La luz natural es reconocida cada vez más como un factor clave en la calidad ambiental de los edificios, ya que tiene importantes efectos en el confort y la productividad, la regulación de los ciclos circadianos, e incluso en la reducción del riesgo de miopía. Sin embargo, su uso excesivo puede producir, directa o indirectamente, problemas como el deslumbramiento, el contraste excesivo y el disconfort térmico.
El módulo Iluminación ha sido pensado para ayudarte a diseñar edificios que aprovechen al máximo la luz natural, pero evitando los problemas asociados a su uso excesivo. Incluye métodos de análisis estáticos y puntuales, como el Factor de Luz Diurna, pero también métodos de cálculo dinámicos anuales basados en datos climáticos reales, que nos permiten calcular indicadores como la Autonomía Espacial de luz Diurna (sDA), la Exposición Solar Anual (ASE) y la Iluminancia Útil de Luz Diurna (UDI).
El uso de este módulo, más allá de generar gráficas atractivas, nos permite optimizar las variables de diseño que mayor impacto tienen en la calidad lumínica de nuestros edificios. Entre esas variables se encuentran las siguientes:
- Las características geométricas, como la forma, la orientación, la distribución y proporción del acristalamiento, y la distribución espacial.
- El tipo de acristalamiento, por ejemplo si es claro, reflectante, absorbente, bajo emisivo o espectral selectivo.
- El uso de dispositivos de sombreado, como aleros y laterales, lamas, partesoles, e incluso vegetación.
- Las propiedades superficiales de los materiales expuestos, sobre todo aquellas relacionadas con la absorción y reflexión de la luz.
Cabe destacar que el módulo Iluminación también te permite justificar la obtención de créditos asociados al aprovechamiento de la luz natural en sistemas de certificación como LEED, BREEAM y Green Star.
Ejemplos de uso del módulo Iluminación
En esta sección te mostraremos algunos ejemplos de aplicación del módulo Iluminación de DesignBuilder. Es solo una pequeña muestra, pero te permitirá tener una idea más clara de lo que puedes hacer con él.
El primer ejemplo ilustra el uso del módulo Iluminación para mejorar el desempeño lumínico de una vivienda de dos plantas, principalmente estudiando variaciones relacionadas con el tamaño de las ventanas y la configuración de los dispositivos de sombreado.
A la izquierda tenemos los resultados del modelo original, proveniente de un análisis de optimización previo. Podemos ver que el valor de cumplimiento de Autonomía Espacial de Luz Diurna (sDA) es de 60.11%, mientras que el valor de cumplimiento de Exposición Solar Anual (ASE) es de 38.64%.
A la derecha tenemos los resultados del modelo mejorado final. En este caso el valor de cumplimiento de Autonomía Espacial de Luz Diurna (sDA) sube a 77.50%, mientras que el valor de cumplimiento de Exposición Solar Anual (ASE) sube a 46.02%. Esto significa que el modelo mejorado tiene mejores niveles de iluminación natural y a la vez tiene menos riesgo de deslumbramiento y sobrecalentamiento por el ingreso de radiación solar.
Este ejemplo ilustra el uso del módulo Iluminación para evaluar como la forma general de un edificio, en este caso de oficinas, afecta el potencial de aprovechamiento de la luz natural. Se trata de 4 edificios casi con la misma superficie útil, pero varía el número de plantas y la relación de aspecto de estas (en el nombre de cada modelo el primer número indica la altura, el segundo el largo y el tercero el ancho).
Las gráficas de abajo muestran los resultados de distribución espacial de luz diurna (sDA) e iluminancia útil de luz diurna (UDI) de una planta típica de cada modelo. Se observa claramente que el factor que más afecta el aprovechamiento de la luz natural es la profundidad del espacio de oficinas abiertas (que a su vez está determinada por la relación de aspecto). El modelo 12x36x09, que tiene la mayor relación de aspecto y la menor profundidad en el espacio de oficinas, es el que ofrece el mejor desempeño.
