Sistemas de control de la iluminación natural en espacios docentes: optimización y ahorro energético lumínico mediante métricas dinámicas

SISTEMAS DE CONTROL DE LA ILUMINACIÓN NATURAL EN ESPACIOS DOCENTES: OPTIMIZACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO LUMÍNICO MEDIANTE MÉTRICAS DINÁMICAS. TRABAJO FINAL DE GRADO. GRUPO K AUTORA: MARÍA YANES SÁNCHEZ TUTOR: IGNACIO J. ACOSTA GARCÍA SEVILLA 24 JUNIO 2018 1 2 ÍNDICE ABSTRACT UNIDAD A 1. ESTADO DE LA CUESTIÓN 1.1 Conocimiento de la importancia de la luz natural en todo lo que rodea al ser humano 1.1.1 Influencia de la luz natural en el ser humano 1.1.2 Ritmos circadianos 1.1.3 Influencia de la luz natural en ámbitos de estudio 1.2 Ahorro energético y económico 1.3 Conceptos previos 1.3.1 Métrica estática 1.3.1.1 Daylightfactor 1.3.2 Métricas dinámicas 1.3.2.1 Autonomía de luz de día (DA) 1.3.2.2 Autonomía de luz día espacial (sDA) 1.3.2.3 Autonomía de luz continuada cDA 1.3.3 Exposición anual de luz solar (ASE) 1.4 Sistemas de control 1.5 Normativa 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivos generales. 2.2 Objetivos específicos. 3 UNIDAD B 3. METODOLOGÍA. 3.1 Definición caso de estudio 3.1 Definición aula tipo 3.2 Definición valores de cálculo 3.3 Definición de las variables 3.3.1 Definición variables pasivas -. Orientación - . Tamaño del elemento captador -. Entorno y obstrucciones 3.3.2 Definición variables activas -. Sistema de control todo/nada -. Sistema de control por línea -. Sistema de control individual 3.4 Herramienta de cálculo y definición de la métrica de cálculo. UNIDAD C 4. RESULTADOS 5. CONCLUSIONES 6. BIBLIOGRAFÍA 4 5 RESUMEN SISTEMAS DE CONTROL DE LA ILUMINACIÓN NATURAL EN ESPACIOS DOCENTES: OPTIMIZACIÓN Y AHORRO ENERGÉTICO LUMÍNICO MEDIANTE MÉTRICAS DINÁMICAS. Desde hace unas décadas el concepto de luz natural ha ocupado numerosos estudios en una gran variedad de campos, mostrándose en ellos la cantidad de beneficios que se puede obtener de ésta. En el campo de la arquitectura no ha sido diferente, pues realmente es un concepto que se aplica en todas las variantes. Es por ello que este TFG se centrará en la realización de un estudio que tendrá por objeto conocer el aprovechamiento de la luz natural en el interior de un espacio en función de algunas variables, tanto pasivas (diseño de la ventana o geometría de la arquitectura) como activas (sistemas de control), para de este modo encontrar la manera de optimizarla en espacios docentes. Como resultado será posible cuantificar el beneficio económico obtenido a través del ahorro energético que se produzca. Finalmente el estudio se realizará de forma concreta en un aula universitaria, teniendo en cuenta las variables pasivas: huecos, orientación, entorno; y la variable activa a través de una instalación lumínica regulable que se adapte a las diferentes necesidades de los usuarios. Se recurrirá al software de Climate Studio, avalado por Solemmma de la Universidad de Harvard. ABSTRACT DAYLIGHTING CONTROL SYSTEMS IN EDUCATIONAL SPACES: OPTIMIZATION AND LIGHTING ENERGY SAVINGS THROUGH DYNAMIC METRICS. For some decades now, the concept of natural light has been the subject of numerous studies in a wide variety of fields, showing the many benefits that can be obtained from it. In the field of architecture has not been different, as it is a concept that applies in all variants. That is why this TFG will focus on conducting a study that will aim to know the use of natural light inside a space depending on some variables both passive (window design or geometry of the architecture) and active (control systems), thus finding ways to optimize it in educational spaces. As a result it will be possible to quantify the economic benefit obtained through energy savings. Finally, the study will be carried out concretely in a university classroom, taking into account the passive variables: openings, orientation, environment; and the active variable through a dimmable lighting installation that adapts to the different needs of users. The Climate Studio software, endorsed by Solemmma of Harvard University, will be used. 6 UNIDAD A 7 ESTADO DE LA CUESTIÓN «La arquitectura solo se considera completa con la intervención del ser humano que la experimenta» Tadao Ando La cita anteriormente mencionada pertenece a un gran arquitecto que ha tenido una importante repercusión en lo que significa la arquitectura actualmente. Guarda mucha relación con la intención de este TFG, pues se propone realizar un estudio usando la tecnología con la que hoy tenemos la posibilidad de contar, con la finalidad de optimizar y asegurar el adecuado uso de nuestras instalaciones a través del aprovechamiento de la luz natural, teniendo siempre muy presente para quién se construye la arquitectura y sus espacios, es decir, las personas. Es por ello, y para acentuar la importancia de la luz natural, que el primer punto que se analizará, es la influencia de la luz natural en el ser humano. 