principios de diseno bioclimatico iluminacion natural

7/23/2019 Principios de Diseno Bioclimatico Iluminacion Natural

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Promueve: Con el apoyo de:

PRINCIPIOS DE DISEO BIOCLIMTICO: ILUMINACIN NATURAL

DESCRIPCIN

La iluminacin natural se basa en el uso de la fraccin visible de la radiacin solar(longitudes de onda entre 380 y 760 nm) para iluminar los espacios interiores de unedificio.

Uno de los aspectos arquitectnicos que menos se tiene en cuenta en los diseosbioclimticos es la iluminacin natural. Sin embargo, este tipo de iluminacinpresenta una serie de ventajas como son el ahorro energtico (reduccin en elalumbrado artificial) y mejora de la calidad y confort del ambiente luminoso interior.

CARACTERISTICAS Y APLICACIONES

La luz natural que incide dentro de los espacios interiores es funcin de:

o Nivel de iluminacin exterior

o Caractersticas formales, dimensionales y pticas de los elementos delentorno a efectos de obstculos y reflexiones.

o

Orientacin en la que se encuentre la fachada, ya que la cantidad, calidad yuniformidad de la luz depende de sta:

Orientacin sur: mayor ganancia solar en cantidad y periodo de tiempo,

produciendo ambientes ms luminosos. Existe posibilidad de deslumbramientopor lo que se recomienda la inclusin de filtros solares.

Orientacin este y oeste: deslumbramiento directo debido al bajo ngulo deinclinacin solar en ambas orientaciones.

Orientacin norte: no hay problemas de deslumbramientos; es la orientacinms adecuada a efectos de tareas de alta calidad visual como bibliotecas ycentros de trabajo.

o Tamao de los huecos y espesor de los muros

o

Tipos de acristalamiento y elementos de control solar

o Posicin relativa de los huecos respecto al espacio a iluminar

o Forma y dimensiones del espacio a ser iluminado

o Color de las superficies del espacio interior y, en consecuencia, absortividad yreflectividad. Los acabados claros, de alta reflectividad, resultan adecuados aefectos de iluminacin, siempre que no se produzcan deslumbramientos.

Los componentes arquitectnicos involucrados en la iluminacin natural puedenagruparse en tres familias:

Documento procedente de ATECOS, http://www.atecos.es


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a)

Componentes de conduccin de la luz

Componentes que llevan la luz natural del exterior al interior del edificio ydistribuyen directa o indirectamente la luz:

Galeras acristaladas: espacios cubiertos de la periferia del edificio,abiertos totalmente al paso de la luz exterior pero separados por uncerramiento acristalado. Permiten el paso de luz hacia zonas internas alas que estn conectadas mediante componentes de paso.

Porches: son espacios ocupables intermedios que iluminan las zonasinteriores comunicadas con el porche con componentes de paso.Proporcionan un nivel de luz bajo y poco contrastado al interior, yprotegen del sol directo y de la lluvia.

Invernaderos: permiten la entrada de mucha radiacin directa y difusa a

travs del cerramiento y hacia el espacio interior comunicado con elinvernadero por componentes de paso.

Patios: son espacios con condiciones lumnicas similares a las del exterioro en cualquier caso intermedias entre las condiciones interiores y lasexteriores, de forma que permiten una cierta iluminacin natural, ascomo la ventilacin en las zonas interiores del edificio que estnconectadas al patio mediante componentes de paso. Los acabados concolores claros mejoran su accin lumnica.

Atrios: espacios de la zona interior del volumen de un edificio que estnen contacto con el ambiente lumnico exterior por alguna de sussuperficies envolventes, y estn separados del mismo por un cerramiento

acristalado. Permiten cierto acceso de luz natural a otros espaciossubsidiarios conectados con el atrio mediante otros componentes de paso.Son muy utilizados en climas fros y sobre todo en edificios pblicos.Siempre que sea posible debern disponer de elementos de control de laradiacin para evitar sobrecalentamientos. Los acabados superficialesinteriores de colores claros mejoran la distribucin de la luz y, por lotanto, la cantidad de luz natural que llega a los espacios que iluminan(Figura 1 y 2).

Figura 1.Vista exterior del atrio deLloyds of London (Fuente:

www.lloyds.com)Figura 2.Vista interior del atrio de Lloyds

of London (Fuente: www.lloyds.com)

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Conductos de luz o iluminacin: son conductos que captan parte de la luznatural que incide en la parte superior del edificio y la conducen haciaestancias internas, normalmente carentes de aberturas al exterior.Proporcionan normalmente luz difusa y tambin pueden facilitar laventilacin a zonas internas, siempre que no estn muy alejadas de laperiferia.

Conductos solares: canales cuya boca est orientada hacia el sol ydiseada para captar la radiacin directa recibida con diversos ngulos,funcionan provocando mltiples reflexiones especulares en el interior deun conducto dirigido hacia el local a iluminar. Sirven para iluminar localesde grandes dimensiones, stanos o semistanos (Figura 3).

