que pasen tiempo en sus barrios, apoyando a las empresas locales y reduciendo la necesidad de centros comerciales de alta densidad de energía.

Infraestructura verde y Albedo de superficie

Los materiales y la vegetación que cubren el suelo en una ciudad tienen un efecto mensurable en el uso de energía. Superficies oscuras como los estacionamientos de asfalto y los techos oscuros absorben la radiación solar y la re-radian como calor, elevando las temperaturas ambiente en un fenómeno conocido como el efecto de la isla de calor urbana. Este aumento de la temperatura puede aumentar la demanda de energía de calentamiento del 10 al 20 por ciento en verano.

El efecto de la isla de calor urbano y sus consecuencias energéticas

El efecto de la isla de calor urbana (UHI) es un fenómeno bien documentado en el que las zonas urbanas son significativamente más cálidas que su entorno rural. Las causas principales incluyen la sustitución de superficies vegetadas con materiales oscuros y impermeables; el calor de desperdicio de edificios, vehículos y procesos industriales; y la geometría de los cañones urbanos que atrapan el calor.

La planificación del calor puede abordar el efecto UHI a través de una combinación de estrategias. El aumento del albedo (reflexividad) de techos y pavimentos reduce la cantidad de energía solar absorbida por el tejido urbano. Los techos frescos, que se pintan de blanco o recubiertos con materiales reflectantes, pueden reducir las temperaturas de superficie de techo hasta 30 grados Celsius, reduciendo el uso de energía en los pisos superiores de edificios en 10 a 15 por ciento.

Transporte-Land Uso Integración y construcción de energía

El transporte y el uso de energía de construcción suelen ser tratados como sectores separados, pero están profundamente conectados a través de patrones de uso de la tierra. La distancia que las personas viajan entre el hogar, el trabajo, la escuela y las tiendas está determinada en gran medida por la densidad y la mezcla de usos en una región. En los suburbios auto-ordenados, millas promedio de vehículos viajadas por hogar pueden ser dos o tres veces más altos que en los barrios compactos.

El desarrollo orientado al tránsito (TOD) es una estrategia clave para integrar el transporte y el uso de la tierra. Los concentrados de TDC densos, el desarrollo de uso mixto dentro de un radio de media millas de estaciones de tránsito, creando barrios caminables que reducen la dependencia del automóvil. Los edificios en zonas de TDA tienden a ser más eficientes en la energía porque son a menudo más nuevos, construidos a niveles más altos, y se benefician de la densidad que los sistemas de energía de energía de distrito.

Herramientas y estrategias de política para la planificación urbana inteligente

Códigos de Zoning y códigos de base forma

La zona tradicional separa los usos de la tierra y a menudo manda grandes dimensiones, calles amplias y amplio aparcamiento, todos los cuales aumentan el consumo de energía. Los códigos basados en forma ofrecen una alternativa centrándose en la forma física de edificios y espacios públicos en lugar de usar. Regulan la colocación de edificios, altura, masa y diseño de fachada para crear barrios andables y eficientes en energía. Por ejemplo, un código basado en forma puede requerir que los edificios se orienten hacia la calle con ventanas y puertas de transporte

Códigos de construcción verdes y normas de rendimiento

Los códigos de energía establecen normas mínimas para el aislamiento, las ventanas, los sistemas HVAC y la iluminación. Aunque estos códigos se aplican a nivel de edificios individuales, la planificación urbana puede amplificar su impacto a través de políticas de área. Por ejemplo, una ciudad puede adoptar un código de estiramiento que requiere una nueva construcción para superar el código de energía estatal por cierto porcentaje. También puede requerir que todos los edificios dentro de una zona designada, como un distrito de centro o tránsito, para cumplir con una certificación de construcción verde como LElay

Bonos de densidad y programas de incentivos

Los bonos de densidad permiten a los desarrolladores construir más superficies o más unidades que los permisos de zonificación base a cambio de proporcionar beneficios públicos, tales como viviendas asequibles, espacio abierto público o características de construcción verde. Los planificadores pueden estructurar bonos de densidad para incentivar eficiencia energética, energía renovable o diseño sostenible. Por ejemplo, un desarrollador podría recibir una superficie adicional para alcanzar un determinado nivel de rendimiento energético o para instalar paneles solares en el techo.