1.1.1 INFLUENCIA DE LA LUZ NATURAL EN EL SER HUMANO. Desde el comienzo de la historia de la humanidad, el ser humano ha realizado sus actividades durante los periodos diurnos mientras que, el descanso se realizaba en el periodo nocturno con la ausencia de luz. Aunque actualmente esto ha cambiado de forma radical debido al descubrimiento de la luz artificial, ya que nos ha permitido realizar cualquier actividad durante la noche sin ningún tipo de inconveniente, pero la realidad es que nuestros cuerpos se regulan a través de la luz natural y estamos “programados” para funcionar durante los periodos diurnos. Asimismo desde hace siglos la luz natural ha sido un campo muy investigado, y actualmente hay muchos estudios que demuestran la gran influencia que tiene en el ser humano, tanto a nivel fisiológico como psicológico como anteriormente se comentaba. Además la luz natural afecta a la mayoría de los procesos aportando muchos beneficios, aunque como también es sabido, en exceso puede tener efectos negativos. Un estudio publicado en el National Institutes of Health (NIH) destaca que la falta de luz natural puede ocasionar cansancio, estrés, dolor de cabeza, periodos de insomnio… Por lo que podemos asegurar que la luz natural está directamente relacionada con la calidad de nuestra salud. Se pueden agrupar los efectos de la luz en el cuerpo en tres grupos: - Control del reloj biológico, efectos sobre el sueño - Cura de enfermedades y estado de ánimo. - Influencia sobre la actividad de personas. 8 1.1.2 RITMO CIRCADIANO Los ritmos circadianos afectan en gran medida a los cambios de nuestro organismo, además existen en todos los seres: humanos, animales, plantas y organismos. Los ritmos circadianos son los cambios que se producen en nuestro cuerpo en un ciclo de 24 horas. Estos cambios responden principalmente a la presencia ó ausencia de luz y se encargan de la liberación de hormonas, hábitos alimentarios y digestión, además de la temperatura corporal. ¿Cómo funcionan? Pues como se ha comentado los ritmos circadianos dependen fundamentalmente de la luz, es por ello que van cambiando a lo largo del día, ya que como también se comentaba anteriormente se encargan de la segregación de hormonas, en este caso concretamente, la melatonina, que es la principal hormona encargada del control del sueño. (1) Fig.- Fases de los ritmos circadianos; Fuente y maquetación propia. En la primera fase, con la salida del sol, comienza el proceso de “activación del cuerpo” esto por lo tanto conlleva una interrupción en la segregación de la melatonina para comenzar a segregar la testosterona y comenzando la activación de nuestro organismo. En la segunda fase, se presenta el momento de mayor aptitud de nuestro cuerpo, es cuando “más despierto se está” y por lo tanto es el momento donde mejor rendimiento tenemos. Coincide con los momentos de máxima luz del día. En la tercera fase, con la caída del sol, la luz obtiene tonos más cálidos que avisan al cuerpo para la “preparación para el sueño”. Es por ello que en estar horas suelen mostrarse estados de relajación ya que se comienza a generar melatonina de nuevo, además se alcanza la máxima temperatura corporal y presión sanguínea. En la cuarta y última fase, con la ausencia de luz, el cuerpo está preparado para conciliar el sueño debido a que ha estado segregando melatonina durante horas. 15 Caso 3. % DA día nublado. (10) Fig.- Esquema explicativo Daylight Autonomy. Día nublado. Maquetación y fuente propia. Caso 4. % DA día lluvioso. (11) Fig.- Esquema explicativo Daylight Autonomy. Día lluvioso. Maquetación y fuente propia. Como podemos observar a través de estos esquemas, el tipo de cielo y la cantidad de luz que este puede aportar a nuestros espacios influye directamente al valor DA% obtenido, a mayor cantidad de luz solar menor será la necesidad de un aporte de luz artificial. 