Iluminacion Natural

 

¡La universidad de todos!

Tema: ILU ILUMIA MIACIO CION N NAT NATURA URALL Docente: Juan Candia Carpio

Escuela Profesional  ARQUITECTURA

Periodo académico: académico: 2019 2019 - 1 Semestre: 1 B Unidad: I

 

    L     A     R     U     T     A     N     N      O      C     I     A     I     M     U     L     I

 

Una iluminación natural brinda una variedad única y atrae a sus habitantes. un interior que parece sombrío será considerado insatisfactorio por sus usuarios

 

El ingreso adecuado de iluminación natural a un edificio es calve para producir interiores que sean cómodos, y que den placer a sus ocupantes

 

El ingreso adecuado de iluminación natural a un edificio es calve para producir interiores que sean cómodos, y que den placer a sus ocupantes

 

Es clave para este propósito diseñar dimensionar y ubicar ventanas adecuadamente

 

Para brindar visuales hacia exteriores, mejorar la apariencia general de los interiores y para la iluminación adecuada para tareas visuales

 

Como se mide la iluminación natural de un espacio?

 

El factor de luz diurna promedio es usado como la medida de iluminación natural para interiores y es la cantidad de luz natural disponible en el medio ambiente que ingresa aun espacio cerrado

 

Se debe garantizar que los espacios interiores estén iluminados naturalmente en el día, para lograr esto el factor luz diurna promedio debe ser de al menos 2%

 

Si el factor de luz diurna promedio en un espacio es de al menos de 5% no se necesitaría iluminación eléctrica durante el día

 

Si el factor de luz diurna promedio en un espacio es de entre 2% y 5% iluminación eléctrica suplementaria suele ser necesario

 

Cálculo del Factor de Luz de Día ) Directo (FLDd

 

= Equivale al área Ag transparente de cada ventana excluyendo marcos

 

= El valor teta equivale al ángulo de cielo visible

 

CONTROL DE DESLUMBRAMIENTO SEGÚN EL ANGULO DE INCIDENCIA

 

cantidad de luz T que atraviesa el =

vidrio

 

El valor tipo para vidrio claro simple es de 85% a 90% aprox.

 

A= Equivale a las áreas totales de la superficies de cada habitación, como paredes techo y piso

 

R= es la reflectancia promedio de las superficies de la habitación

 

valor de 0.5 para habitaciones con superficies claras

 

y 0.3 para habitaciones comunes

 

De acuerdo a la norma los espacios principales de una vivienda Deben cumplir con los siguientes valores de luz diurna

 

Según estudios realizados por SPACE las personas que trabajan con luz natural

 

un 20% son mas eficientes y cometen un 15% menos de errores

 

y cometen un 15% menos de errores

 

Ejemplo de aplicación: La iluminancia interior de un ambiente dependerá de múltiples factores como el tamaño de la ventana y la posición respecto al punto a calcular, la capacidad reflectante de la superficie que lo rodea, calidad c alidad de vidrio, mantenimiento, entre otros factores

 

Ejemplo de aplicación: El objetivo es calcular el nivel de iluminación que llega al punto “P”, producto de las ventanas, se encuentra en la zona climática 2. Reflej Reflejancia ancia de Muros 0.5, Piso 0.20, techo 0.7, factor de mantenimiento mante nimiento bueno = 0.8, La carpintería ocupa 10% del Vano y tiene 2% de obstruccione obstru cciones, s, Trasmi Trasmitanci tanciaa 0.85.

 

Ejemplo de aplicación: Para ello se ubica el punto donde estimamos que es el lugar más desfavorable, es decir con menor ingreso de luz del aula.

 

Ejemplo de aplicación: Este punto por ningún motivo podrá tener un nivel de iluminación 30% por debajo del valor recomendable, recordemos que el valor se incrementará rápidamente conforme avance el día, estimándose esta recuperación antes de las 10 a.m.

 

Datos Generales: Aula de: 6.00 m x 8.00 m x 2.80 m y el punto “P” se encuentra a 4.00 m de la ventana 1 y a 2.00 m. de la ventana 2 Ventana 1: Ancho 5.50 m Alf. 0.80 m Altura 2.00 m.

