Comunicación presentada al IV Congreso Edificios Energía Casi Nula:
Autor:
- Katia Jiménez, Doctorando, Dpto. Construcción y Tecnología Arquitectónicas, Univ. Politécnica Madrid
Resumen:
La iluminación en hospitales debe cumplir con dos objetivos fundamentales: garantizar las condiciones óptimas para el desarrollo de las tareas correspondientes y contribuir a una atmosfera en la que el paciente se sienta bajo unas condiciones de confort. Con la utilización de luminarias más eficientes, el empleo de sistemas de control y el aprovechamiento de la luz natural, se estima que podrían lograrse reducciones entre el 20 y el 85% en el consumo eléctrico. A continuación se realiza un análisis de la problemática provocada por la radiación solar que incide en las fachadas del Hospital Materno Infantil del Gregorio Marañón, se proponen soluciones para controlar la incidencia directa del sol y control de los sistemas de luz artificial.
Palabras clave:
Confort Térmico, Iluminación Natural, Control Solar, Ahorro Energético
Parámetros de confort térmico y lumínico en hospitales
El objetivo fundamental del cerramiento de un edificio es garantizar el confort térmico en su interior de acuerdo con el tipo de actividad que se realiza. Mantener los niveles de confort térmico y visual resulta muy necesario ya que inciden directamente en el consumo energético generado por el uso de los sistemas de climatización e iluminación artificial.
El consumo energético principal para el sector hospitalario se estima que corresponde a la producción de calor y frío, por la alta exigencia de bienestar e higiene en la atención sanitaria, y a la iluminación debido a la cantidad de horas que se utiliza. Con la utilización de luminarias más eficientes, el empleo de sistemas de control y el aprovechamiento de la luz natural, se estima que podrían lograrse reducciones entre el 20 y el 85% en el consumo eléctrico. (Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (FENERCOM), 2010).
Confort térmico
Según el RITE, el edificio en su interior debe tener una temperatura operativa de 23 a 25ºC en verano y de 21 a 23ºC en invierno, la cual es una combinación entre la temperatura del aire interior y la temperatura de la radiación de las superficies interiores.
La normativa UNE 100713 sobre instalaciones de acondicionamiento de aire en hospitales, señala las condiciones ambientales según el área, tipo y grupo de locales del hospital. Para quirófanos y sus locales de apoyo, así como salas de pequeñas exploraciones considera una temperatura mínima de 22 y máxima de 26ºC; para el resto de las áreas y locales mínima de 24 y máxima de 26ºC; con excepción de las áreas de fisioterapia que contengan bañeras, piscinas y baños para rehabilitación en los cuales la temperatura ambiente estará entre 2 y 4ºC por encima de la temperatura del agua, hasta una temperatura ambiente de 28ºC, por encima de 28ºC las dos temperaturas deben ser iguales.
En cuanto a los valores permitidos para humedad relativa, considera unos niveles de 45 a 55 % para todas las áreas del hospital. Existe una nota donde indica que el higienista puede indicar otros valores tanto para la temperatura como para la humedad relativa en todas las áreas. Para otras áreas no propiamente hospitalarias (cocina, lavandería, laboratorios, vestuarios, etc.) deben cumplir con la norma en vigor para cada tipo de local, como lo es la norma UNE-EN-ISO-7730 sobre ergonomía del ambiente térmico, con parámetros de temperatura de 21 a 23ºC en invierno y 23 a 25ºC en verano, humedad relativa de 50%.
Cabe destacar que existen parámetros difícilmente controlables para conseguir el confort térmico, que vienen dados por el metabolismo de las personas y el factor Clo, factor que mide el grado de vestimenta de una persona y que según la norma UNE-EN-ISO-7730 es de 1clo en invierno y 0,5 clo en verano.
Confort lumínico
En las infraestructuras hospitalarias mantener los niveles de confort lumínico puede influir en el estado de bienestar y recuperación del paciente, además de proporcionar mayor calidad en los ambientes de trabajo y áreas para visitantes del edificio.
La normativa UNE 12464 sobre iluminación para interiores, recoge las áreas interiores para la cual están dados unos requisitos específicos y unos valores de iluminancia media mantenida (Em). En la tabla II se han clasificado las salas del hospital según los niveles de iluminación requeridos para realizar una tarea específica establecida por la norma, desde el nivel muy alto que requiere 5.000 Em lux, hasta el nivel muy bajo con 200 Em Lux, con excepción de los quirófanos que requieren de 10.000 a 100.000 Em lux.
Otros parámetros que inciden en el confort lumínico también establecidos por la norma son el límite de índice de deslumbramiento unificado (UGR) y el índice de rendimiento del color (Ra). La CIE (Comisión Internacional de Iluminación) establece que a mayor índice UGR mayor será la sensación de deslumbramiento. En función de cada tipo de actividad se recomienda un límite máximo para dicho índice.
El índice de rendimiento del color (Ra) es la capacidad de la luz que emite la lámpara para reproducir fielmente los colores de los objetos iluminados, el cual se puede expresar en una escala de 1 – 100 en la que el valor 100 corresponde a un rendimiento del color igual al obtenido con la luz natural. El rendimiento del color también se define según el tipo de actividad de la sala. (Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT), 2015).