16 1.3.2.2 AUTONOMÍA DE LUZ DÍA ESPACIAL (sDA) Este parámetro es complementario al DA, pero se define como el tanto por ciento de una superficie que supera los 300 luxes de iluminancia durante el 50% del tiempo de ocupación estipulado para un espacio determinado. Debido a que como se explicará posteriormente según normativa para espacios docentes universitarios el umbral establecido para el adecuado uso queda fijado en 300 luxes, este será un parámetro muy útil en el desarrollo de los cálculos, ya que nos permitirá de una forma muy visual y sencilla entender el comportamiento de la luz natural en ese plano de trabajo. (12) Fig.- Esquema explicativo autonomía de luz día espacial. Maquetación y fuente propia. 17 1.3.2.3 CONTINUOUS DAYLIGHT AUTONOMY (cDA) Este parámetro hace alusión a la luz aprovechable y es de gran interés entre otras razones por su gran relación con los sistemas de control y el adecuado uso de estos. Cuando obtenemos los resultados DA, como se explicaba anteriormente, estamos recibiendo que tanto por ciento de tiempo en función del umbral de establecido se llega a valores los mínimos suficientes únicamente con luz natural, pero qué ocurre cuando estamos por debajo. El DA nos daría directamente valor cero, mientras que el Continuous Daylight Autonomy proporciona información acerca de cuanta luz es aún aprovechable. Esto es muy favorable en los sistemas de control, ya que a través de este parámetro sabemos que cantidad exacta de luz hay que aportar. Es decir, las luminarias a través de esta información no se encenderán todas al mismo tiempo, si no que irán de forma progresiva o regulándose en función de las necesidades y el aporte de iluminación natural. Es decir, si uno de los puntos establecidos para el estudio nos da un DA de 150 lux pero se solicitan 300 lux, por lo tanto durante todo ese periodo de tiempo, las luminarias deben estar encendidas, sin embargo el Continuous Daylight Autonomy, nos dirá que durante ese periodo de tiempo, la luz eléctrica debe aportar 150 lux ya que los 150 restantes son aportados por la luz natural. Esto también es muy importante porque está directamente relacionado con el consumo energético total de nuestro sistema, ya que, en instalaciones regulables, a menor necesidad de aporte lumínico menor consumo. Por lo tanto, las emisiones finales de CO2 disminuirían. (13) Fig.- Esquema explicativo continuos daylight autonomy. Fuente y maquetación. Ignacio J. Acosta García. 18 1.3.3 ANUAL SOLAR EXPOSURE (ASE) Como se comentaba al principio de este TFG, una exposición a la luz solar en exceso puede tener efectos negativos a nivel fisiológico y psicológico en las personas, por ello y que una exposición prolongada también afecta de forma negativa en el diseño de muchas instalaciones que al realizar el posterior estudio, la exposición solar será otro de los parámetros a tener en cuenta. El Anual Solar Exposure se define como el % de una superficie que supera 1000 luxes en 250 horas al año, es decir mide el área del espacio donde se produce mayoritariamente la incidencia solar. Asimismo según normativa, en aquellos espacio donde el ASE supere el 10% será necesario tomar medidas de protección, estas medidas de protección se podrán asociar a los sistemas de control a través de sensores, que según los valores que tomen, determinarán el funcionamiento de estos sistemas. Los sistemas de control de protección solar, suelen ser sistemas de lamas móviles que se dispondrán de forma horizontal o vertical según la orientación. (14) Fig.- Esquema explicativo exposición anual de luz solar. Maquetación y fuente propia. 19 1.4 SISTEMAS DE CONTROL En estos últimos siglos la tecnología ha dado pasos agigantados con lo que a avances se refiere, y la arquitectura no ha quedado atrás a través de la incorporación de estos en todos sus procesos constructivos. Desde los primeros descubrimientos como pudo ser el acero que marcó un antes y un después en lo que a la construcción se refiere hasta la creación de nuevos softwares de trabajo que permiten la automatización y facilitación de muchos procesos a día de hoy. Actualmente existe un gran vínculo entre la arquitectura y la tecnología, ya que se diseña cada vez más enfocada a este campo produciendo mejores resultados y permitiendo grandes avances. Dentro de todos estos campos que abarca la tecnología dentro de la arquitectura, destaca la automatización de mucho de los procesos que incluyen el funcionamiento