Figura 3.Conductos solares (Neila, 2004)

b)

Componentes de paso de la luz

Elementos constructivos que conectan dos ambientes luminosos permitiendo elpaso de la luz de uno a otro. Estos componentes se definen por suscaractersticas geomtricas (tamao, ubicacin en el cerramiento y formageomtrica de la abertura), y por la composicin de los elementos que losforman que controlan y regulan las acciones lumnicas, visuales y de paso deaire.

Se dividen en tres grupos segn la direccin de incidencia de la luz en losespacios habitables:

i. Componentes de paso laterales: la luz penetra por un plano vertical enel espacio que se quiere iluminar.

Ventanas y ventanales: permiten la entrada lateral de la luz y de laradiacin solar directa, la visin y la ventilacin natural. Incrementanmucho el nivel lumnico del local junto a la ventana. Puedenincorporarse a ellas todo tipo de elementos de control.

Balcones: favorecen la penetracin lateral de la luz natural y del soldirecto, la visin del exterior, el paso de de personas y la ventilacin.Crean un alto nivel lumnico junto al balcn. Tambin pueden



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incorporar diversos elementos de control para regular la entrada deluz.

Muros cortina

Muros y forjados traslcidos: orientados a sur, difunden la radiacinsolar antes de que acceda al interior.

ii.

Componentes cenitales: la luz llega preferentemente desde arriba alinterior. Se sitan en cerramientos horizontales de la cubierta o delinterior de los edificios

Lucernarios y claraboyas: estos sistemas de iluminacin permitenalumbrar zonas profundas del edificio, incluso varias plantas msdebajo de la cubierta.

Los lucernarios son elevaciones sobre el plano de la cubierta de un

espacio, con aberturas verticales o inclinadas en uno de los laterales.Permiten la entrada de la luz y protegen o redirigen la radiacin solardirecta hacia el espacio inferior. Pueden permitir la ventilacin naturalsin visin exterior y crean niveles altos de iluminacin en el ambienteinterior, con luz normalmente difusa (Figura 4).

Figura 4.Lucernarios (Neila, 2004)

Las claraboyas son aberturas situadas en la cubierta de un espaciohabitable, que permiten la iluminacin cenital de las zonas que estnbajo las mismas. En algunos casos son practicables y por tanto,permiten la ventilacin del espacio inferior. Pueden incorporar unagran variedad de elementos de control.

Cubierta monitor: sector de la cubierta que se levanta dejandoaberturas laterales por donde penetra la luz. Incrementa el nivellumnico y permite la ventilacin si las aberturas tienen elementos decerramiento practicables.

iii.

Componentes de paso globales: no hay direccin que predomine y por lotanto el acceso de luz a los espacios interiores es global.

Los componentes de paso de luz globales son los formados por una partedel mismo cerramiento de un volumen edificado que, compuesto por unasuperficie de material transparente o translcido, rodea total oparcialmente un ambiente y permite la entrada global de la luz natural.



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Permiten la entrada generaliza de la luz y crean un alto nivel interioruniforme, parecido a las condiciones exteriores. Sin embargo, puedenprovocar problemas de exceso de radiacin en climas clidos,especialmente en verano, por ello es aconsejable complementarlos conelementos de control de la radiacin.

c)

Elementos de control de la luz

Dispositivos que controlan la direccin e intensidad del paso de la luz natural atravs de los componentes de paso. Adems de su comportamiento lumnico,estos elementos de control pueden actuar en otras funciones ambientales delos componentes de paso, como pueden ser la ventilacin, la posibilidad devisin controlada, la proteccin trmica de espacios interiores o la seguridaddel edificio.

Vidrios Carpinteras

Pantallas flexibles

Toldos

Cortinas

Pantallas rgidas

Reflectores: pantallas situadas para reflejar los rayos solares procedentesde orientaciones determinadas.

Parteluces horizontales y verticales: dirigen la luz hacia un puntoprofundo del techo.

Parasoles horizontales, verticales y paralelos

Filtros solares

Celosas: de muchas formas y materiales posibles.

Lamas: eliminan la zona luminosa prxima a la fachada.

Tratamientos superficiales del vidrio

Obstrucciones solares

Persianas: se puede encontrar un amplio abanico de posibles formas ymateriales.

Contraventanas

VENTAJAS E INCONVENIENTES

VENTAJAS

Estrategia pasiva de ahorro energtico en la edificacin: permite elaprovechamiento de los recursos ambientales exteriores para cubrir unanecesidad energtica bsica, limitando el consumo energtico de fuentes no

renovables. Ahorro energtico debido a la reduccin en el alumbrado artificial.



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La calidad de la luz natural es la ms adecuada para el ojo humano. Mejora de lacalidad y confort del ambiente luminoso interior. La iluminacin natural es lamejor manera de iluminar los espacios habitados por su excelente calidad de luz,por la cantidad de energa luminosa que se puede disponer, y por suspropiedades direccionales o moldeadoras del espacio interior.

