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    • Cómo impactan los LED las normas energéticas

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    La trayectoria para cero neto para 2030 cubre diversos ciclos de revisión de códigos. La meta para ASHRAE 90,1-2010 fue alcanzar ahorros de energía 30% mayores a aquellos alcanzables según 90,1-2004, de acuerdo con la investigación realizada por Pacific Northwest National Laboratory en mayo de 2011, Cortesía: WattStopper

    Durante los últimos años, toda la industria de la iluminación ha experimentado una revolución debido a la introducción de LEDs, o diodos de emisión de luz. Con cambios tan significativos en las fuentes de energía, los especificadores pueden esperar que los LED también tengan impacto en las normas para la construcción en donde basan sus diseños, en especial los códigos de energía. Revisemos a que pasaría si esto sucediera y cómo inpactaría en términos de iluminación de interiores.


    Figura 1: La trayectoria para cero neto para 2030 cubre diversos ciclos de revisión de códigos. La meta para ASHRAE 90,1-2010 fue alcanzar ahorros de energía 30% mayores a aquellos alcanzables según 90,1-2004, de acuerdo con la investigación realizada por Pacific Northwest National

    Los estados alrededor del país en general siguien uno de dos códigos principales de energía: ASHRAE Norma 90,1 o el Código Internacional de Conservación de Energía (IECC). Estos códigos están interrelacionados; IECC proporciona dos rutas de cumplimiento, la primera satisfaciendo disposiciones específicas de IECC, o la segunda, cumpliendo con los requisitos de la revisión de ASHRAE 90,1 en vigor en el momento de la adopción de IECC.

    Mientras que muchos estados adoptan estos códigos, otros estados eligen desarrollar y aplicar su propio código de energía. Debido a que el gobierno federal adoptado ASHRAE 90,1 como la norma de referencia nacional, los códigos estatales serán al menos tan estrictos como la versión de ASHRAE que el Depto. de Energía (DOE) ha definido como la norma de referencia efectiva (actualmente ésta es la Norma 90,1-2010). Los estados deben certificar que su código cumpla con este requisito, y al menos es tan estricto como ASHRAE 90,1-2010, para el 18 de octubre de 2013 Título 24 de Californiaes el código estatal más conocido y más influyente. En años recientes, muchas disposiciones que se introdujeron por primera vez en el código de California se adoptaron posteriormente por ASHRAE 90,1 o IECC, tales como el requisito "auto sobre el 50%" mencionado más adelante.

    En general, los códigos de energía buscan evitar el regir una tecnología específica hasta que la tecnología haya probado estar disponible de inmediato y cumplir con algún nivel de criterios de retorno sobre la inversión. Por lo tanto, mientras que ASHRAE 90,1, y los otros códigos no requieren LEDs específicamente, las disposiciones ciertamente invluyen en las fuentes de iluminación que un especificador puede seleccionar. Y mientras que las densidades de energía de iluminación alcanzadas con los LEDs tal vez no siempre ofrezcan ventajas significativas el día de hoy sobre otras fuentes, la industria de la iluminación está afirmando que la eficacia de los LEDs, producida usando tecnologías traídas de las industrias de semiconductores, verán incrementos monumentales en el futuro.

    Todos los códigos de energía esencialmente incluyen disposiciones para iluminación con base en dos circunstancias primarias.

    1. 1. Cuando los espacios están desocupados, la iluminación general, excepto por áreas específicas donde la seguridad no es una inquietud importante, tales como escaleras, debe estar totalmente apagada.
    2. 2. Cuando los espacios están ocupados, la carga de energía de densidad de energía de iluminación (LDP) se debe minimizar lo más posible mediante reglas de iluminación, controles obligatorios y otras funciones para alcanzar las metas de eficiencia de energía del código.

    Como resultado de esto, los códigos incluyen reglas de iluminación obligatorias, así como métodos de prescripción para calcular y limitar la cantidad de energía que se puede usar para cada tipo de edificio o de área. En ASHRAE, los sistemas y el equipo de iluminación deben cumplir con los requisitos generales definidos en la Sección 9,1, las disposiciones de control obligatorias en la Sección 9,4, y los requisitos de prescripción del Método de área del Edificio (Sección 9,5) o el Método de Espacio por Espacio (Sección 9,6).

    Las disposiciones de control obligatorias pretenden alcanzar un mejor desempeño de energía de edificios no residenciales, con una meta establecida de alcanzar la energía de cero neto para 2030. Incluso con fuentes de iluminación más eficientes tales como LEDs, el uso del control se reconoce como crítico para alcanzar estos objetivos de desempeño de energía.

    Requisitos de control

    Vamos a ver los requisitos de control básicos de ASHRAE 90,1 y vamos a considerar cómo influyen éstos en la selección de los LEDs.