Sistemas de energía de distrito y escala comunitaria

Los sistemas de energía de distrito calientan y enfrian múltiples edificios de una planta central, logrando eficiencias del 30 al 50 por ciento en comparación con los sistemas de construcción individuales. Estos sistemas pueden utilizar calor y energía combinados (CHP), geotérmica, térmica solar o calor de desperdicio de procesos industriales. La planificación urbana es esencial para la energía de distrito porque el sistema requiere una densidad suficiente de clientes y una distribución coordinada de tuberías e infraestructura.

Ejemplos y pruebas reales del mundo

Curitiba, Brasil

Curitiba es ampliamente reconocida como una pionera en la planificación urbana sostenible. En los años 70, la ciudad implementó un sistema de tránsito rápido de autobuses (BRT) a lo largo de corredores dedicados, con un desarrollo de alta densidad concentrado a lo largo de esos pasillos. El código de planificación permite edificios más altos y densidades más altas sólo en bloques adyacentes a las líneas BRT, creando una ciudad lineal donde la mayoría de los residentes viven a poca distancia de tránsito de alta frecuencia.

Friburgo, Alemania

Freiburg es conocido por su compromiso con la sostenibilidad, especialmente en el distrito de Vauban. Construido en una antigua base militar, Vauban es un barrio auto-reducido donde la mayoría de las calles son peatonales y amigables con bicicletas, y el estacionamiento se limita a la periferia. Los edificios se construyen a altos estándares energéticos, incluyendo el diseño solar pasivo, alta aislamiento y paneles solares.

Portland, Oregon

Portland ha sido líder en planificación urbana sostenible en los Estados Unidos. La ley estatal de la ciudad de 1973 que requiere límites de crecimiento urbano (UGBs) tiene una densidad limitada y fomentada dentro de la ciudad. El plan integral de Portland prioriza el desarrollo compacto, la inversión en tránsito y la infraestructura verde. La ciudad ha adoptado un plan de acción climática con objetivos para reducir el uso de energía de edificios, y ha implementado políticas como el Fondo de Energía Limpia de Portlandelo, que proporciona subvenciones para eficiencia energética industrial

Barriers to Implementation

A pesar de los beneficios claros, integrar consideraciones energéticas en la planificación urbana enfrenta varias barreras. Las barreras políticas e institucionales incluyen una gobernanza fragmentada, donde la planificación, el transporte y las agencias de energía funcionan en silos sin coordinación. Las decisiones de uso de la tierra se hacen a menudo a nivel local, mientras que la política de energía se establece a nivel estatal o nacional, creando un desajuste entre la autoridad y los resultados.

El camino hacia adelante: Planeamiento integrado para un futuro de bajo carbono

La evidencia es clara: la planificación urbana es un determinante crítico de la construcción de uso energético y sostenibilidad. El desarrollo compacto, mixto, orientado al tránsito, combinado con infraestructura verde y estándares de construcción de alto rendimiento, puede reducir el consumo energético entre el 30 y el 50% en comparación con los patrones convencionales. Estos ahorros no son teóricos; se han demostrado en ciudades de todo el mundo.El desafío es ampliar estos enfoques e integrarlos en la práctica de planificación general.

En primer lugar, los planificadores deben adoptar planes integrales que aborden explícitamente el uso de la energía y establecer objetivos mensurables para reducir el consumo de energía de edificios y las emisiones de gases de efecto invernadero. En segundo lugar, los códigos de zonificación y las normas de desarrollo deben reformarse para eliminar las barreras a la densidad, usos mixtos y construcción ecológica, y para incentivar el diseño de energía inteligente.

La planificación urbana no se trata sólo de uso de la tierra; se trata de configurar los sistemas que definen cómo vivimos, movemos y consumimos recursos. Al tratar el uso de la energía de la construcción como una preocupación básica de la planificación en lugar de un pensamiento posterior, las ciudades pueden crear entornos cómodos, asequibles y sostenibles. Las decisiones tomadas hoy en día sobre la anchura de la calle, la altura de la construcción, el arbol y las rutas de tránsito bloquearán en los patrones de consumo de energía durante décadas.

Para obtener más información sobre las estrategias de mitigación de calor urbano, visite el Programa de Reducción de la Isla de Calor . Para obtener orientación sobre códigos y normas de construcción verde, el programa del Departamento de Energía ofrece recursos y apoyo técnico para la planificación [LT]