Iluminación natural diseñada a través de la arquitectura: análisis lumínico y térmico en base climática de estrategias arquitectónicas de iluminación natural.

Abstract

El diseño de las condiciones de iluminación natural sigue siendo hoy en día una tarea complicada debido a la gran cantidad de variables que intervienen en las mismas, que, además, dependen de las decisiones de diseño del proyecto arquitectónico, sobre el que también intervienen otros muchos factores para llegar a la definición formal y material definitiva. La iluminación natural de un edificio viene determinada, de forma resumida, por las características de sus espacios y de sus huecos, así como por las condiciones que rodean al edificio y por el empleo de elementos de protección solar. Estos determinantes afectan, también, a la cantidad de radiación solar que entra en los espacios, e influyen en las condiciones térmicas. Durante el siglo XX, principalmente, la práctica arquitectónica y el desarrollo científico de la disciplina de la Iluminación Natural han seguido rumbos paralelos y desligados, salvo ocasiones puntuales. Esta situación ha desembocado en la ruptura entre la Arquitectura y la Luz Natural. Se han definido y estandarizado las unidades de medida y se han desarrollado los indicadores, los modelos y métodos de cálculo de iluminación natural, pero éstos apenas tienen presencia en el proceso de creación del proyecto arquitectónico. En el panorama actual, al menos en España, los arquitectos desconocen cómo se calculan las condiciones de iluminación natural de los espacios que están proyectando, los indicadores que expresan los niveles de iluminación obtenidos y su significado. La luz natural no se considera en el proyecto arquitectónico y se diseñan los edificios sin tener en cuenta cómo sus decisiones afectan al ambiente lumínico interior, porque, entre otras cosas, se desconoce su impacto. Esta falta de información lleva a que la creación de edificios bien iluminados naturalmente sea más un arte que una ciencia, se confía más en las intuiciones y en las experiencias previas que en el estudio de medidas e indicadores objetivos y científicos de las condiciones de iluminación natural y soleamiento de los espacios interiores. A esta situación hay que sumarle la cada vez mayor presión para alcanzar unos objetivos relativos a la emisión de gases de efecto invernadero, que se traducen en unas mayores exigencias para reducir el consumo energético de los edificios, limitando, entre otros, la demanda energética de los mismos. Frente a la ausencia de legislación en torno a la iluminación natural, el cumplimiento de un número cada vez mayor de normativas de edificación, traslada la consideración de la luz natural a un plano marginal. La situación actual sobre la eficiencia energética de los edificios ha dado lugar a que no se consideren las decisiones de proyecto bajo el prisma de las condiciones de iluminación natural, sino que suelen considerarse para conocer y controlar su incidencia en las condiciones térmicas. Si bien es cierto que la iluminación natural puede reducir el consumo energético de iluminación eléctrica, también puede dar lugar situaciones de sobrecalentamiento de los espacios provocando un aumento del consumo energético en refrigeración. Por otro lado, cabe destacar que en el ámbito de la edificación, el impacto de la radiación solar global sobre las condiciones interiores se estudia disgregando o separando su componente térmica y su componente lumínica, brillando por su ausencia la consideración integral del efecto de la radiación solar. Para poder evaluar y considerar la influencia de la luz natural sobre los edificios deben considerarse también sus efectos térmicos. La radiación solar directa, entra en un espacio a través de sus huecos o elementos semitransparentes, y se conoce como ganancia solar térmica. Pero esta misma radiación solar directa, en el ámbito de la iluminación natural, se conoce como soleamiento. En este sentido, la insolación integra ambos aspectos, térmico y lumínico, del efecto de la radiación solar directa en un espacio.

Daylighting design today continues to pose major difficulties due to the high number of variables involved. The solutions adopted are also dependent on architectural design decisions regarding final forms and materials which are in turn affected by numerous other factors. Essentially, the amount of daylight in a building depends on the nature of its spaces and openings, its surrounding environment and its use of elements providing protection against direct sunlight. These same key factors also affect the amount of solar radiation entering the building‘s spaces and the resulting thermal conditions. During the course of the 20th century, architectural practice and the science of daylighting largely evolved in parallel and, with only rare exceptions, progressed quite separately. This led to a schism between Architecture and Daylighting: units of measurement were standardized and metrics, models and calculation methods for daylight were developed but these played hardly any role in the process of architectural creation. Today, at least in Spain, architects are generally unfamiliar with how daylight conditions are calculated for the spaces they design, and do not fully understand the metrics that quantify and express the light levels obtained. Daylight is neglected in architectural planning and buildings are designed without taking into account how the decisions taken affect the interior light environment, partly because architects are simply unaware of their impact. Such a lack of information has made the creation of well-daylit buildings more of an art than a science, with architects relying more on intuition and previous experience than on the study of objective, scientific measurements and metrics of daylight and sunlight in interior spaces. The situation is aggravated by ever-increasing pressure to meet greenhouse gas emission objectives, a consideration that has generated greater demands to reduce energy consumption in buildings – in part by cutting down on the energy needed by the buildings themselves. In the absence of detailed legislation regarding natural light, the need to comply with an ever-growing number of building regulations has pushed daylighting considerations into the background. Because of the importance currently attached to energy efficiency in buildings, architects tend to show more interest in daylight as a means of regulating thermal conditions than as a source of natural illumination. But although exploiting daylight can help reduce electric lighting costs, it can also contribute to overheating, resulting in higher energy consumption in cooling. It should also be pointed out that when the impact of global solar radiation on interior environments is studied in building construction, its heat and light components are invariably considered quite separately: integral analysis of the effects of solar radiation is conspicuous by its absence. Any evaluation of how daylight can impact a building should also take into account its thermal effects. Direct solar radiation entering a space through windows or semi-transparent elements is known as solar heat gain. But in daylighting design, that same radiation is known as insolation. Insolation therefore encompasses both the thermal and lighting-related aspects of the direct solar radiation entering a space.