Comunicación presentada al V Congreso Edificios Inteligentes
Autor
- Albert López Crespo, Arquitecto, Somfy
Resumen
La luz juega un papel vital en nuestra vida. Ilumina nuestro entorno, levanta nuestro ánimo, aporta energía adicional e incluso equilibra nuestro organismo biológico. La luz natural es fundamental en nuestro hogar y lugar de trabajo. La tendencia en el diseño de edificios es crear espacios sostenibles que aportan calidad de vida con la optimización de los recursos. Las personas prefieren trabajar en espacios iluminados con luz natural con vistas al exterior para mantenerse en contacto con el entorno. La luz natural es una fuente de iluminación totalmente gratuita, pero también tiene sus desventajas debido a que la radicación solar aumenta la temperatura interior reduciendo los niveles de confort, además de producir los reflejos no deseados en las pantallas de ordenador e incrementar el deslumbramiento por excesiva radicación. La innovación de la fachada dinámica es recuperar la luz natural dentro de los edificios con un sistema sencillo de control solar automático. Fachada dinámica que permita en función de las necesidades internas del edificio y las condiciones meteorológicas conseguir la óptima luz natural y temperatura interior. La óptima luz natural en todos los espacios es el “mejor antibiótico” que podemos administrar a un paciente. Luz Natural 4.0. (Figura 1).
Palabras clave
Luz Natural, Fachada Dinámica, Control, Solar, Automático, Salud, Sostenibilidad
Beneficios
En verano, el edificio está inundado de luz y de calor generados por la incidencia excesiva de la radiación solar en el interior del edificio. La consecuencia es el notable aumento de la temperatura interior entre 6 y 9ºC respecto de una estancia en sombra con control solar automático. No sólo durante los meses de verano hay un aumento de las temperaturas, también empieza ya en primavera y se alarga durante parte del otoño. Para mantener el edificio en unas condiciones óptimas de luz natural y temperatura, pero evitando la radiación necesitamos un control solar automático mediante protecciones solares (lamas, persianas, toldos, cortinas, etc.) que actúen como un filtro dinámico para conseguir la luz natural óptima y reducir la radiación solar para bajar la temperatura interior. Controlando y gestionando las lamas o toldos verticales se controla la radiación solar dejando sólo pasar la luz natural que necesitamos. La iluminación artificial sólo será necesaria cuando la luz natural ya no sea suficiente. También el sistema de climatización se regulará manteniendo los niveles óptimos de temperatura entre 21ºC y 26ºC.
Las Fachadas Dinámicas aprovechan la luz natural tanto como sea posible además de incrementar las vistas al exterior, pero preservando la intimidad de los espacios interiores. Esta relación exterior-interior ha de ser flexible en función de las necesidades del usuario. Las condiciones fuera del edificio son completamente variables ya que dependen del tiempo meteorológico con diferentes niveles de luz y temperatura exterior, época del año y el ángulo de incidencia del sol. Por ese motivo la Fachada Dinámica se comunica continuamente con el exterior mediante sensores y controles para dar una respuesta inmediata que mejoran el confort visual y térmico de los usuarios, de esta forma también se mejora notablemente el ahorro energético del edificio reduciendo las emisiones de CO2 respetando el medioambiente.
La solución de la fachada dinámica es una innovación en la fachada tradicional incorporando un control solar automático que mejora (Figura 2):
- Control Lumínico. Optimizar la luz natural minimizando el uso de luz artificial
- Control Térmico. Mantener la temperatura entre 21ºC (invierno) y 26ºC (verano)
- Ventilación Natural. Permitir la eliminación de olores molestos
El sistema de gestión Control solar automático tiene un valor añadido en:
- Potenciar y optimizar la luz natural, reduciendo el consumo de luz artificial y aumentando la vida útil de las lámparas
- Reducción del consumo de Climatización (Aire Acondicionado y Calefacción)
- Mejorar el confort térmico- visual del usuario
- Evitar los deslumbramientos y fatigas visuales por contrastes de intensidad lumínica
- Reducción de la emisión de CO2 y respetuoso con el medioambiente
- Integrar el sistema Control solar automático de la fachada dentro del sistema de control del edificio donde también estarán la iluminación y la climatización
- Control individual por cada ventana o en zona
- Aumentar la productividad en los espacios interiores como oficinas, escuelas, hospitales, etc.
