Dimensionado de huecos en espacios hospitalarios mediante criterios de iluminación saludable: aplicación a box en UCI
Abstract
El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) se desarrolla con el objetivo de generar una metodología para la optimización de las proporciones de huecos de ventana, según criterios de aprovechamiento de la luz natural mediante métricas dinámicas. Estas están vinculadas tanto a la disminución en el consumo eléctrico como a la correcta adaptación del individuo a los ritmos circadianos, mejorando así su salud general. Para ello, se utilizan los indicadores dinámicos Daylight Autonomy (DA) y Circadian Stimulus Autonomy (CSA), que miden el nivel de aprovechamiento de la luz natural y su impacto en los ritmos circadianos, respetivamente. El estudio se aplica sobre un caso de estudio a modo de ejemplo metodológico, situado en un box de unidad de cuidados intensivos (UCI), en el hospital de rehabilitación y traumatología de Virgen del Rocío.
Full text
Dimensionadodehuecosenespacios hospitalariosmediantecriteriosdeiluminación saludable:aplicaciónaboxenUCI Optimizacióndeltamañoyproporcióndehuecosenespacioshospitalariosdecuidadosintensivos medianteanálisisdinámicodelosnivelesobtenidosdeconfortlumínico,eficienciaenergéticay estímulocircadiano. TrabajoFindeGrado GradoenFundamentosdeArquitectura Autor:MiguelÁngelRáezMuñoz Tutor:MiguelÁngelCampanoLaborda GrupoB2019‐202
3 AGRADECIMIENTOS GraciasalaUniversidaddeSevillayalaEscuelaSuperiordeArquitecturadeSevillahepodido realizarelpresentetrabajo.Asimismo,ynosinmenosgratitud,mencionaralDepartamentode ConstruccionesarquitectónicasIyalgrupodeinvestigaciónTEP130,pertenecientealPAIDI(Plan AndaluzdeInvestigación,DesarrolloeInnovación).Menciónespecialmerecenlaspersonasque hancaminadoconmigoeneldesempeñodelpresentetrabajo,sinlascualesmehabríasido imposiblerealizarlo. ElequipodocentecorrespondientealgrupoBdetrabajodefindegradodelaETSA compuestoporJuanJoséSendraSalas,JoséCarlosGutiérrezBlancoyEmilioJ.Mascort Albea,poreltrabajodecorrecciónrealizadoduranteelcurso. MiguelÁngelCampanoLaborda:ProfesoreinvestigadordelaUniversidaddeSevillay elTEP130,porsuapoyoincondicionalmásalládelascompetenciaspropiasdeuntutor, compartiendodedicaciónyesfuerzosinolvidarelamoralaarquitecturaquetantonos une. IgnacioJavierAcostaGarcía:ProfesoreinvestigadordelaUniversidaddeSevillaydel TEP130,porsuayudaconlasnovedosasherramientasutilizadasenestetrabajo,delas cualesheaprendidograciasasuayudaysusconocimientos. Alejandro Ruiz Fernández de Angulo y Oscar Luque Cabezuelo: Compañeros en la escueladesdeelprimerdía,conlosquehetenidolasuertedecompartirestosañosde carrera. Gracias a ellos conocí el trabajo de Miguel Ángel Campano y del grupo de investigaciónTEP130,ademásdeayudarmecontodaslasinquietudesyobstáculosque encontréenelcamino.
4 RESUMEN ElpresenteTrabajodeFindeGrado(TFG)sedesarrollaconelobjetivodegeneraruna metodología para la optimizaciónde lasproporciones dehuecos deventana, según criteriosdeaprovechamientodelaluznaturalmediantemétricasdinámicas.Estasestán vinculadastantoaladisminuciónenelconsumoeléctricocomoalacorrectaadaptación del individuo a los ritmos circadianos, mejorando así su salud general. Para ello, se utilizan los indicadores dinámicos Daylight Autonomy (DA) y Circadian Stimulus Autonomy(CSA),quemidenelniveldeaprovechamientodelaluznaturalysuimpacto enlosritmoscircadianos,respetivamente.Elestudioseaplicasobreuncasodeestudio amododeejemplometodológico,situadoenunboxdeunidaddecuidadosintensivos (UCI),enelhospitalderehabilitaciónytraumatologíadeVirgendelRocío.
