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Esquivias Fernández, Paula M (2017). Iluminación Natural diseñada a través de la Arquitectura
Autor: Esquivias Fernández, Paula M
Título: Iluminación Natural diseñada a través de la Arquitectura. Análisis lumínico y térmico en base climática de estrategias arquitectónicas de iluminación natural.
Director: Jaime Navarro Casas
Codirector: David Moreno Rangel
Fecha de lectura: Septiembre, 2017
Resumen
La luz natural es uno de los parámetros más relevantes en la definición de las condiciones ambientales de los espacios de los edificios. A través de la Historia de la Arquitectura se pueden encontrar una gran cantidad de ejemplos de edificios singulares donde la luz natural cualifica el espacio interior. Hasta la expansión y popularización de la iluminación artificial, la iluminación interior venía determinada por las condiciones de las técnicas constructivas de la envolvente, las condiciones climáticas de la localización del edificio y del entorno en el que se insertaba. Tras la normalización del uso de la iluminación artificial, la iluminación natural, así como sus técnicas, han pasado a un muy segundo lugar en la creación de nuevos edificios.
El desarrollo de la ciencia de la construcción conllevó el desarrollo de los algoritmos de cálculo para garantizar unas determinadas condiciones de resistencia de las estructuras, aislamiento térmico, condiciones acústicas, desarrollo y cálculo de las instalaciones de los edificios, etc. Esta inquietud por obtener un mayor conocimiento científico de los diferentes elementos implicados en la vida útil del edificio también se vió reflejada en el ámbito del acondicionamiento lumínico. Se comenzó a cuantificar la cantidad de luz que entraba en una habitación basado en el concepto de Factor de Iluminación Natural y se formularon diferentes expresiones matemáticas que reflejasen la distribución luminosa de diferentes tipos de cielo. El desarrollo de las métricas de iluminación natural basadas en el clima, llevado a cabo por C. Reinhart y J. Mardaljevic en el año 2000, permitió conocer los valores de iluminancia global en cada punto del plano de trabajo en cada momento para un determinado rango temporal.
Por otro lado, tras la crisis energética de 1973 y la conciencia del cambio climático se han desarrollado diversas estrategias, directivas, protocolos y acuerdos para reducir el consumo energético y las emisiones de CO2 a la atmósfera, incluyendo a los edificios en su ámbito de aplicación. La radiación solar, de gran incidencia en el acondicionamiento térmico y lumínico, habitualmente se trata separadamente según el análisis –térmico o lumínico- que se realice, siendo escasos los estudios que integren ambos componentes.
Esta tesis hace un recorrido por aquellos componentes que intervienen en las condiciones de iluminación natural de los espacios, analiza su incidencia lumínica y térmica en base horaria y los caracteriza como un medio para conocer la radiación solar visible e infrarroja que entra en un espacio a través de sus huecos, así como su distribución en el plano de trabajo.
Abstract
Daylight is one of the most relevant parameters involving the interior environmental conditions of the spaces of a building. Throughout the History of the Architecture there are a lot of examples of singular buildings where daylight qualifies the interior space. Untill the expansion and popularization of artificial lighting, the interior lighting environment was determined by daylighting conditions, conditioned by the construction techniques of the envelope, the local climatic conditions and the surrounded environment were the building is placed. After the normalization of the use of artificial lighting, daylighting and its techniques were relegated to a very second place during the design stage of new buildings.
The development of building science led to the development of calculation algorithms to guarantee certain minimum requirements about structures resistance, thermal insulation, acoustic insulation, development and calculation of building’s facilities, etc. This concern to have better scientific knowledge of the different elements involved in the durability of the building also was reflected in the field of luminous conditioning. In this context, the amount of light entering into a room began to be quantified, some concepts like Daylight Factor were developed and the luminous distribution of the sky vault for different sky conditions were mathematically formulated. The development of the Climate-based Daylight Modeling, and its metrics, carried out by C. Reinhart and J. Mardaljevic in 2000 allowed us to know hourly (or sub-hourly) values of global illuminances at each point of the workplane for a specific annual time range.
On the other hand, after the 1973 oil crisis and the climate change awareness some strategies, directives, protocols and agreements have been developed to decrease the energy consumption and the CO2 emissions to the atmosphere, including buildings’ energy consumption. These strategies, in buildings, are based on the heating, cooling, and lighting energy consumption reduction and the incorporation of renewable energy sources for the production of domestic hot water and power. The Solar radiation with such an enormous impact in thermal and luminous conditioning is usually treated separately depending on the analysis –thermal or luminous –that is intended. Studies integrating both components seem to be scarce.
This thesis goes over those components involved in daylighting conditions of an architectural space, analyzes their hourly luminous and thermal impact and characterizes them as a means to know the visible and infrared solar radiation entering into a space through its openings, and their distribution on the workplane.
