Clima del SOL y la LUZ

Climatización y Acústica

Angie Pérez 08-0297

Karla Rodriguez 08-0278

Evelyn Pérez V 08-0317

Haydee E. Féliz 08-0319

Prof: Magaly Caba

De toda la amplia gama de radiaciones, existe una muy pequeña franja, entre 380 y 760 nanómetros de longitud de onda, las cuales son perceptible por el ojo humano.

Estas radiaciones forman la luz y en ella se basa una gran parte de la percepción humana y, con ello, del conocimiento que tenemos de nuestro entorno.

No podemos olvidar que todos los cuerpos emiten radiaciones y estas son emitidas en mayor cantidad y a la vez con longitudes de onda mas corta, cuando mas alta es su temperatura. En estas condiciones, s o l o c u a n d o l a t e m p e r a t u r a superficial es muy alta, parte de estas radiaciones no visibles y tenemos luz.

La luz solar es la base mas importante de nuestra percepción y la mas cómoda para nuestra visión, cosa que, a menudo, parece que hemos olvidado.

Pero, al final, la luz no es más que una radiación en particular y las radiaciones son una forma de energía que atraviesa el espacio.

Como todas las energías acaban siempre transformándose en energía térmica, las radiaciones se transforman en calor al ser absorbidas por la superficies.

Por esto, al final, la luz es también calor.

“Se llama l u z a l a r a d i a c i ó n e lectromagné t ica que puede ser percibida por el ojo humano”

El cuerpo humano, debido de su actividad metabólica, produce constantemente calor. Nuestro organismo necesita permanecer a una temperatura casi c o n s t a n t e p a ra c o n s e rva rs e s a l u d abl e. E n consecuencia, el calor producido debe ser cedido al ambiente con el mismo ritmo con que se genera. Si nuestro cuerpo pierde más calor que el que genera nos enfriamos; en cambio, si perdemos menos calor que el que generamos, la temperatura de nuestro cuerpo subirá.

La radiación solar es el conocimiento cierto de la energía radiante disponible que llega a las diversas superficies que constituyen el edificio.

  La radiación solar puede ser tanto un factor negativo (en verano) como parte de la solución (en invierno). Esto afectará en la etapa de diseño a la ubicación, orientación y el tamaño de las aberturas acristaladas, a la sombra que proporcionen los elementos que sobresalgan del edificio y a la sombra del propio edificio.

 

L a T i e r r a s e m u e v e a l r e d e d o r d e l S o l recorr iendo una órbita elíptica casi circular. Emplea un año para hacer un giro completo. Además, la tierra g i r a s o b r e s i m i s m a , a l r e d e d o r d e u n e j e inclinado de 23º27' con respecto al plano orbital.  

Como consecuencia de ello, t e n e m o s l a s d i s t i n t a s estaciones y las distintas duraciones del día, según la latitud y los períodos del año. El sol sigue un movimiento de este a oeste respecto a la tierra, lo cual puede mostrarse en un casquete hemisférico imaginario.

El recorrido del sol en un día d e t e r m i n a d o a u n a l at i t u d d e t e r m i n a d a p u e d e s e r representado en un gráfico (carta solar) por una línea curva definida por las coordenadas alfa y gamma.

Si para cada latitud marcamos en el mismo gráfico las líneas relacionadas con el recorrido del s o l e n u n d í a m e d i o representativo de cada mes (normalmente el 21 de cada mes), obtendremos un diagrama que nos permitirá localizar fácilmente la posición del sol en un lugar determinado y en un momento determinado.  

La iluminación natural hablando de cantidad de calor resulta menor que con los sistemas de alumbrado artificial.

Porque el alumbrado artificial, primero el de gas y luego el eléctrico, simple nos permitió conquistar la noche, Pero esta conquista nos llevo a sobrevalorar y proyectar arquitectura solo habitable.

El clima de la luz y el sol es en gran parte un tema relacionado con la visibilidad. Pero lo que el ojo humano ve no son las cantidades de luz, sino lo que estas reflejan hacia el ojo (luminarias).

La capacidad para ver con el mínimo esfuerzo aquello que el ser que el humano quiere observar, es un concepto global de deslumbramiento

En los países mediterráneos donde el inviernos es corto y los veranos se alargan, como en las costas y en la islas atemperadas por las brisas, la arquitectura se viste de B L A N C O , r e f l e j a n d o descaradamente toda la luz visible p a r a e v i t a r s u c a l o r. Pe ro sorprendentemente las ventanas quedan cubiertas con oscuras persianas, normalmente verdes, o marrones, que destacan sobre las blancas paredes de los edificios.

