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07 marzo 2018

Cómo mejorar la iluminación natural en los edificios con EnergyPlus y Radiance

Pasamos un 90% de tiempo dentro de edificios, las certificaciones de sostenibilidad no sólo se centran en el medio ambiente, sino, también, en la salud de los ocupantes. Por eso, durante la fase de diseño, es importante realizar un estudio de iluminación natural para aprovechar los beneficios de la luz solar.

Estudio iluminación natural de un edificio de oficinas

La iluminación natural es una alternativa válida para la iluminación de interiores porque es una fuente de energía renovable, conlleva un ahorro de energía eléctrica y tiene una eficiencia energética superior a la iluminación artificial. Además, ayuda a mantener sincronizado el ritmo biológico con el ciclo de luz. Sin embargo, los sistemas de la luz natural deben proteger de la radiación solar directa y del deslumbramiento, asegurando el confort visual.

La iluminación natural es una alternativa válida para la iluminación de interiores porque es una fuente de energía renovable que conlleva un ahorro de energía eléctrica.

Para buscar un buen balance y así ofrecer un acceso a luz natural de calidad, la mayoría de estudios de iluminación natural usan el software Radiance como motor de cálculo.

¿Qué es Radiance?

Radiance es una herramienta de código abierto que calcula los niveles de iluminación a partir de un archivo donde se definen la geometría, los materiales y las condiciones climáticas. Esta herramienta destaca por su rapidez de cálculo utilizando un algoritmo muy preciso (raytracing).

Radiance no dispone de interfaz gráfica por lo que en general se utilizan otros programas como plataforma para generar el archivo de entrada que necesita. OpenStudio, a pesar de que esté pensado de realizar simulaciones energéticas, está preparado para realizar simulaciones lumínicas con Radiance.

¿Cómo OpenStudio utiliza Radiance?

En OpenStudio existe la posibilidad de, antes de realizar una simulación energética, hacer una simulación lumínica para controlar y regular la iluminación artificial teniendo en cuenta la iluminación artificial. Para ello hay que crear un espacio de trabajo en SketchUp y añadir un control de iluminación en los espacios que se quiera estudiar.

OpenStudio aprovecha esta simulación lumínica para calcular:

  • Spatial Daylight Autonomy (sDA)
  • Useful Daylight Illuminance (UDI)

Ambos valores se pueden utilizar para justificar los créditos de las certificaciones LEED y BREEAM relacionados con el confort visual.

A pesar de esto, existe una limitación por lo que se refiere a la geometría ya que, como OpenStudio usa EnergyPlus como motor de cálculo, sólo se pueden estudiar espacios de trabajo con forma rectangular. Además, OpenStudio no calcula valores de Daylight Factor (DF) que se necesitan para justificar los créditos de la certificación VERDE y BREEAM Vivienda sobre iluminación natural. Teniendo en cuenta estas limitaciones, una alternativa, es el uso de Groundhog, un plugin de SketchUp de código abierto que permite utilizar Radiance como motor de cálculo.

¿Qué tipos de análisis podemos hacer?

Desde Zero Consulting hemos desarrollado nuestras propias herramientas para utilizar Radiance con OpenStudio, una interfaz más amigable, de una forma más rápida gracias a la automatización de procesos.

Dejamos de utilizar Radiance como una caja negra y lo usamos como una herramienta flexible que nos permita realizar análisis de iluminación natural más exhaustivos.
Al adaptar Radiance a nuestras necesidades, no sólo las geometrías complejas dejan de ser un obstáculo, sino que podemos personalizar el estudio al tipo de certificación energética (LEED, BREEAM, VERDE…). De este modo, dejamos de utilizar Radiance como una caja negra, sino como una herramienta flexible que nos permita realizar análisis más exhaustivos.

Cálculo de Daylight Factor para BREEAM Vivienda

Ejemplo de cálculo del Factor de Luz Natural medio para BREEAM Vivienda

Adrià González Esteve

Ingeniero Industrial y Matemático en Zero Consulting