de las construcciones tales como, sistemas de control de la iluminación, sistemas de control de seguridad, sistemas de control en elementos de protección, sistemas de control de ventilación y climatización… Todos estos sistemas son de gran relevancia ya que permiten automatizar y realizar cambios instantáneos para la mejora del confort, salubridad y requerimientos de un edificio. Es de todos estos procesos donde nace el nuevo concepto de “edificio inteligente” que consiste en dotar a un edificio de sistemas automatizados y autorregulados que permite la optimización de eficiencia convirtiéndolo en uno más sostenible y amable con el medio que ocupa, además estos edificios son capaces de recabar información a través de los sensores que permitirán al software hacer procesos predictivos. Los sistemas de control de la iluminación tienen gran relevancia respecto a la eficiencia del sistema y el ahorro económico que pueden suponer. Actualmente en la mayoría de los edificios de no nueva construcción, existe un sistema de todo/nada, esto quiere decir que no hay posibilidad de regular la iluminación de los espacios en función de las necesidades de los usuarios ni en función de cómo varíe por ejemplo la luz natural durante el transcurso del día, esto supone un gran impedimento ya que como es lógico en función de la distancia a la que se encuentre el usuario del elemento captador las necesidades varían notablemente, es por ello que en muchas ocasiones podemos encontramos casos como: debido a que el usuario que se encuentra ubicado más alejado del elemento captador si necesita un aporte de luz artificial el que se encuentra más próximo al hueco, al encender la luz artificial finalmente se encuentre con exceso de iluminación que igualmente crea una situación de deslumbramiento incómoda para la realización de las actividades. Por lo tanto, en este tipo de situaciones podemos ver un desaprovechamiento de la luz natural que aparte supone un descenso en la calidad de confort del usuario. Un ejemplo es que un estudio realizado por el profesor Schule - Markwort en la clínica de Psicología Infantil y Juvenil del hospital de Hamburgo demostró que una correcta iluminación en cuanto a parámetros de intensidad, temperatura de color y dinamismo pueden incrementar hasta un 35% la velocidad lectora reduciendo a su vez hasta un 45% los errores en la comprensión. Parámetros que se pueden determinar y modificar a través de los sistemas de control. 20 Por suerte, actualmente contamos con diversas posibilidades a la hora de elegir el tipos de sistema de control de las luminarias, en el desarrollo posterior de este trabajo se utilizarán a parte del sistema todo/nada, un sistema de control por línea y un sistema de control donde cada luminaria funcione de forma individual. De esta manera se podrá cuantificar cuanto es la mejora del sistema enfocado a los aspectos de confort del usuario, y además de cuánto más sostenible lo convierte, ya que como se comentaba anteriormente, a menos consumo, menores emisiones de CO2 hacia el medio ambiente. Por último, esta reducción del consumo irá directamente relacionada con el ahorro económico final que se podría poner frente al coste de la instalación y descubrir así, si económicamente es rentable o no. (15) Fig.- Esquema explicativo funcionamiento sistemas de control. Maquetación y fuente ISDEEI. 21 1.5 NORMATIVA A continuación se describirá la normativa que se ha tenido en cuenta para la realización de este estudio, cabe destacar que España casi no existe normativa de obligado cumplimiento respecto a las condiciones de iluminación, sin embargo si se hace referencia a ciertos aspectos. - Código Técnico de la Edificación (CTE) Documento básico DB-HE3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación. Es aplicable en caso de renovación o ampliación de parte de la instalación o para cambios de uso, y la norma expone que “Los edificios dispondrán de instalaciones de iluminación adecuadas a las necesidades de sus usuarios y a la vez eficaces energéticamente disponiendo de un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupación real de la zona, así como de un sistema de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz natural, en las zonas que reúnan unas determinadas condiciones.” Cabe destacar que en este documento es el único lugar en el que se hace referencia a tener en cuenta el entorno que rodea nuestro edificio para