MATEMAD

Materiales urbanos optimizados para ciudades más habitables y sostenibles: caracterización en el caso de Madrid

El proyecto Materiales urbanos optimizados para ciudades más habitables y sostenibles: caracterización en el caso de Madrid. MateMad tiene dos objetivos generales:

OG1. Generar conocimiento acerca del impacto de los materiales urbanos superficiales sobre la habitabilidad y la sostenibilidad de las ciudades

OG2. Generar una propuesta fiable, adaptada a las áreas vulnerables de la ciudad de Madrid, para la sustitución de los materiales de las superficies urbanas que mejore la calidad del ambiente exterior, la demanda energética y el bienestar de los ciudadanos.

Para alcanzar estos objetivos se realizará un análisis sistemático sobre casos de estudio representativos de barrios vulnerables en la ciudad de Madrid y se abordará la investigación desde una aproximación multidisciplinar, que involucra tres áreas científicas complementarias:

La caracterización multidimensional de los materiales urbanos. Se estudiará el comportamiento de los materiales actuales en los casos de estudio y de materiales potencialmente adecuados para su sustitución, tanto comerciales como innovadores con funcionalidades avanzadas. Se caracterizarán las propiedades termo-ópticas de los materiales, que definen prioritariamente su impacto sobre el entorno urbano y sobre el bienestar de los ciudadanos, pero también otras propiedades relacionadas con el comportamiento y la vida útil en su aplicación en la ciudad. Esta aproximación permitirá identificar los materiales potencialmente útiles para la optimización del entorno urbano y obtener resultados más fiables de las simulaciones realizadas con modelos digitales.
La monitorización de los parámetros ambientales que afectan a la habitabilidad en los espacios públicos y a la demanda energética, así como de la respuesta de los ciudadanos a los estímulos relacionados con los materiales urbanos. La monitorización se llevará a cabo mediante diferentes técnicas (sensores, fotografía y termografía, electroencefalografía, eye-tracking y encuestas) y en cuatro niveles diferentes, pero interconectados: barrios completos, áreas definidas como casos de estudio, prototipos y ciudadanos. Esta aproximación permitirá diagnosticar los parámetros que deben mejorarse en relación con la habitabilidad y la sostenibilidad de la ciudad y validar el modelo digital de la misma.
La modelización del confort térmico exterior y de la demanda energética en áreas urbanas. Se desarrollará un workflow digital integral que implementará las relaciones mutuas entre esos dos aspectos y los factores urbanos relevantes, como el microclima, los materiales y las tipologías. Se integrarán diferentes herramientas informáticas actuales en un workflow multi-paramétrico basado en una herramienta de programación visual y se validará mediante los datos monitorizados en los casos de estudio. Se analizará asimismo el efecto de la sustitución de los materiales urbanos sobre la demanda energética a nivel de edificio y se implementará un análisis del impacto medioambiental de los materiales mediante Análisis de Ciclo de Vida. Esta aproximación es necesaria para confirmar y cuantificar el efecto de la sustitución de materiales sobre la habitabilidad y la sostenibilidad de las ciudades en un entorno digital.

Los indicadores proporcionados por cada una de las disciplinas involucradas, serán analizados desde una perspectiva sinérgica para alcanzar la propuesta marcada como OG2 de manera fiable y en el equilibrio de los diferentes aspectos considerados.

Ministerio de Ciencia e Innovación -Proyectos de I+D+i Retos Investigación (PID2020-114873RB-C31)

MateMAD

Multidimensional characterization of urban materials: impact on outdoor environment, energy demand and well-being of the citizens

The project Optimized urban materials for more liveable and sustainable cities: characterization in the case of Madrid (mateMad) has two General Objectives:

GO1.To generate knowledge about the impact of urban surface materials on the liveability and the sustainability of cities

GO2. To generate a reliable proposal, adapted to the vulnerable areas of Madrid, for the substitution of external surface materials that will improve the quality of the outdoor environment, the energy demand and the well-being of inhabitants.

To achieve these objectives, a systematic analysis will be performed on a set of case studies representative of vulnerable areas in the city of Madrid. The research will be addressed under a multidisciplinary approach combining three complimentary scientific fields:

Characterization of urban materials in multiple dimensions. The performance of the materials currently in use in the case studies will be analysed, as well as the performance of materials potentially useful for their substitution. Commercial and innovative materials with advanced functionalities will be considered. The thermo-optical performance of these materials, mainly defining their impact on urban environment and citizens well-being will be characterized, together with other properties related to their performance and their service life in different urban applications. This approach is necessary to identify those materials potentially suitable to optimize the urban environment and to obtain reliable results from the simulations by digital models.
Monitoring of environmental parameters that affect liveability in the public spaces and energy demand, as well as the citizens response to stimuli related to urban materials. The monitoring will be performed by different techniques (sensors, photography and thermography, electroencephalography, eye-trackin and surveys) and at four levels: neighbourhood, case study areas, outdoor tests, and citizens. This approach is necessary for the diagnosis of the parameters to be improved related to the city liveability and sustainability and for the validation of the digital model of the city.
Modelling outdoor thermal comfort and energy demand in urban areas. A comprehensive digital workflow will be developed implementing mutual relationships amongst these two aspects and relevant urban factors, such as microclimate, materials and typologies. A series of existing and customised plugins will be integrated into a multi-parametric workflow based on a visual programming tool that will be validated by the monitoring data of case studies. This approach is necessary to test and quantify the effect of substitution of urban materials on the liveability and sustainability of the cities in a digital environment.

The indicators provided by each of these disciplines will be analyzed from a synergic perspective to achieve a reliable and well-balanced proposal, as defined in GO2.

Ministerio de Ciencia e Innovación -Proyectos de I+D+i Retos Investigación (PID2020-114873RB-C31)