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Estudios recientes han demostrado que la distribución adecuada de las aberturas de las ventanas en una habitación, en combinación con los sistemas de control de iluminación, calefacción, ventilación y aire acondicionado, puede reducir significativamente las cargas máximas en el sistema de aire acondicionado. Esta medida también permite reducir los costes energéticos gastados en iluminación y ventilación, manteniendo al mismo tiempo unas condiciones interiores confortables, tanto en términos de iluminación como de calidad del aire interior.
Las tecnologías no se detienen y hoy en día están apareciendo fachadas transparentes, un componente necesario de los edificios respetuosos con el medio ambiente. Las fachadas de estos edificios se reorganizan dinámicamente mediante un sistema de sombreado para proporcionar una combinación óptima de iluminación artificial y natural. El concepto de fachadas dinámicas (cuya idea es instalar elementos de sombreado en la superficie del edificio) no es nuevo. Pero su desarrollo activo comenzó sólo en los últimos años. Sólo recientemente los ingenieros y arquitectos han comenzado a “confiar” en estos sistemas y a utilizarlos en la construcción.
Los elementos de sombreado dinámicos son posibles gracias a los avances en la tecnología de ventanas. El resultado fue la aparición de tecnologías para la colocación dinámica de aberturas de ventanas mediante el control automatizado del sistema de cortinas. Todo esto caracteriza una nueva generación de edificios “inteligentes”, cuyo sello distintivo será un sistema eficiente de calefacción, ventilación y aire acondicionado. La idea en sí parece maravillosa, pero su implementación no es tan sencilla como parece a primera vista.
Cada edificio requiere un enfoque de diseño individual en función de su finalidad, las condiciones climáticas exteriores, la orientación espacial y el grado de transparencia de la fachada. Ya en una etapa inicial de diseño, el equipo de desarrollo se enfrenta a una variedad de opciones de solución. Sin embargo, puede resultar difícil evaluar definitivamente los méritos de las opciones, especialmente si se utilizan tecnologías innovadoras. Como resultado, la elección final suele ser subjetiva. La desunión entre las etapas del proceso constructivo, en las que ninguno de los miembros del equipo asume la tarea de optimizar completamente el microclima, es el principal problema a la hora de “afinar” el proyecto. Por lo tanto, muy a menudo, en la última etapa de la construcción, los sistemas «pasivos» tradicionales se ofrecen como una alternativa «segura».
A pesar de todas las dificultades que surgen, las ventajas de los elementos de sombreado dinámicos son obvias. Por ejemplo, puede reducir eficazmente su exposición a la luz solar directa. Para ello, es necesario colocar un sistema de sombreado automatizado a lo largo del perímetro exterior de las oficinas. Los elementos de sombreado colocados sobre rodillos pueden moverse automáticamente para bloquear la luz solar directa y permitir que la luz difusa entre en la oficina. Esta medida permite combatir el deslumbramiento y crear una sensación de luz confortable en las habitaciones. Las persianas horizontales («venecianas») redirigen la luz natural al espacio de la habitación y le permiten crear una iluminación uniforme incluso en espacios de oficinas abiertos. Las ventanas controladas automáticamente permiten la ventilación natural, facilitando el flujo de aire fresco y evitando el sobrecalentamiento.
No es ningún secreto que una fachada dinámica que cubra todo el perímetro es difícil de construir, y no todos los edificios pueden ser equipado con dicho sistema
La eficacia de los sistemas de sombreado tiene un impacto directo en diversos aspectos del rendimiento del edificio (calefacción, aire acondicionado e iluminación), así como en el confort (térmico y visual), por lo que se requiere un enfoque integral desde una etapa temprana de diseño. Esta medida permitirá alcanzar resultados óptimos del trabajo conjunto de arquitectos e ingenieros civiles. También es importante la aportación de consultores y especialistas en ahorro energético.
Las investigaciones han demostrado que un diseño de fachada dinámico con control automatizado, junto con sistemas de control de iluminación y componentes HVAC, puede reducir significativamente la carga máxima en el sistema de ventilación y optimizar el consumo general de energía. En este caso, las condiciones de iluminación y ventilación serán suficientes para mantener el microclima y el confort lumínico deseados.
Al considerar los beneficios de utilizar la automatización de edificios para controlar los elementos de sombra, se debe tener en cuenta lo siguiente: Al automatizar edificios de oficinas y gubernamentales, el diseñador debe, en primer lugar, brindar protección contra la luz brillante. Esto significa que las persianas deben colocarse de manera que impidan que la luz solar directa entre en las áreas de trabajo. Esta medida también evita que el aire interior se sobrecaliente. Si no hay automatización, entonces la propia persona se ve obligada a mover las “persianas” (cortinas, persianas), pero en este caso esto no contribuiría a la reducción del consumo diario de energía en iluminación y aire acondicionado, porque es un factor subjetivo. interferiría con el proceso. Se ha observado que al menos el 30% de las personas prefiere poner sombra en las ventanas en días nublados (esto reduce la luz natural y aumenta los costos de iluminación) y abrirlas en días despejados (esto aumenta los costos de aire acondicionado). ¿Qué podemos decir de las horas/días en los que no hay nadie en las oficinas (hora de almuerzo, fines de semana)?
Un sistema automatizado puede solucionar estos problemas sin comprometer la comodidad (con controles adecuados). La automatización también puede tener en cuenta las necesidades individuales del usuario.