5 ÍNDICE BLOQUEA:INTRODUCCIÓN,OBJETIVOSYESTADODELACUESTIÓN 1. Introducción. 2. Objetivos. 2.1 Objetivosgenerales. 2.2 Objetivosespecíficos. 3. Estadodelacuestión. 3.1 Saludybienestar. 3.1.1 CicloCircadiano 3.2 Iluminaciónnatural 3.2.1 Normativasrespectodeiluminaciónnaturalenarquitectura. 3.2.2 Métodosdecálculodeiluminaciónnatural 3.2.3 Métricasestáticas,DaylightFactor. 3.2.4 MétricasDinámicas,DaylightAutonomy. 3.2.5 MétricasDinámicas,CircadianStimulusAutonomy. 3.2.6 Umbraldeiluminancia 3.3 Métodosdecálculoparailuminaciónnatural. 3.3.1 Radiosidad 3.3.2 Ray‐tracing 3.3.3 DaylightCoefficients BLOQUEB:METODOLOGÍA 4. Descripcióndelametodologíadetrabajo. 4.1 Elecciónydefinicióndemodelosdecálculo. 4.1.1 Caracterizacióndelmodelobasedeestudio:BoxUCI,enVirgen delRocío. 4.1.2 Definicióndelasvariablespresentesenelestudio. 4.2 Selecciónyvalidacióndelasherramientasinformáticasdecálculo. 4.2.1 Seleccióndelasherramientasdecálculo(Rhinoceros,DIVA, MicrosoftExcel) 4.2.2 Validacióndelaherramientadecálculomedianteceldasde ensayo.
6 4.3 Protocolodemodeladoycálculo: 4.3.1 Modeladodelosmodelos3Dmediantelaherramienta Rhinoceros. 4.3.2 CálculodelDAmediantelaherramientaDIVA 4.3.3 CálculodeCSAmedianteprocesadordedatosMicrosoftExcel,a partirdelosresultadosobtenidosdeDA. 4.4 ProduccióndeHipótesisdeestudio,mediantecombinatoriadevariables 4.5 Herramientasmatemáticasparaelanálisisdedatos. 4.5.1 MediaAritmética 4.5.2 DesviaciónEstándar BLOQUEC:ANÁLISISDERESULTADOSYCONCLUSIONES 5. Comparaciónyanálisisderesultados. 6.1 Resultadosdecálculo. 6.2 Análisisderesultados. 6.2.1 AnálisisdelindicadordeDA. 6.2.2 AnálisisdelindicadordeCSA. 6. Conclusiones. 7. Futuraslíneasdeinvestigación. APÉNDICES A. Glosario. B. Referencias.
7 BLOQUEA INTRODUCCIÓN,OBJETIVOSYESTADODELACUESTIÓN
8 1. INTRODUCCIÓN Desdelainvencióndelaluzeléctrica,lahumanidadsehavistoavocadaadependerde ella, pudiendo utilizar con ello el periodo nocturno, anteriormente reservado casi exclusivamentealdescanso.Debidoalosrequerimientoslaboralesyelestilodevida, muchasactividadespasaronapoderrealizarseporlanoche,intercambiandoelritmo naturaldedescansoytrabajodeldíaadía.Seperdió,engranparte,larelacióndelser humano con la luz natural, cosa que trajo serias consecuencias en la salud pública, debidoalanecesidadbiológicadelserhumanodedormirporlanocheparalograrun descanso reparador, definido en nuestros genes, y expresado mediante los ritmos circadianos. Enlaactualidad,laarquitecturaseveclaramenteinfluenciadaporelcaráctersostenible y tecnológico de la concienciación medioambiental presente. Principalmente en referenciaalaeficienciaenergéticayeconómica,losespaciossediseñanenbuscade unasoluciónacordeconestosestándares,pasandoporaltoelbienestarylasaluddel individuo.Enestesentido,elusoadecuadodelaluznaturalesesencialenlareducción dedemandaenergéticaenluzeléctrica,ademásdebeneficiarlasaludyvisióndelos ocupantes,dadoqueesnecesariaparalasincronizacióndelosritmoscircadianosdel individuo. Eldiseñodelhuecodeventanaeslaprincipalherramientadelarquitectoparacontrolar laentradadeluznaturaleneledificio.Unelaboradodiseñodehuecodeventanadebe poder satisfacer simultáneamente las exigencias de confort térmico, eficiencia energéticay salubridad, integrandola relaciónentrela luznatural yla respuestaal estímulocircadiano. Por todo ello, la iluminación es de vital importancia en diferentes espacios, como educacionalesodeatenciónmédica;estosehaceespecialmenteciertoenperiodosde hospitalizaciónodeconfinamiento,comoelprovocadoporlaCovid‐19,dondesedebe dignificarydotardeunamayorsalubridadlasestanciasdelospacientesinternosde mediaylargaduración. Teniendoencuentalaimportanciadelaluznaturalenlasaludybienestardelindividuo yobservandoelcontextoactualdelsectorsanitario,elpresentetrabajobuscagenerar unametodologíaparaoptimizarelhuecodeventanaaplicandoindicadoresdinámicos deiluminaciónnatural,derecientedesarrollo,aplicándolocomoejemplometodológico sobreunatipologíadealtareplicabilidadypresenciaenelterritorio,segúnparámetros desalud,bienestaryeficienciaenergética,comoeslaUCIdeTraumatologíadelHospital VirgendelRocío(Sevilla).