Ventana 2: Ancho 4.50 m Alf. Alf. 2.20 m Altura Altura 0.60 m

 

Esquema del problema:

 

CALCULO DE LA VENTA 1

L=

5. 50

M = L/D

1 .3 7 5

h= D=

2. 10 4. 00

T = H/D  R=

0 .5 2 5 0 .8 8 5



FLDd =

2.548%

 

Restar parte del Muro L=

5 .5 0

M = L /D

1 .3 7 5

h=

0.10

T = H/D

0.025



D=

4 .0 0

R=



0 .9 9 9 7

 

FLDd = FLDd FLD d (CCU)

V1 =

φ =

0.007% 2.541%

14.56°

FLDd FLD d (CCNU)

V1 =

1.633%

 

CALCULO DE LA VENTA 2

L=

4 .5 0

M = L/D

2 .2 5

h= D=

2 .1 0 2 .0 0

T = H/D  R=

1 .0 5 0 .69 0



FLDd =

7.386%

 

parte del Muro Restar parte L=

4 .5 0

M = L /D

2 .2 5

h=

1 .5 0

T = H/D

0 .7 5

2 .0 0

R=

D=

 

0 .8 0 0 0

 

FLDd = FLDd FLD d (CCU)

V1 =

φ =

4.800% 2.585%

41.63°

FLDd FLD d (CCNU)

V1

2.582%

 

Calculo de áreas : AREA ARE A VENTANA

13 13.7 .70 0

AREA AR EA PIS PISO O

48 48.00 .00

AV/AP =

29% CRI

Mantenimiento Trasmitancia Obstrucciones

1.19%

0.80 0.85% 2%

Carpinteria

10%

 

Cálculo del Factor de Reducción (FR) FR = Mantenimiento x Transmitancia Transmitancia x Obstrucciones x Carpintería Donde: El coeficiente de Mantenimiento se puede asumir como 0.8. El coeficiente de Transmitancia dependerá del tipo de vidrio que se utilice. El coeficiente de Obstrucciones dependerá del porcentaje de elementos opacos que posea la ventana. El coeficiente de Carpintería dependerá del porcentaje de marco que

posea la ventana.  

Cálculo del Factor de Reducción (FR) FR = Mantenimiento x Transmitancia x Obstrucciones x Carpintería

Fac Factor tor de Redu Reduccion ccion 0.8x0.85x0.98x0.90

0.60

FR

0.60

 

FLDd (CCU)

5.126%

FLDd (CCNU)

4.215%

 

ZONA BIOCLIMATICA 2

FLDc% =(FLDd + CRI) x FR Iluminancia exterior de la Zona 6,000 luxes

FLDc (CC (CCU)% U)%

3.7896

 

Luxes:

227.287

Porcentaje respecto al valor rec recomen omendado dado 76% Dentro del limite permitido

 

Estrategias de transmisión de la luz natural La transmisión de la luz natural está influenciada por las características de las aberturas tales como su posición, su dimensión, su forma y el material de transmisión utilizado en ellas.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Principio: Transmitir consiste en favorecer la penetración de la luz al interior del local, a través de los elementos arquitectónicos, la geometría y las estrategias de iluminación.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Principio: El principal elemento arquitectónico transmisor de la luz es la ventana. Ésta permite iluminar, ventilar naturalmente y obtener ganancias solares.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Principio: De hecho, las condiciones de luz natural y el confort térmico están, a menudo en conflicto entre sí: cuanto mayor es el área de ventanas mayor es la cantidad de luz natural, pero también mayores es la pérdida y ganancias de calor, a menos que se introduzcan otros elementos para contrarrestar estos efectos.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana

Las aberturas en las fachadas son la componente más utilizada para transmitir la luz natural en edificios.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana El tamaño, forma y material que la conforman son elementos esenciales para la cuantificación y calificación de penetración de la luz en el edificio. Por lo general, la iluminación natural puede ser:

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana

•

Unilateral, cuando el local tiene aberturas en una de sus paredes.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana

•

Bilaterales, cuando tiene aberturas

sobre dos de sus

paredes.

La combinación de la iluminación cenital y lateral resulta excelente en cuanto a la distribución y uniformidad de la luz.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana

•

Multilateral, cuando la sala tiene aberturas en tres de sus

paredes. Se consigue una iluminación mayormente uniforme en el espacio.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana

Existe una regla básica que limita la profundidad de la luz natural a 1,5 veces la altura de la ventana en relación al suelo.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana Esta profundidad puede ser incrementada al incorporar en la ventana una repisa de luz (light shelf ), pudiendo extenderse la penetración de la luz a 2 veces la altura de la ventana.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana En edificios donde las ventanas están restringidas a una pared se recomienda aumentar el porcentaje de ventanas para lograr una mayor profundidad de la luz.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana La Tabla presenta datos que recomiendan el porcentaje de ventana mínimos en relación a la profundidad de una habitación con

iluminación lateral en una sola pared.  

