Experimentar espacios antes de que se construyan

Vista exterior del nuevo laboratorio IEQ del Instituto Hermann Rietschel (HRI) de la TU Berlín.

Vista interior del nuevo laboratorio IEQ: 54 módulos de superficie regulables individualmente en las paredes y el techo pueden calentarse o enfriarse. Los textiles calefactores eléctricos y las esteras de tubos capilares por los que circula agua permiten cambios rápidos de temperatura.

La particularidad del laboratorio radica en la estrecha conexión entre la realidad virtual y las condiciones espaciales recreadas físicamente. Por ejemplo, los sujetos de prueba ven a través de unas gafas de realidad virtual una oficina con determinadas ventanas, condiciones de iluminación o geometrías espaciales.

¿Qué temperatura debe tener una habitación, cuánta luz necesitamos y cuándo percibimos el aire como agradable? En el nuevo IEQ-Lab del Instituto Hermann Rietschel (HRI) de la TU Berlín, estas preguntas pueden estudiarse en condiciones exactamente controladas y, al mismo tiempo, realistas. Para ello, el laboratorio combina una sala climática altamente flexible con realidad virtual. La temperatura, el aire, la luz y el diseño visual de una habitación pueden modificarse y combinarse de forma selectiva. Así, l*s investigador*s pueden analizar cómo influyen las distintas condiciones en la salud, el bienestar y la capacidad de rendimiento, y cómo se pueden planificar en el futuro edificios que sean simultáneamente confortables, saludables y energéticamente eficientes.

Espacios virtuales, clima real

La particularidad del laboratorio reside en la estrecha conexión entre la realidad virtual y las condiciones ambientales reales generadas. A través de unas gafas de realidad virtual, por ejemplo, las personas participantes ven una oficina con determinadas ventanas, condiciones de iluminación o geometrías espaciales. Al mismo tiempo, la sala climática genera exactamente las condiciones térmicas correspondientes. Si, por ejemplo, una persona participante abre una ventana en la realidad virtual, percibe inmediatamente la corriente de aire asociada, y precisamente desde la dirección de la que también procede en el espacio virtual.

Para ello, 54 módulos de superficie regulables individualmente en las paredes y el techo pueden calentarse o enfriarse. Los tejidos calefactores eléctricos y las esteras capilares con circulación de agua permiten modificar rápidamente la temperatura. En tan solo 30 segundos, las temperaturas superficiales pueden variar hasta cinco kelvin. Además, un potente sistema de climatización permite ajustar con precisión la temperatura, la humedad y el flujo del aire. También pueden reproducirse distintos sistemas de ventilación, como la ventilación por mezcla y la ventilación por desplazamiento.

Paralelamente, numerosos sensores registran, entre otros parámetros, la temperatura del aire y la temperatura operativa, la humedad del aire, la concentración de CO₂ y el nivel de iluminación. De este modo, las influencias térmicas, visuales y relacionadas con la higiene del aire pueden estudiarse tanto por separado como en su interacción, y vincularse con la percepción de l*s participantes.

«La gran ventaja del IEQ-Lab es que podemos estudiar los espacios interiores en condiciones exactamente controladas y de forma realista. Las condiciones térmicas, visuales y acústicas, así como la calidad del aire, pueden modificarse de manera selectiva y reproducible, y combinarse con conceptos espaciales virtuales muy diferentes. Esto solo es posible de forma limitada en los estudios de campo. Así podemos analizar sistemáticamente cómo influyen los distintos conceptos espaciales en las personas y cómo optimizar al mismo tiempo la eficiencia energética», afirma Lukas Schmitt.

¿Cuándo es realmente bueno un espacio?