9 2. OBJETIVOS Elobjetivoprincipaldeestetrabajoesdesarrollarunametodologíaparalaoptimización de la localización y las proporciones de huecos de ventana, según criterios de aprovechamientodelaluznaturalmediantemétricasdinámicas,vinculadastantoala disminuciónenelconsumoeléctricocomoalacorrectaadaptacióndelindividuoalos ritmoscircadianos,mejorandoasísusaludgeneral. Objetivosgenerales Estetrabajotienelossiguientesobjetivosgenerales: OG.1 Desarrollodemetodologíadeanálisisbasadaenmétricasdinámicasde iluminación natural, vinculadas tanto a parámetros de eficiencia energética como a una adecuada respuesta circadiana, salubridady confortdelpaciente. OG.2 Aplicacióndelamétricadinámicasobreuncasodeestudio,consistente enun “box” deunidad decuidados intensivos delhospital Virgendel Rocío. Objetivosespecíficos Para alcanzar los objetivos generales antes mencionados, se establecen estos objetivos específicos: OE.1 Comprobación de la fiabilidad de la metodología de cálculo y la herramienta informática de los indicadores dinámicos de iluminación natural y estímulo circadiano por comparación con un modelo real, (CeldasdeensayodelTEP130). OE.2 Aplicar la metodología a un modelo de dimensiones reducidas, alta replicabilidadydeelevadapresenciaenelterritorio. OE.3 Analizar el impacto de un conjunto representativo de variables: Orientación,posición,tamañoyreflectanciainterior.
16 BLOQUEB METODOLOGÍA
17 4.1 Descripcióndelametodologíadetrabajo Lametodologíadelpresentetrabajoseplanteaapartirdelageneracióndemodelosvirtuales medianteunaherramientainformáticadecálculodinámico,aplicadasobreuncasodeestudio real,planteandosobreéldiferenteshipótesisapartirdeunconjuntodevariablesdefinidas. Elobjetivoprincipalesoptimizarelhuecodeventanadeunaunidaddecuidadosintensivos mediante métricas dinámicas de iluminación natural según estándaresenergéticosyde bienestar. 4.1.2 Caracterización del modelo base deestudio:BoxUCI,enVirgendel Rocío. ElcasodeestudioescogidoparaelestudiosesitúaenelHospitalVirgendelRocío,enel edificioderehabilitaciónytraumatología.Setratadeunboxtipo,decuidadosintensivos,con dimensionesde3.50mdeancho,3.25mdeprofundidady3mdealturalibre.Laelecciónse debeaqueelboxeslaunidadmínimademóduloenlaUCI,altamentereplicableencadaservicio decuidadosintensivos Enestaplantacasicuadrada,situamoselhuecodeventana,enlafachadaalsuryhuecosde ventanaentreboxes,parafacilitarlavisibilidaddelospacientes,aesteyoeste,yelaccesoala habitaciónsituadoalnorte.Laorientaciónpredominanteeslasur. Figura02:VistafrontaldelHospitaldeTraumatología Figura03:VistaenplantadelHospitalde Traumatología Figura04:UnidaddeCuidadosIntensivos.