INCONVENIENTES

La iluminacin natural est sujeta a grandes variaciones de disponibilidad, unasveces por exceso y otras por defecto (periodos nocturnos).

La falta de control total de la iluminacin natural puede provocar un descontrolen el exceso de energa trmica que genera. Sin embargo, la luz natural generatan solo entre el 50 y el 20% del calor que genera una lmpara, reduciendosignificativamente las necesidades de refrigeracin.

Prdidas y ganancias de calor a travs de los huecos acristalados.

DISEO, CONSTRUCCIN Y/O APLICACIN

La satisfaccin de las necesidades de iluminacin de un edificio debe ser tenida encuenta a la hora de plantear un diseo energticamente eficiente minimizando, porun lado, el consumo de energa de las fuentes artificiales de luz y, por otro lado,obteniendo el mximo provecho de la iluminacin natural durante el da.

El aprovechamiento del mayor nmero de horas de luz natural es el punto de partidadel diseo del edificio, siendo los tres criterios esenciales los siguientes:

i.

Ahorro de energa: alcanzar un nivel de iluminacin suficiente en cualquierade los planos de trabajo o actividad.

Huecos de mayores dimensiones con proporciones adecuadas parapermitir una distribucin ms uniforme de la luz.

Huecos situados en los cerramientos con radiacin solar ms elevada,teniendo en cuenta el sobrecalentamiento que se pueda producir enverano.

Proporcin, posicin y forma de los huecos.

ii. Mejora de la eficiencia laboral: evitar reflejos que puedan provocardeslumbramiento y dificultar las tareas.

El bienestar visual se alcanza cuando se tiene:

Nivel de iluminacin adecuado

Ausencia de deslumbramiento

Reproduccin cromtica correcta



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iii.

Funcin psicolgica: relacionar el ambiente interior con el exterior paraapreciar el transcurrir de las horas del da, la variacin de tiempoatmosfrico, etc.

Para calcular la iluminacin natural es necesario conocer la distribucin uniforme dela iluminancia en la bveda celeste y la uniformidad del cielo una vez nublado. Paraesto se deben realizar una serie de clculos numricos determinando los siguientesfactores:

o

Iluminancia en el interior y el exterior (lux)

o Factor de Iluminacin Natural (FIN)

o

Eficacia luminosa, que relaciona la iluminancia y la irradiancia de una fuente.

Existen diferentes sistemas de clculo de la iluminacin natural en espacios

interiores: analticos (mtodo lmen, mtodo del factor luz de da o FIN, simulacininformtica) o grficos (diagrama de Waldram, diagrama de granos de pimienta,mtodo BRS). En Neila (2004) y Martn Monroy (2006, Manual de Iluminacin) seexplican algunos mtodos de clculo para dichos parmetros y se puede consultartablas con los niveles de iluminancia requeridos segn los usos del edificio.

Las alternativas de diseo para la iluminacin natural pueden ser muy numerosas, asque lo mejor sera conocer de antemano los resultados de diferentes soluciones dediseo para comparar sus prestaciones y resultados sobre edificios concretos. Paraello, se puede consultar la pgina web Daylight Design Variations Book que es unaherramienta para disear huecos de luz natural, y muestra un gran nmero de huecosde iluminacin y su impacto en el espacio de un local.

EJEMPLOS DE APLICACIN

La pgina web Daylight Design Variations Book, comentada anteriormente, tambinse acompaa de una amplia fototeca comentada, con aplicaciones en el mundo realde cada uno de los diferentes modelos de huecos de iluminacin analizados.

REFERENCIAS TCNICAS

Diepens, J., F. Bakker y L. Zonneveldt (2000) Daylight Design Variations Book. TNO-TUE Centre for Building Research: http://sts.bwk.tue.nl/daylight/varbook/index.htm

Ibez, M., J.R. Rosell y J.I. Rosell (2004) Tecnologa solar. Coleccin de Energasrenovables. Mundi-Prensa Libros. 545 pp.

Martn Monroy, M. (2006) Calidad Ambiental en la Edificacin para Las Palmas deGran Canaria. Islas Canarias. Manuales de Diseo ICARO (Manual de Iluminacin)(http://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/icaro/Inicio.htm).

Neila, F.J. (2004) Arquitectura bioclimtica en un entorno sostenible. EditorialMunilla-Lera, Madrid. 443 pp.

Serra, R. y H. Coch (1995)Arquitectura y energa natural. Edicions UPC, Universitat

Politcnica de Catalunya. 395 pp.

http://sts.bwk.tue.nl/daylight/varbook/index.htmhttp://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/icaro/Inicio.htmhttp://editorial.cda.ulpgc.es/ftp/icaro/Inicio.htmhttp://sts.bwk.tue.nl/daylight/varbook/index.htm

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