El laboratorio forma parte de un enfoque de investigación más amplio del proyecto EnOB: GEnEff (Nueva evaluación de la eficiencia energética de los edificios). Hasta ahora, la eficiencia energética de un edificio se mide principalmente en función de la cantidad de energía que necesita durante su funcionamiento. En cambio, el confort y la calidad del ambiente interior que este consumo energético genera realmente para las personas solo se tienen en cuenta de forma limitada. Por ello, el equipo de investigación del HRI ha desarrollado un enfoque que conecta ambos aspectos. El denominado indicador GEnEff relaciona la probabilidad de que l*s usuari*s acepten el clima interior con la demanda energética específica necesaria para lograrlo. De este modo, la eficiencia energética ya no se evaluará únicamente en función del consumo, sino también del beneficio real obtenido por las personas que se encuentran en el edificio.

Una encuesta realizada en dos edificios de oficinas certificados como sostenibles ya mostró la importancia de esta perspectiva. Entre los valores de certificación documentados y la percepción real de l*s usuari*s, l*s investigador*s detectaron en algunos casos desviaciones de hasta un 50 %, especialmente en lo relativo a la calidad del aire interior y a las posibilidades de influir personalmente en el clima del espacio.

La temperatura también modifica la percepción del aire

El nuevo enfoque ya se puso a prueba en el IEQ-Lab mediante un estudio con personas participantes. Para ello, l*s investigador*s combinaron distintas temperaturas operativas, de entre 20 y 28 grados Celsius, con diferentes niveles de iluminación, mientras mantenían constantes la calidad del aire y la acústica.

Los resultados muestran hasta qué punto están interrelacionados los distintos factores de la calidad del ambiente interior. Así, las personas participantes percibieron los espacios cálidos como espacios con peor calidad del aire, independientemente de cuál fuera la concentración real de CO₂. En el estudio, el confort térmico tuvo la mayor influencia en la valoración global del espacio, con un 33 %. Le siguieron la calidad percibida del aire interior, con un 26 %, el confort visual, con un 23 %, y la acústica, con un 18 %.

Un estudio de campo posterior realizado en 16 lugares de trabajo y residencia confirmó que los conocimientos obtenidos en el laboratorio también pueden aplicarse a edificios reales. La función de confort desarrollada en el IEQ-Lab predijo correctamente la valoración de la calidad del ambiente interior en el 81 % de los casos analizados.

Ahorrar energía sin perder calidad espacial

Con el IEQ-Lab, la TU Berlín dispone ahora de una infraestructura de investigación que permite estudiar de forma mucho más diferenciada la interacción entre las personas, los edificios y el consumo energético. En el futuro podrán integrarse otros factores que influyen en la calidad del ambiente interior y probarse distintos conceptos de edificios ya en condiciones de laboratorio.

La investigación es especialmente relevante ante el cambio climático y las crecientes exigencias de eficiencia energética de los edificios. Porque un consumo energético lo más bajo posible, por sí solo, no convierte un edificio en un buen edificio. Lo decisivo es alcanzar una alta calidad del ambiente interior con la menor cantidad de energía posible. Por ello, los métodos desarrollados en el proyecto también podrían resultar a largo plazo de interés para los procedimientos de certificación, las normas y las directrices. El objetivo es una planificación de edificios en la que el ahorro energético no se consiga a costa de la salud, el confort y la satisfacción de l*s usuari*s.

Más allá del proyecto GEnEff, el IEQ-Lab también se utilizará en proyectos de investigación y desarrollo, así como en la enseñanza universitaria. De este modo, ofrece nuevas posibilidades para desarrollar los edificios del futuro desde la perspectiva de las personas que pasan diariamente tiempo en ellos.

El IEQ-Lab surgió en el marco del proyecto de investigación «EnOB: GEnEff», financiado por el Ministerio Federal de Economía y Energía (BMWE). Además del Instituto Hermann Rietschel de la TU Berlín, participó el área de Planificación y Tecnología de Instalaciones de la Universidad de las Artes de Berlín, bajo la dirección del Prof. Dr. Christoph Nytsch-Geusen.