Aprovechamiento de la luz diurna y el control solar
Incidencia directa del sol en la fachada de vidrio
Está comprobado que la incidencia de la radiación sol causa efectos en el confort y en el consumo energético de los edificios. En gran parte de las localidades españolas el diseño de un edificio maximizado a la captación solar pasiva, puede evitar el uso del sistema de calefacción, pero a su vez tenemos la problemática de cómo poder gestionar esa energía en épocas de calor. Lo recomendable es poder controlar cuando queremos captar la energía del sol y cuando queremos protegernos de ella. Las orientaciones con mayor necesidad de protección frente a los efectos del sol son las SE-SO, por lo general, las más críticas suelen ser la SO debido a que en esta orientación la incidencia solar en el entorno del solsticio de verano es más perpendicular a la superficie.
El edificio Materno infantil del Hospital Gregorio Marañón tiene una superficie de 50.000 m2 distribuidos en seis plantas, dos sótanos y planta baja. La figura 2 muestra los niveles de iluminancia en la planta 5 del hospital en el mes de julio, donde el 55% de la superficie de suelo supera los límites de iluminancia, lo que produce efectos de deslumbramiento que inciden directamente en la calidad y confort visual; del mismo modo sucede en las tres plantas inferiores a esta.
En la fotografía aparece el cerramiento ubicado en la fachada Este de los patios interiores del edifico, compuesto por un muro cortina con estructura de montantes y travesaños de aluminio y acristalamiento doble translucido 6+12+6 con un coeficiente de transmitancia térmica «U» de 3,2 Kcal/hm2°C; la radiación directa logra penetrar a través del vidrio y provoca el calentamiento de las superficies y el aire interior, afectando el confort térmico.
Sistemas empleados para el control solar
Ante la radiación solar directa en los edificios a través de los huecos tenemos dos problemáticas que resolver:
- Las ganancias térmicas las cuales provocan exceso de calor, estas deben apalearse con el uso de los sistemas de refrigeración, lo que produce un aumento en el consumo energético.
- El exceso de luz natural en el espacio, produce deslumbramientos y contrastes.
Donde colocar la protección solar es fundamental para conseguir objetivos de ahorro energético, coste y mantenimiento. Mientras más al exterior coloquemos la protección más mejoramos las condiciones de confort en el interior y ahorramos más energía. En el gráfico 3 se presentan tres posibilidades de colocación y se comparan sus ventajas y desventajas.
A continuación, se definen los sistemas de protección de colocación exterior por presentar mayor eficiencia en el ahorro energético y por tener mayor viabilidad para su colocación en las fachadas.
Brise soleil: elemento arquitectónico que se integra al exterior del cerramiento del edificio, a través de un sistema de lamas o parasoles diseñados geométricamente de acuerdo a la trayectoria solar. Las lamas pueden estar dispuestas de forma horizontal o vertical y ser accionadas de manera manual, mecánica o motorizada.
Celosías: sistema para el control solar que permite la dosificación de la radiación solar directa hacia el interior, suelen estar dispuestas de manera horizontal, vertical e inclinadas y pueden ser orientables o fijas. Su disposición de manera horizontal es recomendable para la orientación Este, debido a que controlan la horizontalidad de los rayos solares en verano.
Pantallas: elemento arquitectónico paralelo a la fachada que impide la radiación solar directa; la visibilidad interior-exterior y el factor de sombra, van a estar determinados por la densidad de la pantalla.
Voladizos: elemento que se proyecta de manera horizontal y que arroja sombra sobre la fachada. Estos pueden ser macizos o formados por lamas, lo que permite tamizar el paso de la radiación solar.
Toldos o lonas tensadas: son elementos textiles empleados para la protección solar, se proyectan en forma de techos, voladizos o fachadas. Su diseño suele ser muy versátil por la gran variedad de tamaños, formas y colores; el material es un polímero que puede ser microperforado permitiendo el paso del viento y la visibilidad o totalmente impermeable para proteger del sol y la lluvia.
Recomendaciones
Los hospitales son edificios que por una u otra circunstancia se vuelven parte de la vida de los usuarios, ya sea el personal médico, el paciente, familiar o visitante, que en la mayoría de los casos están sometidos a niveles elevados de estrés ¿por qué no hacer de estos espacios lugares más confortables que puedan ayudar a la recuperación del paciente y a facilitar el buen desempeño de las labores del personal? Se pueden identificar problemas como el calentamiento y deslumbramiento provocado por la radiación solar y proponer soluciones que contribuyan a mejorar estos espacios que no solo proporcionarían un aumento en los niveles de la calidad de vida de los usuarios, también ayudaría a reducir el consumo energético que por su complejidad tienen las infraestructuras hospitalarias.
En relación al caso puntal del edificio de la Maternidad, se recomienda analizar cada una de las zonas afectadas por la incidencia directa del sol, simulando la aplicación de las diferentes protecciones solares exteriores y evaluar cuál sería la más conveniente para control de la radiación solar para contribuir en el aumento de los niveles de confort tanto visuales como térmicos.
Se propone el control de la iluminación artificial, aprovechando al máximo la luz diurna gracias a la geometría y orientación del edificio, partiendo del uso de sistemas de control en respuesta a la luz natural y estudiando la posibilidad de ser combinados con otros sistemas de control, con la intención de prolongar la vida útil de las luminarias y reducir el consumo energético del hospital.
Referencias
- Comité Español de Iluminación (CEI), 2005, aprovechamiento de la luz natural en la iluminación de edificios, Madrid.
- Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (FENERCOM), 2010, Guía de ahorro y eficiencia energética en hospitales, Madrid.
- Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (FENERCOM), 2011, Guía del estándar Passivhaus, edificios de consumo energético casi nulo, Madrid.
- Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT), 2015, Iluminación en el puesto de trabajo, Madrid.