Nota: En el análisis se asume que siempre la fachada correspondiente al espacio de oficinas abiertas está orientada al sur, y que la proporción muro-acristalamiento (WWR) es del 45%.
El tercer ejemplo ilustra el uso del módulo Iluminación, junto con el de Simulación, para optimizar el desempeño de un edificio considerando dos aspectos fundamentales de manera simultánea: el potencial de aprovechamiento de la luz natural y la eficiencia energética. Se trata de un enfoque crucial, ya que cuando se busca maximizar el uso de la luz natural también se incrementan las demandas energéticas. Se trata entonces de lograr una solución bien balanceada, algo que solo es posible con programas como DesignBuilder.
En la parte izquierda de la gráfica podemos ver los resultados de los análisis de iluminación, mientras que a la derecha tenemos los consumos energéticos asociados a la iluminación, la calefacción y la refrigeración. Desde el punto de vista exclusivamente lumínico, la última solución es la mejor. Sin embargo, la solución resaltada ofrece un buen desempeño lumínico y a la vez el mejor desempeño energético.
Nota: Las gráficas fueron procesadas en Excel, mientras que la composición para poder comparar desempeño lumínico y energático se llevó a cabo con un editor gráfico.
Entre las características más importantes del módulo Iluminación de DesignBuilder se encuentran las siguientes:
- Informes de elegibilidad para obtener créditos por luz diurna de LEED v4 BD+C (Opciones 1 and 2), BREEAM HEA 01 y Green Star IEQ4.
- La autonomía espacial de luz diurna (sDA), la exposición solar anual (ASE) y la iluminancia útil de luz diurna (UDI), incluyendo los informes correspondientes, se calculan con el motor de cálculo de Radiance.
- Los resultados de iluminancia, factor de luz diurna y uniformidad, incluyendo los informes correspondientes, se calculan mediante el motor de Radiance.
- El motor de cálculo de Radiance ya viene incluido en DesignBuilder, no se requiere instalarlo por separado.
- Integración completa en el proceso de trabajo con DesignBuilder, por lo que no suele ser necesario ingresar datos adicionales después de desarrollar los modelos de simulación energética. Parámetros como la geometría del edificio, la distribución de zonas, la reflectancia de las superficies y la transmisión de luz visible del acristalamiento también son considerados por este módulo.
- El modelador 3D de DesignBuilder incluye el espesor de los cerramientos y la carpintería de las ventanas. Esto brinda mayor confiabilidad a los resultados obtenidos con el módulo Iluminación, ya que el uso de superficies 2D puede causar errores significativos en los cálculos de luz diurna.
- Los cálculos se pueden desarrollar considerando diversos tipos de cielo, incluyendo el cielo nublado CIE que generalmente se exige para determinar los factores de luz diurna.
- Es posible considerar elementos externos e internos de obstrucción solar y de redirección de luz, incluyendo repisas de reflexión lumínica, mediante bloques de componentes o montajes creados en el nivel bloque o edificio.
- Si han sido incluidos en el modelo, los marcos y divisores de las ventanas son considerados en los cálculos.
- Es posible incluir márgenes alrededor de cada zona para cumplir con los requerimientos de CIBSE.
- La malla de puntos de cálculo se puede modificar a partir de dimensiones máximas y mínimas, lo que permite cubrir de manera adecuada y confiable zonas con formas complejas y de cualquier tamaño.
- Las opciones de cálculo predeterminadas ofrecen resultados precisos y confiables, pero los usuarios avanzados pueden acceder a parámetros más detallados de Radiance para ampliar el control sobre los procesos de simulación.
Nota: Para calcular directamente la reducción de las cargas y consumos energéticos asociados a la iluminación artificial es necesario emplear el módulo Simulación. Este, que usa el motor de cálculo de EnergyPlus, permite modelar el control de la iluminación artificial mediante sensores que miden la disponibilidad de luz natural.