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana En el caso de la iluminación unilateral se puede elevar el aporte de luz por medio de diferentes estrategias tales como elevar el techo en el perímetro o inclinando el cielo hacia la pared interior logrando así que la luz tenga reflexiones

adicionales a través del cielo del espacio. espacio.  

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana  Ampliar el ancho de la ventana de pared a pared: los muros adyacentes reciben una mayor cantidad de luz y actúan como fuente de luz indirecta, lográndose una mayor penetración de

la luz natural.  

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana Ganar luz y vista creando una ventana en el muro divisoria: incrementa la luz día en el espacio entre un 50% a 60% más.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana  Alinear la ventana a cualquier  muro divisorio: ayudará a maximizar la luz contribuyendo a obtener una iluminación más uniforme.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Proporción de la ventana Elevar el cielo junto a la ventana hacia el perímetro: permite una mayor penetración de la luz.

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Características de los cristales La radiación solar incide sobre un vidrio, una parte es reflejada hacia el exterior, exterior, otra es transmitida hacia el interior y la restante es absorbida por la masa del vidrio

 

Estrategias de transmisión de la luz natural Características de los cristales Para la transmisión de la luz natural a través de los vidrios debemos considerar en su elección dos factores:

•

Transmisión luminosa (TL): coeficiente que expresa el porcentaje de luz

natural que deja pasar el cristal. A mayor coeficiente mayor cantidad de luz

pasa a través del cristal.  

Estrategias de transmisión de la luz natural Características de los cristales Para la transmisión de la luz natural a través de los vidrios debemos considerar en su elección dos factores: • Factor solar (FS): energía térmica total que pasa a través del

acristalamiento por consecuencia de la radiación solar, por 

unidad de radiación incidente. Mientras su valor es menor  tendremos menos ganancias solares.  

Estrategias de transmisión de la luz natural Características de los cristales La importancia de estos dos factores radica en que a menudo se requiere que un cristal permita la máxima transmisión de luz con una baja transmisión de calor radiante solar; es decir decir,, que el vidrio tenga una alta transmisión luminosa con el mínimo de factor solar  posible. En la Tabla siguiente se observa algunos valores de referencia de los diferentes tipos de cristales.

 

Estrategias de transmisión de latipos luz natural Valores más típicos para diferentes de vidrios.

 

Objetivo El objetivo es maximizar la transmitancia de la luz (TL) mientras se mantiene un bajo coeficiente de factor solar y conducción térmica (U).

 

Diagrama energético de diferentes tipos de vidrios.

 

Diagrama energético de diferentes tipos de vidrios.

 

Diseño de ventana En el diseño de una ventana es importante tomar en cuenta el tipo de marco que dará forma a la estructura de la ventana. Por lo general los marcos reducen el área de superficie vidriada y pueden alterar la visión al exterior, y como consecuencia pueden disminuir la cantidad de luz recibida en el interior del recinto.

 

Diseño de ventana

En el caso de considerar un marco fijo, dicha estructura es delgada lo que permite un mejor aprovechamiento de la luz. Sin embargo, si se requieren ventanas que se abran para satisfacer las necesidades de ventilación, se deberán cuidar la modulación y el material que se elija.

 

Diseño de ventana

Variaciones del porcentaje de área vidrio con diferentes marcos.

 

Diseño de ventana

Variaciones del porcentaje de área vidrio con diferentes marcos.

 

Estrategias de distribución de la luz natural La repartición de la luz representa un factor clave cla ve para asegurar  una buena calidad de iluminación. Una distribución armónica de la luz en el interior de un edificio puede ser promovida a través de diferentes factores tales como: los elementos de distribución de luz, la repartición de las aberturas, las características de las superficies interiores y finalmente la organización del espacio interior i nterior..

 

Estrategias de distribución de la luz natural

Distribuir la luz natural consiste en dirigir  y transportar los rayos luminosos de manera de crear  una buena repartición de la luz al interior de un recinto.