18 4.1.2Definicióndelasvariablespresentesenelestudio. Elejemplodeestudioseplanteaapartirdecuatrovariablesque,alcombinarlasconlos modelosindependientesnecesariosparacalcularlosdosindicadoresdinámicos,generauntotal de48hipótesisdiferentes: Tamaño(Porcentajedehuecoenfachada):Seplanteantamañosdehuecode20%,35% y50%.Deestaformaseestudianlosvaloresdehuecomáshabitualesenestosrecintos, permitiendoextrapolarconclusiones.EnlaTabla01sedefineelporcentajedehuecoen fachadadelcasodeestudio,yenlaTabla02sedefinenlasvariablesdeporcentajede huecoenfachadaparalashipótesisdecálculo. Posición:Seplanteandosalturasestándardeventana,altaymedia,enrasadaalforjado superior,yenelpuntomediodelafachadarespectivamente.Sonlasdosposiciones máshabitualesenestosrecintos. ReflectanciaInterior:Lasreflectanciasinterioresdelosparamentossemuestranenlas tablas03,04y05.Sehantomadovalorescomunesenrecintosdeestascaracterísticas, buscandodarrespuestaadostiposdeespacio,clarosyoscuros. 0,20 TRANSMITANCIA 0,000,000,000,70 0,00 REFLEXIÓN 1,001,001,001,001,00 REFLECTANCIA 0,20 0,40 0,40 0,00 INTERIOROSCURO MATERIALES SUELO PARED TECHO V.EXT. V.INT ORIGINALCasoEstudio TAMAÑO* 24% *Porcentajedehuecoenfachada TAMAÑO* VARIABLESHipótesis 20% 35% 50% *Porcentajedehuecoenfachada Tabla01 Tabla02 Tabla03.Valoresdereflectanciadelosparamentosdelasvariantesconinteriorclaro Tabla04.Valoresdereflectanciadelosparamentosdelasvariantesconinterioroscuro REFLEXIÓN TRANSMITANCIA 0,00 0,00 0,00 0,70 0,20 1,001,001,001,001,00 TECHO V.EXT. V.INT INTERIORCLARO REFLECTANCIA 0,40 0,60 0,80 0,00 0,00 MATERIALES SUELO PARED
19 EnlassemanaspreviasalaepidemiadelaCOVID_19fueposibleirarealizarmediciones in‐situ al box del hospital para conocer las características espectométricas de los materialesdesuinterior.Sinembargo,nofueposibleconseguir estos datos de los vidriosinterioresyexteriores.Porello,seproponeunvalorestándardetransmisividad de0,7paraelvidriodefachadaporlascaracterísticasdecatálogoconstructivo;enel caso de los vidrios de las ventanas interiores (Figura 05), dado que son elementos semitransparentesquedejanpasarlamayorpartedelaluzincidente, se han de entenderensufacetamásdesfavorable,comoelementosqueabsorben,peroqueno introducenluzalespacio,seproponeunvalordereflectanciade0,2paraemulardicho pasodeluzalrecintocontiguo. Orientación:Lasorientacionesescogidas,NorteySur,sonlasmásrelevantesparael cálculo,porserlasdosquearrojanresultadosmásextremos. Figura05.Vista3Ddelboxtipo,concamillaypuntodevistadelobservador Tabla05.Valoresdereflectanciadelosparamentosdelcasodeestudiooriginal 0,20 TRANSMITANCIA 0,000,000,000,70 0,00 REFLEXIÓN 1,001,001,001,001,00 REFLECTANCIA 0,60 0,60 0,90 0,00 ORIGINAL MATERIALES SUELO PARED TECHO V.EXT. V.INT
20 4.1Selecciónyvalidacióndelasherramientasinformáticasde cálculo. 4.1.1 Seleccióndelasherramientasdecálculo. Rhinoceros:ElpresenteestudioseharealizadoconDIVA4.0.2delaempresade Solemma, que utiliza la interfaz de modelado de Rhinoceros 5.0. Esta herramientacuentaconlaúltimaversióndelmotorRadiancedeC.Reinhart, cuyosresultadoshansidoampliamentevalidadosporlacomunidadcientífica internacional. MicrosoftExcel:ParapoderrealizarloscálculosdeCSA,sehadesarrolladouna hojadeMicrosoftExcel(Figuras06y07enlaqueseextraentodoslosresultados porpuntodeiluminanciageneradosenDIVA,deformaquesepuedecalcular cualquierindicadorderivadodeesta,unavezfijadoumbralyhorario, entre otros.Estaherramientafuedesarrolladaenelsenodelgrupodeinvestigación TEP130. Figura06.Valoresdeiluminanciaenhojadecálculoparaextracciónderesultados deDIVA
21 Figura07.ValoresdeDAenhojadecálculoparaextracciónderesultadosdeDIVA 4.1.2 Validacióndelaherramientadecálculomedianteceldasdeensayo. Alrealizarunestudioconsimulacióninformática,utilizandoparaellométodosdecálculode recientegeneración,esnecesarioverificarlosresultadosobtenidosmedianteunacomparación conpuntosdecontrastefiables,yaseanmediantemedicionesinsituocálculosyavalidados. Para el presente estudio encontramos un modelo anterior desarrollado por el grupo de investigaciónTEP130quefuegeneradosiguiendoelmismoprocesoqueelpresenteestudio,y decaracterísticassimilares,basadoenunaparejadeceldasdeensayoexistentes(Leónetal., 2017). Figura08.CeldasdeensayoTEP130. En el citado estudio, para garantizar la autenticidad y el correcto funcionamiento de esta metodología, se realizan una serie de mediciones in‐situ (Figura 08) para comparar los resultadosconelmodelogeneradoenDIVA,yverificarqueésteúltimoseadecuaalarealidad.
