La luz natural tiene dos ventajas principales sobre la iluminación artificial. En primer lugar, la iluminación natural reduce las facturas de electricidad porque está disponible de forma gratuita. Además, ofrece un rendimiento de reproducción de color perfecto, permitiendo apreciar los colores y texturas de los objetos sin distorsión visual. Ninguna fuente de luz artificial puede ofrecer esta combinación de beneficios:
- La iluminación incandescente y halógena iguala la luz del día en cuanto a color, pero ambos tipos de iluminación son ineficientes y costosos de operar. Otra desventaja de las bombillas incandescentes y halógenas es su corta vida útil, normalmente menos de 1000 horas de uso, lo que significa que es necesario reemplazarlas con frecuencia.
- Las luminarias LED ofrecen un costo operativo muy bajo, pero muchos productos lo hacen a expensas del rendimiento del color. Algunas de las bombillas LED más nuevas están diseñadas para replicar el color cálido y natural de la iluminación incandescente, pero esto suele tener un precio más alto.
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La iluminación LED es una tecnología de alto rendimiento que ofrece importantes ahorros de energía y mantenimiento a lo largo de su vida útil, pero la luz natural siempre es la opción ganadora cuando está disponible. Sin embargo, hay tres factores importantes a considerar para una implementación efectiva de la iluminación natural:
- El sol tiene un efecto de calentamiento, y un diseño exitoso de iluminación natural debe minimizarlo y al mismo tiempo permitir la entrada de luz solar al edificio. Si no se controla la calefacción solar, puede aumentar significativamente las cargas de aire acondicionado, anulando algunos de los ahorros potenciales.
- La luz del sol no está disponible por la noche y es limitada durante los días nublados, por lo que el edificio debe estar equipado con controles que ajusten la iluminación artificial en respuesta a esta situación. Además, los controles garantizan que se logren ahorros cuando la iluminación natural es suficiente al atenuar o apagar las luminarias internas.
- El diseño de la iluminación natural debe garantizar que el sol no sea directamente visible para los ocupantes, ya que el deslumbramiento resultante es insoportable. Lo mismo se aplica a las superficies brillantes que pueden reflejar el sol, lo que también provoca deslumbramientos.
La iluminación natural es muy recomendable en edificios comerciales, contribuyendo positivamente a la motivación y productividad de los empleados, además de proporcionar ahorro energético.
Optimización de la orientación de la ventana para la luz natural
Las ventanas juegan un papel muy importante en cualquier proyecto de iluminación natural, ya que deben colocarse de tal manera que la luz natural pueda entrar al edificio, pero al mismo tiempo se debe evitar el calor y el deslumbramiento. En general, las ventanas situadas en los lados norte y sur de un edificio funcionan mucho mejor que las que dan al este o al oeste.
En Nueva York y otros lugares del hemisferio norte, la mayor parte de la luz solar disponible durante todo el año proviene de la parte sur del cielo. Por lo tanto, las ventanas orientadas al sur reciben la mayor cantidad de luz natural, con un mínimo deslumbramiento y calefacción porque la elevación del sol sobre el horizonte es alta y la mayor parte de la luz solar se recibe en un ángulo agudo. El sol está a menor altitud en invierno, lo que aumenta el efecto de calefacción, pero esto es beneficioso porque se reduce la carga total de calefacción. Sin embargo, es posible que necesites controlar el deslumbramiento con cortinas. Las ventanas orientadas al norte también son eficaces para la iluminación natural porque la mayor parte de la luz solar que reciben durante el año es indirecta, lo que significa que se minimizan el deslumbramiento y la calefacción.
Las ventanas orientadas al este reciben luz solar directa por la mañana, al igual que las ventanas orientadas al oeste por la tarde. Para lograr una iluminación natural eficaz, se debe minimizar el número de ventanas orientadas al este o al oeste y, a menudo, es necesario un uso extensivo de sombras para evitar el deslumbramiento y el calentamiento excesivo. En edificios de poca altura, a menudo es posible utilizar árboles para dar sombra adicional. Si los edificios circundantes son más altos, también bloquean eficazmente la luz solar directa.
Se debe evitar el deslumbramiento en todas las circunstancias: el deslumbramiento ligero distrae y es incómodo, y el deslumbramiento intenso limita gravemente la visibilidad y puede dañar los ojos. La calefacción es bienvenida en invierno, pero aumenta drásticamente la carga de aire acondicionado durante el verano. Para lograr los mejores resultados con iluminación natural, el área de las ventanas debe maximizarse en los lados norte y sur de un edificio y minimizarse en los lados este y oeste.
