La influencia de las instalaciones de iluminación en el comportamiento energético de los edificios es doble. Por un lado porque generan calor e influyen en la demanda de calefacción y de refrigeración. Por otro lado, porque consumen energía. El cómo aprovechan dicha energía para iluminar de manera suficiente en cada actividad, es lo que determina su eficiencia energética.
Y no sólo eso, dicho consumo energético además está limitado por normativa. El Documento Básico de Ahorro de Energía del CTE en su sección 3 (DB HE3), establece las exigencias de eficiencia energética que afectan a las instalaciones de iluminación en los edificios.
Cómo se determina la eficiencia energética de una instalación de iluminación
El DB HE3 establece entre otras exigencias, un parámetro que evalúa la eficiencia energética de las instalaciones de iluminación en los edificios. Se trata del Valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI). A continuación os explicamos los aspectos fundamentales.
1. Qué es el VEEI y cómo se calcula
El apéndice A del DB HE3 incluye la definición de VEEI: el valor que mide la eficiencia energética de una instalación de iluminación de una zona de actividad diferenciada, cuya unidad de medida es el W/m² por cada 100 lux. Esta es su expresión:
VEEI = (P x 100) / (S x Em)
Donde:
- P es la potencia total de la lámpara en su conjunto medida en W. Se incluye también la potencia los equipos auxiliares como transformadores, cebadores, balastros y condensadores.
- S es la superficie iluminada en la zona a iluminar medida en m².
- Em es la iluminancia media horizontal mantenida en la superficie iluminada medida en lux. Se calcula como el cociente entre el flujo luminoso y la superficie (lm/m²).
2. Cuál es el valor límite de eficiencia energética de una instalación de iluminación
Una vez sabemos cómo se calcula el valor del VEEI hay que comprobar que éste no excede el valor límite establecido por normativa teniendo en cuenta la limitación del consumo de energía, pero garantizando además el confort, la seguridad y la prestación visual adecuada para el desarrollo de cada tarea o actividad.
Para ello comprobamos el valor límite de eficiencia energética de la instalación establecido en la Tabla 2.1 del DB HE3.
3. Cómo se calcula el valor VEEI de una instalación de iluminación
El CTE permite utilizar cualquier método de cálculo siempre que se cumpla con las exigencias del DB HE3. Se podrá realizar bien manualmente o bien utilizando un programa informático. Una opción en este caso es realizar el cálculo del VEEI con Dialux. Sea cual sea el método empleado, éste aparecerá indicado en la memoria del proyecto.
Sin embargo, lo que no proporciona el CTE, son los valores de referencia para todas las variables que intervienen en el cálculo.
Para establecer los parámetros de calidad y confort lumínico, se consideran aceptables por el DB HE3, los valores establecidos en las normas UNE EN 12464-1 y 2, la Guía Técnica para la evaluación y prevención de los riesgos relativos a la utilización de lugares de trabajo y la UNE EN 12193.
Ejemplo de cálculo del VEEI
Vamos a realizar el cálculo del VEEI paso a paso para uno de los tres espacios de uso oficina que forman parte de un coworking. A continuación, en el plano de planta, se puede comprobar la geometría del espacio para este ejemplo. El local izquierdo es el objeto de estudio.
También se puede comprobar en la sección inferior, la altura del plano de trabajo y la del plano de colocación de las luminarias.
Empezamos con el cálculo:
Cálculo del flujo total de la zona mediante la siguiente fórmula:
ɸt = (Em x S) / (Fu x Fm)
Los valores a sustituir en la fórmula son:
Nivel de iluminancia media Em para el tipo de uso y tarea visual. Según la norma UNE EN 12464-1 los valores de referencia son los siguientes:
- Uso: Oficina
- Tarea visual: Escritura a máquina, lectura y tratamiento de datos
- Em: 500
- UGR: 19
- Ra:80
El valor del coeficiente de utilización Fu lo proporciona el fabricante en forma de tablas para la luminaria seleccionada y en función de los coeficientes de reflexión y el índice del local K. Esta tabla hay que buscarla en el catálogo comercial o bien en la propia página web de la casa comercial elegida. Hay que ser consciente del tipo de bombilla que se escoge.
Los coeficientes de reflexión dependen del material y del color de las paredes, techo y suelo del espacio. Los valores más comunes suelen ser los propuestos a continuación. No obstante existen otras tablas de referencia que se pueden encontrar fácilmente.
- Pared: 0,3
- Techo: 0,5
- Suelo: 0,1
El índice del local K se calcula en función de las dimensiones del local: ancho a y largo b; así como la altura h desde el plano de trabajo hasta el plano de montaje de las luminarias. Estos son los datos del espacio para este ejemplo:
- Superficie del local: 7,50 m²
- Ancho (a): 2,50 m
- Largo (b): 3,00 m
- Altura del local: 2,55 m
- Altura plano de trabajo: 0,85 m
- Altura montaje luminarias: 2,55 m
- Altura (h): 1,70 m
El valor de K se obtiene con la siguiente fórmula para iluminación directa:
K = (a x b) / (h x (a + b))
Sustituimos los diferentes valores en la misma y el valor obtenido para K es 0,80.
Entrando en las tablas del fabricante de la luminaria elegida y en función de los coeficientes de reflexión anteriores y el valor K calculado se determina que Fu es 0,85.
El valor del coeficiente de mantenimiento Fm de la instalación depende del nivel de suciedad como consecuencia del mantenimiento de la instalación. Es decir, de la frecuencia de limpieza de la luminaria y de la sustitución de la lámpara. Este valor influye en el flujo que emite la lámpara que para este ejemplo es de 0,80.
- Nivel de suciedad normal: Fm=0,80
- Nivel de suciedad medio: Fm= 0,70
- Nivel de suciedad elevado: Fm= 0,60
Ya podemos realizar el cálculo del flujo luminoso sustituyendo los valores obtenidos en los pasos anteriores en la fórmula indicada:
ɸt = (Em x S) / (Fu x Fm) = (500 x 7,50) / (0,85 x 0,80) = 5.515 lúmenes
Una vez calculado el flujo luminoso total, se determina el número de luminarias en función del modelo elegido. Si dicho modelo tiene un flujo ɸl de 3.146 lúmenes, necesitamos n luminarias:
n = 5.515 / 3.146 = 1,75 = 2 luminarias por espacio.
Se distribuyen en el local las luminarias obtenidas por cálculo.
Se comprueba que el valor de la iluminancia media calculada es superior al valor de referencia indicado antes, extraído de la norma UNE EN 12464-1:
Em = 2 x 3.146 x 0,85 x 0,80 / 7,50 = 570 > 500, CUMPLE
Por último comprobamos que se cumple con el valor límite de VEEI, que para uso administrativo en general, extraído de la tabla 2.1 del DB HE3 es 3,0. Recuperamos la fórmula del VEEI, sustituimos y comprobamos:
VEEI = (64 x 100) / (7,50 x 570) = 1,5 < 3,0, CUMPLE
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