Cartas solares I

Cómo utilizar una carta solar:

Las cartas solares estereográficas nos permiten determinar cuándo la luz solar incide a través de una ventana o un lucernario.

Una carta solar estereográfica es una representación de la trayectoria solar a lo largo del año para una latitud determinada. La representación de una ventana o lucernario sobre una carta solar nos permite averiguar cuándo se va a producir la incidencia solar a través de dicha abertura.

Carta solar estereográfica a latitud 40º, dibujada por el autor.

A continuación se expone cómo debemos utilizar una carta solar:

1.- Defina una ventana con una orientación y un punto de estudio.

Establezca el ángulo de visión desde el punto de estudio en la vista en planta.

Establezca el ángulo desde el punto de estudio en la vista en sección.

Traslade ángulos en planta a la carta solar estereográfica.

Traslade ángulos en sección a la carta solar estereográfica.

Defina la ventana en la carta solar.

Como podemos observar, la ventana ocupa una superficie de la trayectoria solar. Si lo vemos detenidamente, podemos determinar que dicha área corresponde a una serie de horas, días y meses al año. Dicho intervalo temporal nos indica cuándo se produce incidencia solar a través de la ventana.

Próximamente explicaremos cómo construir nuestra propia carta solar. Nos vemos pronto.

Diseño de ventanas IV

Diseño de arquitectura

A continuación vamos a desarrollar un breve estudio complementario sobre la disposición y separación entre ventanas. Hasta la fecha, hemos realizado tres apuntes anteriores, correspondientes a:

Diseño de ventanas III

Diseño de ventanas II

Diseño de ventanas I

En las entradas anteriores hemos estudiado cómo influye el área y posición de la ventana en la iluminación natural de una estancia. Como ya sabemos, la cantidad de iluminación que entra en una habitación es directamente proporcional a la superficie de la ventana. También sabemos que conforme más alto sea el dintel de la ventana, mayor profundidad alcanzará la luz.

Un estudio que faltaba por desarrollar es la separación entre ventanas. Para ello vamos a observar el modelo de una oficina donde se localizan diferentes ventanas verticales. La ventana va cambiando de tamaño, manteniendo la altura del dintel y variando la separación entre las jambas:

Como podemos ver, aquellas ventanas muy separadas dejan zonas en penumbra entre ellas, provocando una iluminación poco uniforme. Por otro lado, las ventanas más próximas permiten una uniformidad de la luz mucho mayor.

En consecuencia, podemos concluir que la separación óptima entre ventanas equivale a ½ de la altura del dintel. Si las ventanas se separan más de dicha distancia, las zonas en penumbra se producen. Si las ventanas se aproximan a menor distancia, la uniformidad se conserva.

Este trabajo ha sido desarrollado por el New Buildings Institute, el cual ha realizado un magnífico trabajo en colaboración con la Universidad de Idaho y la de Washington. Mi más sincera enhorabuena por este estudio.

Confío que con este último apunte tengamos un mejor conocimiento sobre el diseño de ventanas. Queda mucho por descubrir, como por ejemplo cómo cuantificar la luz provocada por una ventana, pero estas cuestiones las desarrollaremos en próximas entradas más extensas.

Saludos:

Diseño de ventanas III

Diseño de arquitectura

Propongo que profundicemos un poco más en, probablemente, el elemento arquitectónico más importante en la iluminación natural: la ventana. Hasta la fecha, hemos realizado dos apuntes anteriores, correspondientes a:

Diseño de ventanas II

Diseño de ventanas I

Vamos a desarrollar el estudio de la altura de la ventana y cómo ello influye en la iluminación natural. A continuación vemos el modelo de una oficina donde se localiza una ventana longitudinal. La ventana va cambiando de tamaño, desde el 10% de la superficie de fachada hasta el 75%:

Como podemos ver, las ventanas que ocupan entre un 10 y un 20% de la superficie de fachada (equivalente a un 4 y un 8% de la superficie de suelo) apenas proporcionan suficiente iluminación natural.

Una ventana que ocupe entre un 30% y un 40% de la superficie de fachada (equivalente a un 12 y un 16% de la superficie de suelo) logra unos niveles de iluminación aceptables, ya que aproximadamente la mitad de la oficina tiene 300 lux. Tamaños superiores de ventana permiten una iluminación mayor. Esto se observa en el mapa de falso color que mide la luminancia reflejada:

Obsérvese que conforme más alto es el dintel de la ventana, mayor profundidad alcanza la luz, como pudimos deducir en Diseño de ventanas I.