el correcto aprovechamiento de la luz natural, en su apartado 3.4 Sistemas de aprovechamiento de la luz natural. - UNE - EN 1246.1 Norma europea sobre la iluminación para interiores. Cabe destacar de esta norma que el propio prólogo hace mención en el apartado de espacios educativos que la instalación de iluminación tiene que proporcionar un espacio visual confortable, adecuado y suficiente según la actividad a realizar a los usuarios además de garantizar la máxima eficiencia energética del sistema y define que el objeto del documento es “…recoger pautas y recomendaciones indicadas en la norma UNE 12464-1, con la finalidad de: - Cumplir las recomendaciones de calidad y confort visual. – Crear ambientes agradables y confortables para los usuarios de las instalaciones…” Por otro lado, de esta norma se tomarán los valores de umbral de iluminación para realizar el estudio según la actividad, en la tabla 2. Edificios educativos, del apartado establecimientos educativos. - Real Decreto 39, año 1997, riesgos laborales. 22 2. OBJETIVOS. 2.1 OBJETIVOS GENERALES Los objetivos generales que se pretende alcanzar en este TFG, será obtener el aprendizaje y los conocimientos para poder realizar un estudio sobre el aprovechamiento de la luz natural en un aula a través de métricas dinámicas analizando ciertas variables. Asimismo se buscará su optimización a través de los sistemas de control con los que hoy contamos<que mejor se adapten al espacio, pudiendo finalmente conocer los impactos económicos y ambientales resultantes de la integración de estos sistemas. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Los objetivos específicos en los que se centrará este TFG serán: OE1.- Obtener los conocimientos necesarios para poder desarrollar un estudio de aprovechamiento de la luz natural en un espacio a través de métricas dinámicas en función de distintas variables, con la utilización del Software Climate Studio. En este caso concreto el espacio será un aula docente. OE2.- Obtener los conocimientos para poder analizar los resultados obtenidos (DAs y ASE) y ser capaces de trabajar con ellos de forma adecuada. OE3.- Analizar tres tipos de sistema de control hoy presentes en nuestros mercados, para poder definir con cual/es se obtienen mejores resultados respecto a la optimización en nuestras instalaciones. OE4.- Comprobar si estos sistemas de control tienen un impacto positivo o no, respecto al coste final y las emisiones. 23 UNIDAD B 24 3. METODOLOGÍA En primer lugar se procederá a exponer cómo será el modelo en el que se realizarán los diferentes análisis. En este caso se escogerá un modelo que consistirá en una aula tipo universitaria con una localización (que no orientación) exacta, concretamente en Sevilla. En ella se realizarán varias modificaciones para así poder estudiar dicha aula en diferentes condiciones, las transformaciones que se le realizarán en primer lugar serán las de carácter pasivo: cambio de orientación, cambio en las dimensiones de los elementos captadores de iluminación natural y en último lugar su entorno. Con esto se pretende encontrar cuales son las fortalezas y debilidades de cada modelo, para así después desarrollar el sistema de control de más adecuado en cada ocasión. 3.1 AULA TIPO. El aula tendrá unas dimensiones de 6x8x3 obteniendo un área total de 43 m2. (16) Fig.- Esquema aula tipo. Maquetación y fuente propia. (17) Fig.- Volumetría aula tipo. Maquetación y fuente propia. 31 Sistema de control todo nada. Este sistema funciona presenta unas prestaciones que se adaptan mejor a lo que puede ser la distribución de la luz en un espacio, con este sistema no estamos obligados a encender todas las luces de golpe, por lo que se pueden ir encendiendo de forma progresiva según se requiera, pero si estaremos obligados a encender a la vez todas las luminarias que se encuentren en esa línea. (23) Fig.- Esquema sistema de control por línea. Maquetación y fuente propia Sistema de control individual. Este sistema es el sistema más actual frente a los otros presentados, a través de él se podrá controlar cada luminaria de forma completamente independiente, por lo que, cada luminaria en función de las necesidades que se requieran en el lugar que ocupe podrá adaptar. (24) Fig.