    ASHRAE 90,1-2010 (Sección 9,1.2) tiene un nuevo umbral de disparo en el que las alteraciones de más del 10% de los sistemas de iluminación en cualquier espacio del edificio o el área exterior no requerirá cumplir con los requisitos de apagado automático, así como los requisitos de LDP. Esto incluye alteraciones de luminarias, así como reemplazos de lámparas más balastos. Hay un umbral mucho más bajo que en las versiones anteriores a 90,1, que establecen el umbral de cumplimiento al 50%. Para el especificador, esto significa que incluso las actualizaciones de iluminación relativamente modestas de tecnologías antiguas de iluminación a LEDs pueden disparar esta sección e invocar el cumplimiento con estos requisitos de control.

    Otra disposición general (Sección 9,4.1) requiere específicamente que cualquier dispositivo de control automático utilizado para cumplir con el apagado automático, controles de espacio, o disposiciones de luz de día iluminadas del lado primario sean un dispositivo "manual encendido", lo que significa que el ocupante debe encender manualmente la iluminación cuando entra al espacio, o la iluminación se puede encender automáticamente hasta el 50% o menos de salida completa (referida con frecuencia como "encendido automático al 50%" o interruptores de dos niveles).

    Apagado automático.

    La Sección 9.4.1.1 de ASHRAE requiere apagado automático de la iluminación general cuando no es necesaria, mediante un reloj, un sensor de ocupación, u otra señal del sistema del edificio. Los retrasos de tiempo no pueden exceder 30 minutos, y la versión de 2010 expandió en gran manera los tipos de espacios en los que los sensores de ocupación son obligatorios.

    A primera vista, este requisito no parecería promover los LEDs como fuente de iluminación, pero considera algunas de las funciones inherentes en los LEDs. Por ejemplo, los LEDs sufren de pocos efectos por estar encendidos o apagados frecuentemente, a diferencia de las lámparas fluorescentes, que pueden experimentar una disminución en el ciclo de vida si se encendía o apagaba con frecuencia, incluso con balastos de arranque programables. Debido a que los LEDs no tienen esta característica, los diseñadores pueden reducir los retrasos de tiempo del sensor de ocupación para alcanzar una eficiencia de energía incluso mayor. Un buen ejemplo de esto es la sección del congelador en una tienda de abarrotes; los LEDs junto con los sensores de ocupación con frecuencia se usan para iluminación de la caja del congelador. Los sensores encienden los LEDs cuando alguien comienza a caminar por el pasillo y los apagan poco después de que el comprador sale del pasillo. En proyectos de demostración, los ahorros de energía han sido de hasta el 80% sobre fuentes de iluminación convencionales sin controles.

    Además de los controles de apagado automático tan conocidos, el Título 24 de California-2013 establece que ciertas áreas (es decir, pasillos de bibliotecas, pasillos de almacenes y áreas abiertas, corredores) usan controles que Encienden parcialmente o Apagan la iluminación automáticamente durante el día cuando los espacios están desocupados. Una vez más, mientras que esta disposición no requiere específicamente los LEDs en estas áreas, los LEDs que se pueden oscurecer paulatinamente son una opción de diseño que se podría integrar fácilmente sin algunas de las compensaciones de eficiencia de energía que pueden ocurrir con oscurecimiento fluorescente, por ejemplo, que no proporcionan una reducción 1:1 de energía para niveles de luz oscurecida paulatinamente.

    Controles de espacio

    La Sección 9.4.1.2 de ASHRAE establece la inclusión de un dispositivo de control accesible a ocupantes para que puedan encender, apagar o ajustar niveles de luz cuando se desee. El dispositivo debe poder reducir los niveles de luz con al menos un paso de control entre 30% y 70% (inclusive) de potencia de iluminación completa, ademas de apagar todo. Otra vez, la flexibilidad de los LEDs para control multinivel sería un factor significativo en el proceso de diseño.

    California llevó este requisito de control multinivel todavía más adelante. En el Título 24-2013 (Sección 130,1(b)), para habitaciones de más de 100 pies cuadrados, con más de 0,5 W/pie cuadrado de LPD (sólo con algunas otras excepciones), este requisito multinivel ahora establece diferentes de energía de iluminación con base en el tipo de iluminación instalado. Para lámparas fluorescentes mayores a 13 W, además de "completamente encendido" y "completamente apagado", se requieren otros tres niveles: un nivel bajo (20% a 40%), un nivel medio (50% a 70%) y un nivel alto (80% a 85%). Mientras que esto se puede hacer con otros métodos, muchos reconocen que la forma más lógica de cumplir con este requisito es usar los balastos de oscurecimiento continuo. Es interesante ver que el Título 24-2013 no requiere niveles múltiples cuando se usan los LEDs para iluminación general en habitaciones con un tamaño mayor a cierta medida y la densidad de energía de iluminación. En esta situación, los aparatos deben poder oscurecer en forma continua desde al menos 10% hasta 100% del nivel de energía.