 

Estrategias de distribución de la luz natural Elementos de distribución de la luz La luz natural en un recinto puede entrar de manera directa o indirecta. La luz directa presenta el inconveniente de generar posibles riesgos de deslumbramiento y su repartición luminosa en el espacio es muy

irregular debido a la dinámica propia de la luz lu z natural  

Estrategias de distribución de la luz natural Elementos de distribución de la luz En el caso de la luz indirecta su distribución luminosa es más homogénea ya que se utilizan las reflexiones de los rayos luminosos sobre una o más superficies. Este tipo de iluminación genera una protección contra el

deslumbramiento y frecuentemente repartición luminosa muy uniforme

una

 

Estrategias de distribución de la luz natural Elementos de distribución de la luz En la di dist stri ribu bució ción n in inte teri rior  or  de un edificio es importante considerar  zonas de distribución luminosa que permitan repartir la luz natural hacia otros lugares del edificio. Existen elementos arquitectónicos que pueden ser incorporados desde el inicio del proyecto, algunos de

ellos se describen a continuación continuación::  

Estrategias de distribución de la luz natural Repisas de luz Para

intentar

ocasionados

delimitar

por una

los

problemas

ma l a

distribución

luminosa en un espacio podemos emplear  ciertos elementos arquitectónicos que favorecen la penetración y distribución de la

luz tales como como:: las repisas o estantes de luz luz..  

Estrategias de distribución de la luz natural Repisas de luz Las repisas son elementos generalmente colocadas horizontalmente en la ventana por  encima del nivel de los ojos, las cuales se dividen en una sección superior y otra inferior . Estas permiten aumentar la iluminación en el fondo del recinto

 

Estrategias de distribución de la luz natural Función de las Repisas de luz Reflejar  la luz que incide sobre ella hacia la superficie del techo interior  logrando una mayor  penetración de la luz y una distribución más uniforme. Al mismo tiempo protegen las zonas inferiores próximas

a

la

ventana

contra

la

radiación

solar

directa

proporcionando sombra en verano verano..

 

Estrategias de distribución de la luz natural Función de las Repisas de luz

Repisa de luz exterior monolítica;

Repisa de luz con una estructura tipo celosía;

 

Estrategias de distribución de la luz natural En zonas de alta densidad urbana.

Repisa de luz más parte superior de lacelosías ventanaen y la cortina interior en la parte inferior de la misma.

 

Estrategias de distribución de la luz natural Forma de la ventana La forma de las ventanas influye en la repartición luminosa. En el caso de una ventana continua la distribución de la luz será de manera homogénea en el espacio. En el caso de disminuir el tamaño de la ventana y tener más de dos ventanas la iluminación se vuelve

menos uniforme creándose zonas de contraste entre ellas  

Estrategias de distribución de la luz natural Forma de la ventana

 

Estrategias de distribución de la luz natural Características de las superficies interiores

La característica de las superficies in inte terriores, su material, color  y textura, influyen directamente en la reflexión y distribución de la luz.

 

Estrategias de distribución de la luz natural Características de las superficies interiores La capacidad de reflejar la luz se mide por el coeficiente de reflexión basado en una escala de 0 al 100, donde 0 corresponde a la luz totalmente absorbida (color  negro) y es 100 cuando la totalidad

de la luz es reflejada (color  (color blanco) blanco)..  

Estrategias de distribución de la luz natural Características de las superficies interiores

La textura influye directamente en el grado de dispersión de la luz.

 

Reflexión especular  Permite ver la imagen exacta de la fuente.

Los espejos pueden caracterizarse mediante su coeficiente de reflexión especular 

 

Reflexión difusa: Permite difundir la luz de manera homogénea, más uniforme.

Las superficies mate, tales como pinturas mate pueden ser descritas mediante su coeficiente

de reflexión difusa  

Reflexión difusora o dispersa:

Se tiene las superficies de baja y de alta dispersión Las superficies de baja dispersión reflejan la luz de un modo más suave que los espejos; las superficies de alta dispersión permiten poco control de la reflexión de la

luz pero pueden proporcionar protección contra el deslumbramiento  

Tabla de Valores reflectancias de superficies interiores.

 

Recomendaciones No utilizar grandes áreas de color  oscuro: impiden la penetración No utilizar grandes áreas de color  oscuro: impiden la penetración

de luz natural y causan

de luz natural y causan

deslumbramiento cuando se ve

deslumbramiento cuando se ve  junto a superficies brillante.

 junto a superficies brillante. Cielo : > 70% Muros : 50 - 70%

Pisos : 20 - 40 40% % Muebles : 25 - 45 45% %  

Criterios generales de iluminación. En el ejemplo anterior, se aprecia un buen porcentaje de área de ventana respecto al área de piso, siendo la distribución resultante buena. Las construcciones de un piso tienen ventajas desde el punto de vista lumínico, ya que permiten aprovechar de iluminación cenital, así como la facilidad de de acceso a discapacitados. En los casos de dos

niveles o más, se podrían utilizar conductos de sol y repisas.