- Esquema sistema de control individual. Maquetación y fuente propia 32 3.4 HERRAMIENTA DE CÁLCULO Y DEFINICIÓN DE LA MÉTRICA DE CÁLCULO. Una vez definidos estos modelos se introducirán en el programa Rinho y se analizarán con el pluging del programa Climate Studio, con el que trabajaremos a partir de métricas dinámicas. En este caso de estudio, nos ubicaremos concretamente en Sevilla, y a través del archivo climático que proporciona este software podremos conocer como es un año tipo. Es decir nos dará los valores estimados a cerca de cuantos días de nubes, que cantidad de horas solares… Este programa nos proporcionará los valores del DA y SEA de nuestras aulas tipo, se ha decidido trabajar con el parámetro Daylight Autonomy ya que este nos proporciona resultados teniendo en cuenta un cielo en condiciones, algo que se asemeja más al tipo de cielo que existe en la ubicación seleccionada. 3.5 HERRAMIENTA DE CÁLCULO Y DEFINICIÓN DE LA MÉTRICA DE CÁLCULO. Finalmente, tras tener los resultados obtenidos por el programa, y analizando también los sistemas de control, obtendremos cual será la reducción final del consumo energético de nuestra instalación. Con ello, a través de un sencillo cálculo podremos saber también cuántas emisiones de CO2 hemos conseguido no producir, consiguiendo reducir la contaminación al medio ambiente. 33 UNIDAD C 34 4. RESULTADOS Y ANÁLISIS PARÁMETROS CLIMATE STUDIO. Se analizarán los resultados obtenidos en cada caso a través del software Climate Studio, para cómo se expresaba anteriormente, adquirir conocimiento de cuanta luz artificial sería necesario aportar en cada hipótesis, posteriormente se analizará qué tipo de sistema de control podría funcionar mejor. Los parámetros analizados serán: sDA y ASE, que han sido explicado con anterioridad. El software nos dará valores a través de los “puntos de control” establecidos, un total de 100 repartidos por la superficie total del espacio, así mismo el plano de trabajo se ha establecido a 0,7m de altura, lo que correspondería con la altura de una mesa estándar de un aula. (25) Fig.- Volumetría aula tipo puntos de control. Maquetación y fuente propia (26) Fig.- Planta aula tipo puntos de control. Maquetación y fuente propia 35 AULA VENTANA PEQUEÑA SIN OBSTRUCCIONES ORIENTACIÓN NORTE (27) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (28) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (29) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 36 (30) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN ESTE (31) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (32) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia 37 ORIENTACIÓN OESTE (33) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (34) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia NORTE SUR ESTE OESTE sDA 16,7% 13% 15,7% 14,8% ASE 0 10,2% 10,2% 5,6% Obtenemos como resultado en la ventana más pequeña, que el sDA, no supera el 20% en ninguno de los casos, con esto sabemos que el aporte de luz eléctrica en necesario el 80% restante del tiempo, la orientación con mejor aporte de luz será la norte. Así mismo se puede observar que en las orientaciones sur y este, el parámetro ASE es superior al 10% en algunos puntos, es por ello que será necesario instalar un sistema de control para la protección solar como estipula la normativa. 38 AULA VENTANA MEDIANA SIN OBSTRUCCIONES ORIENTACIÓN NORTE (35) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (36) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (37) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 39 (38) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN ESTE DAs ASE (39) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (40) Fig.- Resultados Climate Studio ASE Maquetación y fuente propia 40 ORIENTACIÓN OESTE DAs ASE (41) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (42) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia NORTE SUR ESTE OESTE sDA 94,6% 46,9% 75,4% 73,8% ASE 0% 18,5% 19,2% 8,5% Obtenemos como resultado en la ventana mediana, que el sDA, es significativamente más alto que el caso anterior. La orientación con menor valor es la sur, no llegando al 50% del tiempo, mientras que la norte, alcanza valores casi del 100%. Así mismo se puede observar en las orientaciones sur y este, el parámetro ASE es superior al 10% en algunos puntos, es por ello que será necesario instalar un sistema de control para la protección solar como estipula la normativa. 