En la industria de la construcción y la ingeniería de edificios, la eficiencia energética se ha convertido en una prioridad fundamental. Cada vez más, los profesionales buscan métodos y soluciones innovadoras para minimizar el consumo de energía y reducir el impacto ambiental de los edificios. Uno de los aspectos clave para lograrlo es el cálculo preciso del nivel de carga interna de un edificio.
El nivel de carga interna se refiere a la cantidad de energía térmica que se genera y se acumula dentro de un edificio debido a diversas fuentes internas, como la iluminación, los equipos electrónicos, los electrodomésticos y la ocupación humana. Este factor tiene un impacto significativo en la carga térmica total del edificio y, por lo tanto, en el consumo de energía necesario para mantener un ambiente confortable.
A continuación, hablaremos sobre este nivel de carga interna de edificios. Un dato necesario para determinar el porcentaje de ahorro mínimo de la demanda energética.
¿Qué es la Carga de Fuentes Internas (CFI)?
La carga interna de un edificio se puede calcular desde un enfoque especial: el método conocido como Carga Interna de Fuentes (CFI, por sus siglas en inglés). La metodología CFI es ampliamente reconocida y utilizada en la industria debido a su capacidad para proporcionar una estimación precisa y detallada de la carga interna de un edificio.
¿De qué depende el nivel de carga interna?
El nivel de carga interna depende de las fuentes internas. Como se ha mencionado anteriormente, las fuentes internas producen calor y tienen un impacto en la carga térmica del edificio. Estas fuentes son:
- Los ocupantes: las personas que ocupan los espacios.
- Los equipos eléctricos de cada espacio.
- La iluminación del espacio.
Con base en dichas fuentes internas, la carga interna de los espacios habitables se clasifica en cuatro niveles de densidad de unidad de potencia por metro cuadrado. Cada uno de estos niveles de carga interna tiene asociado una franja de densidad de fuentes internas CFI en W/m²:
Funciones de la carga interna
El nivel de carga interna se mide en función de la densidad de las fuentes internas, es decir, del nivel de calor generado en el interior del edificio a causa de estas fuentes. Estas solicitaciones de calor generadas se consideran al calcular la demanda de energía junto con las solicitaciones exteriores.
El nivel de carga interna también sirve para hacer una clasificación de los espacios habitables de un edificio así como de su conjunto.
Asimismo, el perfil del uso del edificio también define las cargas internas. Es decir, se puede clasificar el edificio en función del nivel de carga interna, por ejemplo, para realizar el proceso de certificación energética de edificios terciarios. No solo ocurre en edificios de este tipo sino también en aquellos categorizados como pequeños, medianos terciarios y gran terciarios.
¿Cómo se clasifican los espacios habitables según su carga interna?
Los espacios habitables de un edificio se pueden clasificar según su nivel de carga interna. Según el documento de ahorro de energía del CTE se pueden dividir en:
- Espacio con carga interna baja: la densidad de las fuentes internas es menor a 6 W/m².
Son espacios en los que se genera poco calor. Suelen ser edificios de uso residencial o similar ya sea con carácter eventual o permanente. En este espacio se incluyen espacios de viviendas, habitaciones de hoteles, de hospitales salas de estar y zonas de circulación vinculadas a uso residencial.
- Espacio con carga interna media: la densidad de las fuentes es superior a 6 W/m² e inferior a 9 W/m².
Para clasificar estos espacios es necesario calcular el valor de las cargas.
- Espacio de carga interna alta: la densidad de fuentes internas superior a 9 W/m² pero inferior a 12 W/m².
Son espacios o edificios en los cuales se genera una cantidad alta de calor por ocupación, iluminación o por los equipos existentes.
- Espacio de carga interna muy alta: la densidad de las fuentes es superior a 12 W/m².
Estos espacios o edificios tienen cargas muy altas que pueden estar asociadas a espacios con una alta ocupación. Es el caso de oficinas, superficies comerciales, auditorios o los centros de datos (tienen una alta carga por los equipos).
Para calcular el nivel de carga interna solo se tienen en cuenta edificios que sean habitables ya estén acondicionados o no.
Cálculo del nivel de carga interna CFI del edificio
Para poder calcula la carga interna de un edificio hay que tener en cuenta la densidad de las fuentes internas. Para ello y siguiendo el Manual de Referencia de Edificios Terciarios se va a tomar como referencia una semana tipo para calcular la densidad de carga por iluminación, por ocupación y por los equipos.
Ejemplo de cálculo de carga interna CFI
Fórmula: ΣCoc/(7×24) + ΣCil/(7×24) + ΣCeq/(7×24)
- Coc: carga por ocupación
- Cil: carga por iluminación
- Ceq: carga por equipos
Cada una de las cargas se mide en W/m².
1. Carga por ocupación
La carga por ocupación depende de la actividad y la aplicación típica del espacio. En la siguiente tabla se pueden observar las diferentes actividades y sus aplicaciones.
Por ejemplo, para un espacio de 100 m² de uso oficina con una ocupación de 10 personas, la carga sensible por ocupación sería: 20 personas x 75 W/persona = 1500 W.
Si tenemos en cuenta que la oficina se utiliza un 100% entre semana durante 8 horas y los sábados y los domingos no se usa, el cálculo de la densidad de fuentes internas por ocupación durante 1 semana sería:
[(5 días x 1,0 x 8h/día) x 1.500] / 100 m² = 600 W/m²
2. Carga por iluminación
Para calcular la carga por iluminación se debe contabilizar el total de la potencia instalada. En este caso, para el mismo espacio anterior de oficinas se ha contabilizado 40 luminarias de 12 W = 480 W.
La iluminación se considera que funciona un 100% durante 8 horas de lunes a viernes y un 10% las horas restantes. El sábado y el domingo un 10% durante todo el día.
(5 días x (1,0 x 8h/día + 0,1 x 16h/día) + 1 día x (0,1 x 24h/día ) + 1 día x (0,1 x 24h/día) x 480 W = 25.344 / 100 m ² = 253 W/m²
3. Carga por equipos
En el cálculo total debemos incluir todos los equipos y aparatos así como ordenadores, impresoras, pantallas, etc. El total de la carga máxima de los equipos es 2.000W.
[5 días x (1,0 x 8h/día)] X 2.000W = 80.000/100 m² = 800 W/m²
Cálculo total de la carga interna del edificio
CFI= 600 W/m² + 253 W/m² + 800 W/m² = 1653 / (7X24)= 9,83 W/m²
Según la Tabla A.1, el nivel de carga interna CFI del edificio sería Alta.