Quejas y 3 soluciones
Temperatura interior muy elevada debida a una alta radiación solar
Incidencia: A través del vidrio de fachada la radiación solar entra produciendo el efecto invernadero. En el interior del edificio se eleva la temperatura por encima de los 30ºC sin un control solar exterior automático en el vidrio de fachada. Este efecto provoca un consumo alto de climatización (especialmente aire acondicionado o refrigeración) con picos de consumo energéticos durante las 5 o 6 horas del día que la fachada está expuesta a la radiación solar. Los edificios deberían mantenerse con una temperatura constante de entre 21 y 26ºC que coincide con el Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios (RITE).
Solución: El control solar automático mediante un toldo vertical enrollable o una lama horizontal orientable y replegable evita la entrada de radiación solar en el interior del edificio. El calor queda fuera del edificio evitando el calentamiento interior de las salas. Un edificio cuesta 3 veces más energéticamente enfriarlo que calentarlo. Además, el sistema es flexible y permite tener un control global (desde la sala de mantenimiento) o también local a través del personal sanitario que puede decidir puntualmente cuando la protección solar está bajada y subida por unas condiciones especiales (Figura 3).
Deslumbramiento debido a la alta incidencia de radiación solar en las pantallas y zonas de trabajo
Incidencia: La fuerte incidencia de radiación solar no permite el trabajo confortable con los ordenadores y equipos edificioarios, además de ser incómodo para los usuarios por los contrastes de iluminación en el interior de las salas y habitaciones. Los ojos del observador no perciben la luz que incide sobre una superficie sino la luz que está reflejada en su dirección, cuya medida es conocida con el nombre de luminancia. El nivel de iluminación no es suficiente para asegurar el confort visual de una tarea. Es preciso además mantener un equilibrio entre la luminancia del objeto y las correspondientes a las diferentes superficies incluidas dentro del campo visual. Debería evitarse por:
- Las luminancias demasiadas elevadas producen deslumbramientos
- Los contrastes de luminancia demasiado altos causarán fatiga debido a la readaptación constante de los ojos
Solución: Es tan importante tener luz natural como evitar la incidencia de radiación solar si no es necesaria en el interior del edificio. Para poder evaluar este factor es importante conocer la regla de distribución confort visual 1-3-10 recogida en la UNE-EN 12462 (figura 4). Es la proporción de luz que hay que tener en las 3 partes fundamentales del interior:
- Mesa de trabajo Proporción 1. Ejemplo 500 luxes
- Zona de trabajo (Ambiental) Proporción 3. Ejemplo 1.500 luxes
- Plano de Ventana (Fachada) Proporción 10. Ejemplo 5.000 luxes
Efecto cueva: se bajan las persianas debido a la alta radiación solar, entonces hay que encender la luz artificial, aunque sea de día
Incidencia: Si hay una fuerte incidencia de radiación solar con una persiana enrollable puede evitar la entrada de radiación solar, pero produce con el efecto cueva. Es decir, aunque sean las 16h, 17h o 18h, y aún es de día en el exterior dentro deberemos encender la iluminación artificial debido a la ausencia de luz natural. Las persianas tradicionales impiden tanto la entrada de radiación solar como de luz natural.
Solución: Control solar automático mediante un toldo vertical enrollable con guía lateral permite la visión a través del tejido técnico microperforado. Además, también evita la entrada de radiación solar en un 95-90% el interior del edificio. Por lo tanto, conseguimos las ventajas de la luz natural y vistas evitando la radiación solar.
Objetivos
El sistema Control solar automático es capaz de controlar individualmente cada una de las protecciones
- El lugar de trabajo equilibrado: Equilibrio de Luz también tiene un efecto positivo en cómo la gente siente en su edificio debido a la luz natural que es tan importante para la calidad del espacio y la salud. La luz natural ayuda a los ritmos naturales del organismo y aumenta la sensación general de bienestar. Y cuando se sienten mejor, trabajan mejor. Maximización de la luz natural, con sus cambiantes patrones sutiles de la luz, mantiene a la gente en sintonía con el mundo fuera de las paredes del edificio.
