La temperatura de un espacio interior no es el único factor que determina si sus ocupantes sienten frío o calor. La iluminación también puede intervenir en esa percepción y, según una nueva investigación de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State), no es necesario modificar el color aparente de la luz para conseguirlo. El estudio demuestra que dos fuentes de luz blanca visualmente indistinguibles, pero con diferentes composiciones espectrales, pueden provocar respuestas térmicas distintas en las personas, incluso cuando las condiciones ambientales son equivalentes.

Los investigadores comprobaron que una luz blanca enriquecida en longitudes de onda cortas, correspondientes a la región azul del espectro, permitía a los participantes tolerar temperaturas del aire aproximadamente 0,7 °C superiores antes de solicitar un ajuste de la climatización. Por el contrario, una iluminación blanca con mayor presencia de longitudes de onda largas, asociadas al rojo, favorecía una sensación térmica más cálida durante los periodos de descenso de temperatura.

Los resultados, publicados en la revista científica Energy and Buildings, apuntan a una posible aplicación de la iluminación espectralmente ajustable en la gestión energética de edificios. Si determinadas condiciones lumínicas permiten ampliar el intervalo de temperaturas considerado aceptable por los ocupantes, los sistemas de calefacción y refrigeración podrían funcionar con consignas menos exigentes sin comprometer necesariamente el confort.

De hecho, las simulaciones energéticas incluidas en el trabajo estiman que una ampliación de 0,5 °C en las consignas de refrigeración podría traducirse en reducciones del consumo energético destinado a enfriamiento de entre el 5,2 % y el 11,4 %, dependiendo de las condiciones climáticas. No obstante, los autores subrayan que se trata de una investigación exploratoria, realizada con una muestra limitada, y que estos beneficios todavía deben comprobarse en edificios reales.

Modificar la percepción térmica sin cambiar el color aparente de la luz

Investigaciones anteriores ya habían demostrado que la iluminación de colores, especialmente azul y rojo, puede influir en la percepción térmica. Sin embargo, utilizar luz intensamente coloreada no resulta práctico en entornos cotidianos como oficinas, aulas o viviendas, donde puede generar distracciones visuales y dificultar el desarrollo de determinadas actividades.

Para superar esta limitación, los investigadores exploraron una estrategia diferente: modificar la distribución espectral de la luz blanca manteniendo una apariencia visual prácticamente idéntica.

La investigación se basa en el fenómeno del metamerismo, por el que dos fuentes luminosas con composiciones espectrales diferentes pueden producir una misma percepción de color. De esta forma, es posible variar la presencia relativa de determinadas longitudes de onda sin que el usuario aprecie una diferencia visible en la tonalidad de la luz.

«La novedad de este estudio es que utilizamos luz blanca que parece idéntica al ojo humano, pero tiene una composición espectral diferente», explica Julian Wang, profesor de Ingeniería Arquitectónica de Penn State e investigador principal del estudio. Este planteamiento permitió analizar si las respuestas térmicas dependían de las características espectrales de la iluminación y no simplemente de la percepción visual del color.

Para comprobarlo, el equipo realizó un experimento con diez participantes, cinco mujeres y cinco hombres de entre 18 y 35 años, en una cámara climática situada en el campus University Park de Penn State.

Los participantes ocuparon un espacio que simulaba un puesto de trabajo de oficina, mientras la temperatura del aire aumentaba o disminuía progresivamente a partir de un valor inicial próximo a los 24,4 °C.

Durante las diferentes sesiones experimentales, fueron expuestos a dos condiciones de iluminación blanca visualmente equivalentes, pero con distintas distribuciones espectrales: una enriquecida en longitudes de onda cortas, correspondientes a la región azul, y otra con mayor presencia de longitudes de onda largas, asociadas al rojo.

A lo largo de las pruebas, los investigadores registraron las sensaciones térmicas de los participantes, sus valoraciones de confort y sus respuestas ante los cambios de temperatura.

Los resultados mostraron que, bajo iluminación blanca enriquecida en azul, los participantes podían tolerar temperaturas del aire aproximadamente 0,7 °C superiores antes de sentir la necesidad de modificar las condiciones térmicas. Por el contrario, la iluminación enriquecida en rojo produjo un efecto opuesto, favoreciendo una percepción de mayor calidez.

Estos resultados sugiere, por tanto, que la distribución espectral de la luz puede influir en el confort térmico incluso cuando las diferencias de color no son perceptibles para los ocupantes.

Nuevas posibilidades para integrar iluminación y climatización

Aunque las diferencias observadas fueron relativamente pequeñas, los investigadores consideran que podrían tener implicaciones relevantes para la eficiencia energética de los edificios.

Los sistemas de climatización representan una parte importante del consumo energético de oficinas, viviendas y otros espacios interiores. Por ello, ampliar ligeramente los márgenes de temperatura aceptables para los ocupantes podría permitir ajustes en las consignas de calefacción y refrigeración y reducir la demanda energética acumulada.

Es por ello, que la posibilidad de modificar la percepción térmica mediante iluminación blanca espectralmente ajustable abre una línea de investigación para desarrollar estrategias de control que integren iluminación y climatización.

No obstante, los autores advierten de que se trata de un estudio exploratorio realizado con una muestra reducida, por lo que todavía es necesario determinar si los efectos observados se reproducen en grupos de población más amplios y diversos.

El equipo prevé ampliar los ensayos a participantes de diferentes edades y características, así como investigar la interacción de la iluminación con otros factores ambientales, como el sonido, las vistas al exterior o los patrones visuales.

También pretende evaluar estas estrategias bajo condiciones de frío y calor más extremas y comprobar su funcionamiento en edificios reales, donde las condiciones de iluminación y climatización son más variables que en una cámara experimental.

«Esto es solo uno de nuestros puntos de partida. Nuestro objetivo a largo plazo es expandir las interacciones multidominio de las personas, y si tiene éxito, este enfoque podría mejorar la comodidad y el rendimiento humano al tiempo que reduce el uso de energía en edificios, desde hogares y oficinas hasta hábitats espaciales», concluye Wang.