47 AULA VENTANA PEQUEÑA ENTORNO A 9 m ORIENTACIÓN NORTE (59) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (60) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (61) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 48 (62) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN ESTE (63) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (64) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia 49 ORIENTACIÓN OESTE (65) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (66) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia NORTE SUR ESTE OESTE sDA 16,9% 11,5% 16,2% 14,6% ASE 0 5,4% 3,1% 3,1% En este caso, con la edificación construida a 9 m, vemos al igual que en el caso anterior que los valores del sDA no han sufrido modificaciones muy notables, los valores permanecen siendo bajos, por lo que el aporte de luz artificial será necesario la mayor part4e del tiempo. Sin embargo, el parámetro ASE ha ascendido incluso dos puntos en las orientaciones sur, este y oeste. A pesar de ello, ninguno sobrepasa el 10% por lo que no será necesaria la instalación de un sistema de control. 50 AULA VENTANA MEDIANA ENTORNO A 6 m ORIENTACIÓN NORTE (67) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (68) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (69) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 51 (70) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN ESTE (71) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (72) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia 52 ORIENTACIÓN OESTE (73) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (74) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia NORTE SUR ESTE OESTE sDA 98,5% 32,3% 93,1% 89,2% ASE 0 10,8% 6,9% 4,6% En este modelo de estudio, los valores del sDA, tampoco varían de forma notable a excepción de la sur, que disminuye casi un 20% frente a la ventana sin obstrucciones. El aprovechamiento de luz natural sigue siendo bastante elevado. Sin embargo, respecto al ASE, se mejoran los valores ya que en el modelo sin obstrucciones se superaba el 10% en la orientación este y en este nuevo caso no. Asimismo, la sur baja de un 18,5% a 10,8% y la oeste de un 8,5% a 4,6%. 53 AULA VENTANA MEDIANA ENTORNO A 9 m ORIENTACIÓN NORTE (75) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (76) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (77) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 54 (78) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN ESTE (79) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (80) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia 55 ORIENTACIÓN OESTE (81) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (82) Fig.- Resultados Climate Studio ASE Maquetación y fuente propia NORTE SUR ESTE OESTE sDA 98,5% 30% 90% 86,2% ASE 0 16,9% 10,8% 10% En este caso, donde la edificación se desplaza 3m más lejana, los valores del sDA, no sufren a penas modificaciones, sigue existiendo un buen aprovechamiento de la iluminación natural en todas las orientaciones a excepción de la sur. Sin embargo, lo que se había conseguido con la sombra arrojada con lo que respecta al ASE, se vuelve a perder, y todas las orientaciones a excepción de la norte, vuelven a superar el 10% por lo que será necesario la instalación de un sistema de control de protección. 56 AULA VENTANA GRANDE ENTORNO A 6 m ORIENTACIÓN NORTE (83) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia (84) Fig.- Resultados Climate Studio ASE. Maquetación y fuente propia ORIENTACIÓN SUR (85) Fig.- Resultados Climate Studio sDA. Maquetación y fuente propia 63 Modelo C. Sistema individualizado por luminaria: Se cogerán en total 9 espacios de iguales dimensiones, estos espacios representan el espacio que debe cubrir cada luminaria. Al igual que en los casos anteriores se cogerá el punto más lejano y se hará una ponderación. (101) Fig.- Esquema explicativo modelo de cálculo sistema de control individual. Maquetación y fuente propia Finalmente se verían así los tres modelos con los puntos de control, de estas ponderaciones podremos analizar cuanto se puede mejorar la eficiencia de la instalación a través de estos sistemas de control. (102) Fig.