- La creación de espacios sugerentes: Equilibrio de luz natural y artificial también puede mejorar su imagen corporativa. Crear y contribuir con la iluminación a mejorar el ambiente de oficina contribuirá a mejorar la opinión interna y externa de su empresa. Actualmente ya hay un ranking de edificios o empresas donde la gente le gusta trabajar y atención al cliente por la calidad del espacio interior en los edificios en el futuro.
- Conviértete en un edificio más verde: La luz natural ayuda a cumplir con los objetivos de la legislación y de sostenibilidad, no sólo en términos de consumo de energía y las emisiones, sino también porque el confort lumínico y térmico es una parte explícita de los programas de certificación como LEED y BREEAM. La fachada dinámica contribuye en 19 de los 80 puntos de la certificación LEED. Calificación energética con el objetivo de la letra A. Desde 2014 para los edificios terciarios u oficinas ya hay un mínimo obligatorio de letra B.
- Reducir su huella de carbono: La reducción de la cantidad de energía que utiliza su edificio tiene también otras ventajas. También puede conseguir que las facturas de energía sean más pequeñas, menores emisiones de CO2 y una huella de carbono más verde. La luz natural hace más verde su construcción utilizando una energía mucho más eficiente. La fachada dinámica reduce sus emisiones de carbono y respeta el medio ambiente como valor añadido del edificio entre usuarios, personal sanitario y gerencia.
- Los sistemas de control solar automático comparados con los sistemas manuales pueden conseguir mucho más ahorro en electricidad y climatización. Los sistemas manuales raramente son accionados por las personas, menos de dos veces por semana según un estudio de la ESTIA STUDY 2014. Los sistemas manuales pierden potencial de ahorro y confort, algo que un sistema automático puede gestionar, automatizar y controlar de forma sencilla e intuitiva.
- Espacios confortables: Conseguir espacios con una temperatura de confort constante e iluminación sin contrastes. Espacios con una privacidad e intimidad necesaria (Figura 5).
- Sinergias e integración del control solar automático con otros sistemas como la gestión de la iluminación y climatización para conseguir un coste óptimo en las soluciones de ahorro energético con propuesta conjunta para el edificio. El control solar automático puede ser una parte vital de un edificio sostenible debido a que es una solución innovadora para dar respuesta a las necesidades en el diseño de los nuevos edificios.
- La vista hacia el exterior y la luz natural en un edificio son importantes y positivos factores de satisfacción, como son la productividad, mejorar la visión y concentración, reducir el absentismo laboral, aumentar la productividad de un 4,5 a 15%. Reducir el absentismo y errores en 1%.
Conclusiones
Las soluciones innovadoras que implantemos en un Edificio han de dar respuesta a una serie de necesidades mejorando las prestaciones de los Edificios. La fachada es el primer control energético del edificio que mejora el confort lumínico y térmico de los usuarios al incrementar la iluminación natural reduciendo el consumo de luz artificial y climatización. Con el control solar reducimos el consumo de energía en el edificio y respeto por el medio ambiente contribuyendo a la reducción de las emisiones de CO2 para conseguir edificios de Consumo Casi Nulo. Las 2 instalaciones que consumen más energía son la climatización y la iluminación. Ambas instalaciones representan el 75% del consumo total de energía de un edificio. Los edificios a fecha de hoy tienen un consumo de energía de 300 kWh/m2 y la Unión Europea nos ha marcado como objetivo en 2020 de 50kWh/m2. El control solar exterior dinámico también respeta la arquitectura de la fachada ya que es invisible cuando no es necesaria y además de ser flexible a los posibles cambios de uso del edificio en el futuro.
La solución innovadora como el control solar exterior dinámico aporta un valor añadido a los edificios cuando forman parte del día a día en su trabajo, facilitando su labor y mejorando la atención a los usuarios.