Este trabajo ha sido desarrollado por el New Buildings Institute, el cual ha realizado un magnífico trabajo en colaboración con la Universidad de Idaho y la de Washington. Mi más sincera enhorabuena por este estudio.

Con esto no acaba todo, seguiremos estudiando las ventanas más adelante.

Diseño de ventanas II

Diseño de arquitectura

Antes de avanzar en la función de otros elementos arquitectónicos, vamos a profundizar en el comportamiento de la luz natural a través de ventanas.

5.- La cantidad de luz es proporcional a la superficie de ventana: Este es un razonamiento lógico; conforme la ventana tenga mayor superficie, mayor cantidad de luz entrará en la habitación [1]. De hecho, existe una relación directa proporcional entre superficie de ventana y nivel de iluminación.

6.- La profundidad de la luz depende de la posición de la ventana: Esta afirmación ya se observaba en el texto anterior; una ventana alta permite una iluminación más profunda, al tiempo que evita el deslumbramiento de los ocupantes [2]. En consecuencia, si queremos que la luz natural llegue al fondo de la habitación, necesitamos ventanas altas y de gran superficie.

7.- Las ventanas horizontales son mejores que las verticales: Ya lo decía Le Corbusier… Las ventanas alargadas permiten una iluminación más homogénea en la habitación, mientras que las ventanas verticales dejan zonas en penumbra y producen un contraste elevado.

Todas estas afirmaciones se pueden observar en numerosos estudios sobre iluminación. Actualmente destaca la investigación de Diepens et al. [3], que analiza la distribución luminosa de diferentes ventanas en una habitación.

Más adelante hablaremos sobre la interdistancia adecuada entre ventanas, para producir una iluminación homogénea.

Saludos y hasta la próxima.

[1] Navarro, J.: Sobre Iluminación Natural en Arquitectura. Universidad de Sevilla, 1983.

[2] CIBSE: Daylighting and Window Design. London: Chartered Institution of Building Services Engineers, 1999. Cap. 2.2.3.

[3] Diepens, J., Bakker, F., Zonneveldt, L.: Daylight design variations book. TNO-TUE Centre for Building Research (en desarrollo, última actualización Octubre 2000).

Diseño de ventanas I

Diseño de arquitectura

Las ventanas son un elemento esencial en la arquitectura, pues proporcionan luz natural a los espacios interiores. No obstante, poco sabemos acerca del diseño y la proporción de las aberturas para aprovechar al máximo la luz natural.

En este primer capítulo sobre ventanas voy a introducir los principios básicos para su diseño. Son reglas muy sencillas y elementales, que cualquier usuario puede seguir. En capítulos posteriores, estudiaremos la cuantificación de la luz provocada por una ventana.

1.- La luz natural que entra por una ventana se distribuye de forma muy desigual. La zona más iluminada pertenece a la superficie más próxima a la abertura y se extiende a una distancia equivalente a una vez la altura del dintel. A continuación muestro el estudio de iluminación (concretamente de los factores de luz-día, un concepto que veremos más adelante) de una habitación con una ventana que ocupa un 20% de superficie de la fachada [1]. Se puede observar como la iluminación más elevada es próxima a la ventana y va disminuyendo conforme se aleja de ésta.

2.- En consecuencia, se puede concluir que la iluminación óptima de una ventana equivale a dos veces la altura del dintel. Este punto es importante recordarlo: la profundidad de la luz depende exclusivamente de la altura del dintel de la ventana [2].

3.- Otros estudios [3] concluyen que la iluminación de una habitación puede dividirse en cinco tramos, según la altura de la ventana, como se muestra en la siguiente figura. De este modo, para una ventana centrada, la iluminación óptima alcanza dos veces la altura de la misma o una vez la altura del dintel.

4.- Finalmente, cabe destacar [4] que el fondo de una habitación puede parecer sombrío cuando el cociente de la iluminación de la mitad frontal de la estancia entre la iluminación de la mitad posterior es superior a 3.

Y esto ha sido todo por el momento. Tenemos mucho que hablar sobre iluminación a través de ventanas, poco a poco iré escribiendo más acerca de ellas.

[1] Acosta, I., Campano, M., et ál.: Daylight in window design: optimization of proportion and position under overcast sky conditions. Portugal, Lisbon: 5th International Congress on Energy and Environment Engineering and Management, 2013.

[2] Baker, N., Steemers, K.: Daylight: Design of Buildings. James & James, 2002.

[3] Martín Monroy, M.: Manual de la Iluminación. Ay. Las Palmas de Gran Canaria, 2006. p. 42.

[4] Lynes J. A.: Principles of natural lighting. Elsevier, 1968.