El color oscuro absorberá la radiación y la trasformará en mayor cantidad de calor presente en el aire y en los interiores quedará inutilizados por la falta de luz

Detrás de estas consideraciones se esconde una técnica de Arquitectura popular. Mediante las persianas mediterráneas se consigue precisamente una adecuada visibilidad en el interior, reduciendo al mínimo imprescindible la cantidad de luz que penetra y por igual la cantidad de calor.

La única luz que entra es la reflejada por la superficies exteriores que, además, lo hace en una dirección prácticamente única, la que le permite las lamas de las persiana, que absorben la radiación que no siga esta dirección ascendente.

Como resul tado los rayos van a incid ir directamente sobre el cieloraso del local, siempre de color blanco, y desde allí se reparte de forma difusa por dicho local. De esta forma el interior resulta un espacio oscuro, con una mancha de luz clara en el techo, sobre la ventana, allí donde normalmente no esta orientada la visión humana.

En consecuencia no existe ninguna superficie de gran claridad, que obligue a la visión a reducir su sensibilidad. El color oscuro de la persiana reduce su claridad desde el interior y las claridades mas altas estarán sobre la mesa de trabajo, iluminado por la mancha de luz del techo.

Si cambiamos la condiciones y abrimos la persiana tendríamos mucha cantidad de luz, en el espacio, pero una pésima visibilidad

Bienestar Térmico El bienestar térmico se relaciona con cuatro parámetros:

Temperatura del aire, radiación, humedad y movimiento de aire. De los cuatro el único que no está relacionado con el aire es la radiación , la cual depende del clima de la luz y del sol.

La importancia de la radicación sobre la comodidad térmica es mucho mayor de lo que pensamos e imaginamos. A menudo se le atribuye la responsabilidad de sensaciones térmica al aire, cuando en real idad proviene de efectos radiantes.

Casi la mitad de los intercambios de energía del cuerpo humano con el ambiente se realiza por radiación. La piel emite radiación y recibe la que emiten los cuerpos que la rodean. Del equilibrio entre emisión y recepción resulta una ganancia o perdida neta del calor del cuerpo.

Cómo se producen los fenómenos

radiantes en los edificios?

Sobre los cerramientos de cualquier edificio, constantemente están incidiendo radiaciones precedentes del entorno, a la vez que sus propias superficies emiten radiación. En el caso de que se den aportes directos de energía solar, sus valores superan en uno o dos ordenes de magnitud y en cuanto a densidad energética a los del resto de intercambios radiantes.

En estas circunstancias, parte de la radiación solar penetra directamente al interior por la aberturas y otra parte, absorbida en paredes y cubiertas, calienta estos elementos constructivos. La energía que se acumula en los cerramientos acaba penetrando en gran parte en el interior, con un retardo y una amortiguación de sus valores que dependen, fundamentalmente, del peso (la inercia térmica) de estos cerramientos.

La repercusión en el ambiente interior se deriva de que la cara interior de los cerramientos, calentada según el proceso anterior, cede calor al aire interior, pero sobre todo se convierten en superficies radiantes que influyen directamente en el bienestar térmico de los ocupantes del espacio. Sin embargo, a la vez los mismo cerramientos pueden enfriarse en su cara exterior, por emisión de radiación o contacto con el aire en horas nocturnas o en tiempo de frío. El resultado es una temperatura radiante hacia el interior, que influye en la comodidad.

En situación de frío, en invierno , cualquier aporte de energía es conveniente, Pero en general esta situación coincide con bajos niveles de radiación exterior, donde solo el aporte directo de energía solar que penetra en las aberturas permite calentar un interior en que se debe evitar la perdida de calor, a is lando los cerramientos opacos y colocando elementos transparentes en las aberturas, lo que permite la entrada del sol y evita la perdida del aire caliente en el interior.

En realidad esta situación es relativamente sencilla, solo es preciso orientar las aberturas hacia el sol del invierno (entre s u r e s t e y s u r o e s t e ) y a i s l a r convenientemente el aire interior respecto del exterior. En los caso mas extremos puede ser conveniente reforzar la captación de energía, convirtiendo algunas de las superficies opacas orientadas hacia el sur en captadora, simplemente pintándola de oscuro y revistiéndola de un elemento transparente que , al permitir el acceso del sol, dificulte su enfriamiento por contacto con el aire exterior o por radiación propia.

Otra cosa será la situación de calor, en verano, en la que los fenómenos son mas complejos, y aunque las consecuencias sean me nos c r i t ic a s, la so luc ión arquitectónica es más difícil.

En dicha situación de calor la circunstancia de mas gravedad es la penetración de radiación solar d i r e c t a , q u e p r o c e d e r á básicamente de las direcciones este, oeste y cenital.