    Control de luz de día

    La luz de día es otra área en la que se incluyen los LEDs. ASHRAE 90,1 (Sección 9.4.1.4) tiene requisitos extensos para control automático de luz de día en áreas iluminadas en forma lateral e iluminadas desde arriba; un requisito clave es la capacidad de múltiples reducciones en el nivel de luz (al menos un paso de control entre 50% y 70% de salida completa y otro paso no mayor al 35% de la energía de diseño). En el Título 24-2013 (Sección 130,1(d)), los requisitos obligatorios de luz de día se requerirán cuando la energía de iluminacióntotal en las zonas de luz de día primarias con iluminación lateral y la iluminación desde arriba es mayor a 120 W.

    El uso de aparatos de LED de energía inferior podrían eliminar la necesidad de controles de luz de día si los LEDs evitan que se cruce este umbral de watts. Como ya se notó, debido a que los LEDs ofrecen el beneficio de oscurecerse fácilmente, esto puedei mpulsar el uso de las fuentes de iluminación LED en una nueva construcción que debe cumplir con todos los requisitos de códigos. El oscurecimiento continuo es una integración mucho menos agresiva para el ocupante en el espacio que el hacer que la iluminación se encienda y se apague completamente cuando los niveles de luz de día cambian en el espacio.

    Otro requisito nuevo es el de la puesta en marcha del sistema de iluminación y control. La Sección 9,4.4 de ASHRAE requiere que los dispositivos y sistema de control de iluminación se prueben para asegurar que el hardware y el software de control se calibren, ajuste, programen, y estén en una condición de trabajo adecuada de acuerdo con los documentos de construcción y las instrucciones de instalación del fabricante. Esto incluye confirmar la colocación correcta, la sensibilidad, y los ajustes de finalización de tiempo para sensores de ocupación; la programación correcta para interruptores o paneles programables; y las reducciones correctas del nivel de luz mediante fotosensores.

    Esta prueba y certificación funcionales se deben realizar con una parte identificada en los documentos de construcción que no están involucrados directamente en el diseño del proyecto o la construcción. Mientras que los aparatos de LEDs están diseñados actualmente para conectarse a los mismos circuitos de energía que otros aparatos, la nueva tecnología puede causar sorpresa para cualquier puesta en marcha de los sistemas- por ejemplo, se debe verificar que cada dimmer (oscurecedor) que controla un aparato de LEDs es del tipo correcto (es decir, de 0 a 10 V, fase hacia adelante, fase inversa, etc.) debido a que no hay una sola norma para los LEDs de oscurecimiento. Pueden surgir preguntas debido a que un dimmer (oscurecedor) capaz de manejar una carga incandescente pequeña tal vez no pueda manejar la misma carga cuando se controlan los LEDs debido a los circuitos del activador de LEDs.

    Los LEDs también encontrarán aplicación en algunos de los requisitos más innovadores. Por ejemplo, el Título 24 de California introdujo los requisitos de respuesta a la demanda en la revisión de 2008 (Sección 131(g)) que aplicó a los minoristas de más de 50.000 pies cuadrados. Esto se expande en la versión de 2013 para aplicar a cualquier edificio o dueño de más de 10.000 pies cuadrados (Sección 130,1(e)). Para los edificios aplicables, la energía de iluminación total debe poder reducirse automáticamente mediante una señal de respuesta de demanad (DR) en al menos 15%. Mientras que el requisitos de DR todavía no se ha incluido en ASHRAE, es probable que se incluya en alguna revisión futura.

    Los códigos de energía siguen evolucionando hacia impulsar un desempeño de iluminación eficiente de energía, tanto por buscar la selección de fuentes de iluminación más eficiente y estableciendo el uso de controles para minimizar o eliminar consumo innecesario de energía de iluminación. Debido a que los LEDs capturan un porcentaje mayor del mercado general de aparatos de iluminación, los códigos de energía no dudarán en continuar adoptando densidades menores de energía de iluminación y requisitos de control obligatorios que toman en cuenta las propiedades benéficas de los LEDs, que a su vez ayudarán a incrementar todavía más su adopción.


    Charles Knuffke es el vicepresidente occidental en WattStopper y es miembro de la Illuminating Engineering Society (Sociedad de Ingeniería en Iluminación). Con más de 25 años de experiencia en controles de iluminación, él tiene experiencia extensa en desarrollo de códigos, en particular con la Comisión de Energía de California en el Título 24 de California, y ha dado muchas presentaciones educativas sobre temas de códigos de energía.

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