Claraboyas y ventanas de alta eficiencia
Los tragaluces y las ventanas de alta eficiencia son los dos tipos más comunes de productos de iluminación natural para edificios. Ambos están diseñados para maximizar la iluminación manteniendo bajo control el efecto de calefacción.
claraboyas
Los tragaluces permiten que los edificios capturen el calor a través del techo y su geometría está diseñada para minimizar la transferencia de calor al interior del edificio. Los tragaluces tienen un mayor potencial en edificios de poca altura con un área de cobertura grande, donde a menudo es posible apagar completamente el sistema de iluminación artificial. Almacenes, plantas industriales y centros comerciales son algunos ejemplos de edificios donde los lucernarios tienen un alto potencial.
Los paneles solares son un gran complemento a los tragaluces, ya que se pueden utilizar para rellenar los huecos entre ellos, asegurando que se aproveche toda la luz solar que incide sobre el tejado. La luz solar que no se utiliza para iluminación natural se convierte en electricidad y se utiliza para alimentar otros aparatos, que pueden incluir iluminación artificial.
Los usos potenciales de los tragaluces en la construcción de rascacielos son más limitados, ya que el área del techo es pequeña en comparación con el área interior total y sólo los niveles superiores pueden beneficiarse del concepto.
Ventanas de alta eficiencia
Ahora existen productos de fenestración diseñados para permitir el paso de la luz solar y al mismo tiempo bloquear una parte importante del calor, y pueden ser eficaces en diseños de iluminación natural. Por ejemplo, las ventanas de doble panel utilizan dos láminas de vidrio con un espacio entre ellas para minimizar la conducción de calor. El espacio se puede aspirar o llenar con un gas inerte para obtener mejores resultados. Algunas ventanas también utilizan vidrio fotocromático, que normalmente es transparente pero se vuelve más opaco en respuesta a la cantidad de luz incidente.
La capacidad de una ventana para bloquear el calor se especifica mediante su coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC), que es una relación entre el calor transmitido y el calor recibido. Por ejemplo, una ventana de alta eficiencia con un SHGC de 0,50 bloquea la mitad de todo el calor solar y deja pasar la mayor parte de la luz.
Automatización de iluminación interna para complementar la iluminación natural.
La principal limitación de la luz natural es que su disponibilidad depende de la hora del día y del clima local. El edificio aún requiere de un sistema de iluminación artificial, con la diferencia de que se puede apagar o configurar para funcionar a potencia parcial cuando hay luz natural. Captar la luz natural consiste en mantener niveles de iluminación constantes, independientemente de la cantidad de iluminación natural disponible:
- Si la iluminación natural puede proporcionar el 100% del nivel de iluminancia, las luminarias se apagarán.
- A medida que disminuye la disponibilidad de iluminación natural, la salida de iluminación artificial se controla con atenuadores para compensar la brecha.
- Durante la noche, las necesidades de iluminación se satisfacen plenamente con iluminación artificial.
Es importante tener en cuenta que la iluminación natural sólo proporciona ahorros si el sistema de iluminación artificial se reduce o apaga en respuesta a los niveles de iluminación natural. Si las luminarias se dejan encendidas todo el día a plena luminosidad, los ambientes interiores se iluminarán más de lo necesario y se anulará el ahorro potencial. De hecho, el consumo de energía puede aumentar porque el sistema de aire acondicionado debe eliminar el calor de dos fuentes simultáneamente: la iluminación artificial y el sol.
Controlar el brillo en el diseño de iluminación natural
Pueden surgir problemas de deslumbramiento en sistemas de iluminación natural mal diseñados y es importante distinguir entre los dos tipos principales de deslumbramiento:
- El incómodo resplandor es insoportable y provoca una reacción instintiva de cerrar los ojos y mirar hacia otro lado. Este es el tipo de brillo que se obtiene si accidentalmente miras directamente al sol.
- El deslumbramiento causado por la deficiencia limita la visión, pero no provoca la reacción drástica de un deslumbramiento incómodo. Un ejemplo de deslumbramiento deficiente es cuando un objeto brillante se refleja en la pantalla de una computadora y dificulta su lectura.
La orientación adecuada de la ventana no sólo limita la ganancia de calor sino que también controla el deslumbramiento. Al minimizar el número de ventanas orientadas al este y al oeste y utilizar sombra adecuada, el deslumbramiento se reduce significativamente. El diseño interior también juega un papel importante a la hora de mantener a raya el deslumbramiento. Se debe evitar cualquier superficie u objeto que pueda reflejar directamente la luz solar, especialmente si reflejan luces hacia áreas ocupadas.
Observaciones finales
La iluminación natural puede reducir significativamente las facturas de electricidad y, al mismo tiempo, ayudar a crear ambientes interiores que se sientan naturales y acogedores. Sin embargo, se recomienda encarecidamente contar con servicios de diseño profesionales antes de intentar cualquier proyecto de iluminación natural; de lo contrario, puede haber problemas de deslumbramiento o calentamiento solar excesivo.