Entonces surge naturalmente la pregunta: «¿Cuáles deberían ser los parámetros de sombreado?» Después de todo, nos encanta la luz natural (y también mirar al exterior), pero no nos gusta cuando el sol brilla demasiado. Por eso las persianas automáticas deben difundir la luz solar, evitando que los rayos directos entren en la habitación. Lo principal es establecer un equilibrio entre los efectos positivos y negativos de la luz solar. Se sabe que en cielos muy despejados la transmitancia debe ser superior al 5%, por lo que las recomendaciones suelen indicar una cifra del 5% como umbral.
El tono de color de la persiana también es importante, ya que influye en el aspecto exterior de la ventana y en el grado de absorción de energía solar. Los tonos oscuros de las persianas mejoran la apariencia de la oficina, pero estos tonos aumentan la temperatura del aire en la habitación. Tenga en cuenta que la elección del color de las cortinas o persianas puede mejorar el impacto estético, pero su habitación estará más cálida. Hay solución a este problema: existe una tela especial que es oscura por dentro y clara por fuera (por lo que refleja mejor los rayos).
Por supuesto, la posibilidad de persianas horizontales que automáticamente Girar dependiendo de la altura del sol puede proporcionar una protección efectiva, pero un sistema de este tipo requiere un desarrollo cuidadoso.
También es importante considerar la ubicación de las pantallas de sombreado. Los sombreadores externos siempre superan a los internos, pero aún se prefiere colocar las pantallas en el interior por razones estéticas y para facilitar el mantenimiento.
Cuando se resolvió el problema de controlar el sistema de sombreado (al menos en parte en una etapa temprana) de desarrollo), quedaba un problema, quizás a mayor escala: implementar el proyecto.
Los sistemas de control de iluminación existentes actualmente permiten regular automáticamente la iluminación a bajo coste. Las lámparas se apagan (o se atenúan al mínimo) cuando la luz del día es lo suficientemente brillante. Cuando se requiera iluminación artificial, las lámparas se encenderán en consecuencia. Los sensores de ocupación en el lugar de trabajo garantizarán que las luces de la habitación no estén encendidas cuando un empleado esté ausente. Actualmente, los sensores fotoeléctricos se controlan mediante algoritmos «inteligentes», por lo que no se necesitarán más de dos o tres sensores (por lado) en la fachada del edificio. La iluminación se puede ajustar según la tarea y las preferencias del propietario de la habitación.
La cuestión de la integración de los sistemas de control de iluminación con sistemas de persianas automáticas está adquiriendo cada vez más relevancia. El objetivo de dicha integración será lograr el mayor ahorro energético posible. ¿Cómo lograrlo? Consideremos los sistemas de sombreado e iluminación como un “sistema de iluminación único”. Este sistema se convertirá en una parte integral de las instalaciones de oficinas (especialmente el perímetro externo) y se desarrollará en una etapa temprana de diseño. La posición de las cortinas se ajustará continuamente según las condiciones de iluminación ambiental y las luces solo se encenderán cuando sea necesario. No es necesario utilizar sistemas separados. La idea en sí suena simple y clara, pero su implementación puede requerir la interacción entre dos sistemas, y tecnológicamente estamos listos para resolver este problema.
El último punto de integrar fachadas dinámicas en un sistema de automatización de edificios es la necesidad de interactuar con el sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado. El impacto del sistema de iluminación integrado en el sistema de aire acondicionado tiene dos objetivos:
• reducción de la capacidad de refrigeración debido al uso de sombras (esto reduce los costes de capital para un sistema menos potente),
• reducción del consumo de energía de refrigeración, lo que reduce la necesidad del efecto “calefacción” de la iluminación (tanto solar como artificial).
Estos dos puntos deben pensarse detenidamente en una etapa temprana del diseño, cuando se toman decisiones fundamentales. Además de reducir la energía requerida por el sistema de aire acondicionado, el control dinámico de la temperatura alrededor del perímetro de un edificio de oficinas reducirá significativamente el consumo total de energía.
Otras opciones de automatización perimetral (como la apertura automática de ventanas para ventilación natural ) también son importantes y deben adoptarse y tenerse en cuenta a la hora de diseñar la fachada de un edificio.
La experiencia en el desarrollo de fachadas dinámicas ha demostrado que para un edificio promedio con una altura de 10 a 15 pisos y un área de 4500 m2. m. con fachadas acristaladas, el ahorro energético gracias al sistema de sombreado automático es del 40%. El consumo de energía se puede reducir en más del 60% (en comparación con los sistemas climáticos pasivos). La carga máxima del sistema de aire acondicionado se puede reducir entre un 20 y un 40%. Estos hechos hacen que la tecnología sea muy atractiva y promete reducir el consumo de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y crear microclimas más saludables.
Acerca del autor
Thanos Tzempelikos – M.A., Ph.D. Es consultor independiente y trabaja en el marco del proyecto “Energía Solar en Ingeniería Civil”. Desde hace 5 años investiga sobre la optimización del microclima de los locales de oficinas (fachadas dinámicas, iluminación natural, desarrollo y control de pantallas de sombreado). También se ocupa de su integración con sistemas de iluminación artificial y aire acondicionado.
basado en materiales del sitio web de AutomatedBuildings |