Además, lo que no se considera norma es que , aunque el sol no incida de forma directa, en los edificios pueden penetrar importantes cantidades de energía radiante y su prevención es también o b l i g a d a s i q u e r e m o s e v i t a r sobrecalentamientos interiores.

Siempre, se trate de aporte directo o reflejado, la entrada de energía esta asociada, y es proporcional, a la entrada de luz. Por ello existe una táctica fácil de utilizar en tiempo cálido, oscurecer las estancias durante el día, que será muy adecuada, tanto si se trata de un clima seco como húmedo.

Mas insidiosa resulta la entrada de radiación reemitida, que ocurre cuando las superficies, calentadas previamente por el sol, emiten su propia radiación. En este caso se trata de radiación no visible, no denunciada su presencia por la luz, pero que también puede presentar importantes calentamientos en los interiores que la reciben. Además, como comentados, esta reemisión puede ser el resultado del calentamiento por la acción sola de los propios cerramientos opacos del edificio, que se viene a sumar a la radiación reemitida por superficies del exterior y que penetran a través de las aberturas.   Para solucionar el problema, la táctica del oscurecimiento ya no es suficiente y, si queremos evitar sus perniciosos efectos, será preciso ut i l izar recursos mas sofisticados y menos aparentes para evitar problemas.  

  Evitar en tiempo cálido el sobrecalentamiento por radicación comporta una estrategia global la cual debe desarrollarse en el proyecto de arquitectura y que es resumible en tres etapas y una regla general:   Como primera etapa, evitar al máximo la incidencia de la radiación solar directa sobre el edificio y la entrada de la misma en los espacios interiores. Esto puede conseguirse con barreras vegetales al este y al oeste, orientando el edificio al sur y al norte, evitando aberturas a levante, poniente o cenitales, protegiendo con aleros o voladizos la fachada al sur y colocando persianas en las aberturas donde incide el sol.   Como segunda etapa y solventada la etapa anterior, debe evitarse la entrada de radiación reflejada, que puede provenir de cualquier dirección. Para ello es necesario prever sistemas de oscurecimiento en todas las aberturas, procurando que permitan en su caso la ventilación y una entrada de luz que sea fácilmente controlable.

La importancia del vidrio en la determinación del comportamiento energético de un edificio se define principalmente por su reacción a la energía radiante.

Todos los cuerpos con temperaturas diferentes al cero absoluto irradian energía. La distribución en el espectro, es decir , la cantidad de energía emitida en función de la longitud de onda, depende de la temperatura del cuerpo.

Los cuerpos que tienen un nivel de temperatura alto emiten radiaciones con longitudes de onda relativamente corta, mientras que los cuerpos con b a j a t e m p e rat u ra i rra d i a n e n longitudes de onda larga.

Aproximadamente un 85 % de la r a d i a c i ó n s o l a r i n c i d e n t e atravesará una hoja de vidrio e x p u e s t o a l o s r a y o s perpendiculares del sol. Esta radiación, cuando alcanza las diversas superficies (suelos, paredes, mobiliario, etc.), en parte se absorbe y en parte se refleja.

La parte de energía reflejada, normalmente con una distribución espectral diferente a la de la radiación incidente (esto es lo que hace que los objetos tengan distinto “color”), alcanza bien a otros cuerpos, con resultados análogos, o bien sale al exterior a t r a v é s d e l a s s u p e r f i c i e s acristaladas (si bien tan solo lo hacen en una pequeña cantidad)

Las superficies más absorbentes se muestran con un color más oscuro. Por ejemplo, una superficie que absorba hasta un 90 % de la radiación incidente se muestra de color negro. La energía absorbida se convierte en calor, por lo que eleva la temperatura de dicha superf ic ie. Sin embargo, las radiaciones reflejadas por las superficies interiores tienen una longitud de onda más larga, y no pueden penetrar el vidrio de nuevo.

 Por consiguiente, el vidrio funciona como una especie de válvula: deja pasar la radiación solar pero impide, al menos parcialmente, la salida de la radiación reflejada.

 

Materiales

Las características fotométricas de los diversos materiales son de la mayor importancia. Los materiales reflejan y/o transmiten la luz incidente. E s t o s s o n e j e m p l o s d e m at e r i a l e s reflectores pertenecientes a distintas categorías:   Especulares: espejo de cristal, aluminio anodizado, acero pulido, etc. Difusores: moquetas, terciopelo, paneles de fibra mineral, hormigón poroso; c) De alta difusión: la mayoría de los m a t e r i a l e s d e c o n s t r u c c i ó n , particularmente: pinturas y superficies mates, hormigón, tejido de poliéster, etc.; d) De baja difusión: pinturas satinadas, superficies brillantes; e)Especulares y difusores: superficies ref lectoras onduladas e irregulares, superficies prismáticas, etc.