- Esquema explicativo superposición modelos de cálculo sistemas de control individual. Maquetación y fuente propia 64 AULA VENTANA PEQUEÑA NORTE MODELO A sDA = 0% MODELO B sDA = 0+0+0/3= 0% MODELO C sDA = 0+0+0+0+2+0+0+72+78 /9 = 16,8 % SUR MODELO A sDA = 3% MODELO B sDA = 3+5+3/3= 3,6% MODELO C sDA = 3+9+10+5+10+15+3+65+65 /9 = 61,6 % ESTE MODELO A sDA = 7% MODELO B sDA = 7+12+14/3= 11 MODELO C sDA = 7+7+1+12+16+13+14+66+63/9 = 22,1% OESTE MODELO A sDA = 13% MODELO B sDA = 13+13+24/3= 16,7 % MODELO C sDA = 13+19+18+13+26+28+24+64+50/9 = 21,2 % 65 AULA VENTANA MEDIANA NORTE MODELO A sDA = 51% MODELO B sDA = 51+60+63/3= 58% MODELO C sDA = 51+60+63+62+73+88+61+70+86 /9 = 68,2 % SUR MODELO A sDA = 45% MODELO B sDA = 45+47+52/3= 48% MODELO C sDA = 45+47+52+44+49+85+43+51+73/9 = 54,3 % ESTE MODELO A sDA = 46% MODELO B sDA = 46+47+53/3= 48,66% MODELO C sDA = 46+47+53+54+59+84+60+60+82 /9 = 60,5 % OESTE MODELO A sDA = 45% MODELO B sDA = 45+54+60/3= 53% MODELO C sDA = 45+54+60+56+64+86+52+55+75/9 = 60,8 % 66 AULA VENTANA GRANDE NORTE MODELO A sDA = 72% MODELO B sDA = 72+80+86/3= 79,3% MODELO C sDA = 72+80+86+75+85+91+78+83+90 /9 = 82,2 % SUR MODELO A sDA = 55% MODELO B sDA = 55+59+80/3= 64,7% MODELO C sDA = 55+59+80+63+70+89+55+70+87/9 = 69,8 % ESTE MODELO A sDA = 56% MODELO B sDA = 56+66+76/3= 66% MODELO C sDA = 56+66+76+65+77+91+65+76+89/9 = 73,4 % OESTE MODELO A sDA = 61% MODELO B sDA = 61+68+84/3= 71% MODELO C sDA = 61+68+84+66+73+90+64+69+86/9 = 73,4 % 67 AULA VENTANA PEQUEÑA ENTORNO A 6m NORTE MODELO A sDA = 1% MODELO B sDA = 1+16+3/3= 6,7% MODELO C sDA = 1+16+3+21+28+74+13+25+58 /9 = 26,6 % SUR MODELO A sDA = 8% MODELO B sDA = 8+19+20/3= 15,6% MODELO C sDA = 8+19+20+8+21+56+14+18+46/9 = 23,3% ESTE MODELO A sDA = 2% MODELO B sDA = 2+12+9/3= 7,7% MODELO C sDA = 2+12+9+18+24+64+19+25+53/9 = 25,5 % OESTE MODELO A sDA = 8% MODELO B sDA = 8+17+11/3= 14% MODELO C sDA = 8+17+11+27+25+70+15+19+48/9 = 26,7 % 68 AULA VENTANA PEQUEÑA ENTORNO A 9m NORTE MODELO A sDA = 5% MODELO B sDA = 5+5+3/3= 4,3% MODELO C sDA = 5+5+3+21+30+72+13+17+57/9 = 24,8 % SUR MODELO A sDA = 4% MODELO B sDA = 4+19+15/3= 12,7% MODELO C sDA = 4+19+15+19+27+54+10+19+43/9 = 23,3 % ESTE MODELO A sDA = 7% MODELO B sDA = 7+10+9/3= 8,7% MODELO C sDA = 7+9+10+19+31+66+17+20+60/9 = 26,6% OESTE MODELO A sDA = 9% MODELO B sDA = 9+9+6/3= 8,7% MODELO C sDA = 9+9+6+22+32+66+22+23+41/9 = 25,6 % 69 AULA VENTANA MEDIANA ENTORNO A 6m NORTE MODELO A sDA = 59% MODELO B sDA = 59+72+74/3= 68,3% MODELO C sDA = 59+72+74+71+78+89+63+74+87/9 = 74,1 % SUR MODELO A sDA = 36% MODELO B sDA = 36+43+49/3= 42,7% MODELO C sDA = 36+43+49+40+46+75+42+46+57/9 = 48,2% ESTE MODELO A sDA = 50% MODELO B sDA = 50+58+61/3= 56,3% MODELO C sDA = 50+58+61+56+61+83+58+60+77/9 = 62,7 % OESTE MODELO A sDA = 52% MODELO B sDA = 52+55+62/3= 56,4% MODELO C sDA = 52+55+62+56+62+83+53+57+69/9 = 61% 70 AULA VENTANA MEDIANA ENTORNO A 9m NORTE MODELO A sDA = 62% MODELO B sDA = 62+70+77/3= 68,3% MODELO C sDA = 62+70+77+75+77+89+69+77+88/9 = 75,6 % ESTE MODELO A sDA = 48% MODELO B sDA = 48+55+57/3= 53,3% MODELO C sDA = 48+55+57+57+61+85+55+60+83/9 = 62,3% SUR MODELO A sDA = 37% MODELO B sDA = 37+42+47/3= 42% MODELO C sDA = 37+42+47+41+44+82+38+43+68/9 = 49,1% OESTE MODELO A sDA = 55% MODELO B sDA = 55+57+61/3= 57,7% MODELO C sDA = 55+57+61+52+63+88+52+54+75/9 = 61,9% 71 AULA VENTANA GRANDE ENTORNO A 6m NORTE MODELO A sDA = 76% MODELO B sDA = 76+80+88/3= 81,3% MODELO C sDA = 76+80+88+80+83+91+77+84+90/9 = 83,2% SUR MODELO A sDA = 44% MODELO B sDA = 44+47+53/3= 48% MODELO C sDA = 44+47+53+44+50+81+43+46+69/9 = 53 % ESTE MODELO A sDA = 58% MODELO B sDA = 58+62+72/3= 64% MODELO C sDA = 58+62+72+62+67+81+61+65+80/9 = 67,6% OESTE MODELO A sDA = 59% MODELO B sDA = 59+63+75/3= 65,6% MODELO C sDA = 59+63+75+62+54+81+59+63+83/9 = 66,6 % 72 AULA VENTANA GRANDE ENTORNO A 9m NORTE MODELO A sDA = 74% MODELO B sDA = 74+80+86/3= 80% MODELO C sDA = 74+80+86+76+83+90+79+83+89/9 = 82,2% SUR MODELO A sDA = 43% MODELO B sDA = 43+48+54/3= 48,3% MODELO C sDA = 43+48+54+45+54+77+44+46+72/9 = 53,7% ESTE MODELO A sDA = 61% MODELO B sDA = 61+64+73/3= 66% MODELO C sDA = 61+64+73+63+66+84+63+66+80/9 = 68,9 % OESTE MODELO A sDA = 60% MODELO B sDA = 60+64+72/3= 65,3% MODELO C sDA = 60+64+72+62+65+86+60+63+81/9 = 68,1 % 79 - Acosta I. Campano MA, Dominguez S, Fernández-Agüera J. 2019ª. Minimum Daylight Autonomy: A New Concept to Link Daylight Dynamic Metrics with Daylight Factors. - Álvarez B.2013. Consecuencias de la discronía circadiana en la salud del trabajador. CES Salud Pública 4:111-115 - Herramienta de modelado 3D Rhinoceros: www.rhino3d.com - Herramienta de modelado 3D Revit: www.autodesk.es - Herramienta de cálculo iluminación natural ClimateStudio www.solemma.com/climatestudio - Archivos climáticos para el cálculo mediante ClimateStudio