22 Figura09.AnálisisderesultadosdeDApara250y500lx,TEP130. Mediantelasmedicionesin‐siturealizadas,seobtienenunconjuntoderesultadosconuna desviación estándar menor al 10% respecto de los resultados obtenidosapartirdela metodologíadigital.Estosuponelavalidacióndelmétododecáculodeiluminaciónnaturalpor elgrupodeinvestigaciónTEP130. 4.2 Protocolodemodeladoycálculo. Elprotocoloutilizadoparalarealizacióndelmodelado3Dysucálculoeselsiguiente: ‐ Modeladodelosmodelos3DmediantelaherramientaRhinoceros. ‐ Definicióndeplanosdetrabajoyumbralesdeiluminanciaparael estudio ‐ CálculodelDAmediantelaherramientaDIVA. ‐ CálculodeCSAmedianteprocesadordedatosMicrosoftExcel,a partirdelosresultadosobtenidosdeDA.
23 4.2.1 Modeladodelosmodelos3Dmediantelaherramienta Rhinoceros. Utilizando la herramienta Rhinoceros v5 se genera el modelo base del caso de estudio, dibujando en planta las dimensiones del espacio y extrusionando cada elemento vertical u horizontal.Paraestablecerlaposiciónenlacualseubicarálamallaconlosnodosdecálculo,se utilizaunasuperficiesituadaenlaposiciónrequeridadependiendodelindicador,sobrelaque DIVAsuperpondrádichomallado. Partiendo de las variables establecidas en el apartado 4.2.2, se generan 24 modelos geométricosdiferentesparacadaindicadordinámico,ademásdelmodeloexistente,referidosa lasvariablesdetamaño,posición,orientaciónyreflectanciainterior: 20%‐35%‐50%dehuecoenfachada. Alturabajayalta. OrientaciónNorteySur. ReflectanciaInteriorClarayOscura. 4.2.2 Definicióndeplanosdetrabajoyumbralesdeiluminanciapara elestudio Pararealizarelestudioesnecesarioconocerlosplanosdetrabajosobrelosquerealizaremos los cálculos en las herramientas de cálculo. Para el Daylight Autonomysesitúaunamalla horizontalde0.4mx0.4m,ubicadasa1.10mdealtura(Figura09)quesecorrespondeconel planosuperiordelacamadelpaciente(vectorizadohaciaarriba),quecoincideconelplanode trabajodelpersonalsanitario. ParaelcálculodelStimulus Circadian Autonomy, necesitamos medir la luz que recibe el paciente,porlotanto,esteindicadorsemideenunplanoverticalfrentealosojosdepaciente (vectorizadohacialapuerta),constituidopormallaverticalde0.4mx0.4m,ubicadaauna distanciade2.40mdelapuerta. Figura10.PlanosdecálculoparaDAyCSAenelmodeloobjetodeestudio
24 4.2.3 CálculodelDAmediantelaherramientaDIVA Unavezrealizadoelmodelado3Ddetodaslashipótesisdecálculo,mediantelaherramienta DIVAsesitúanlospuntosdecálculoseparados30cmentresí,dispuestosenlasuperficiecreada anteriormente a modo de plano de trabajo. A continuación se introduce la localización, la reflectanciadematerialesysuasignaciónaloselementos3Dyparafinalizar,sefijaelumbral deiluminancia,paraterminarintroduciendoelpatrónderadiosidadutilizadoparaelcálculo (cadarayolumínicoportadordeinformaciónrebota6vecesenlasuperficiesmodeladas). ParaelindicadordinámicodeDA,seplanteaunniveldeluminanciade300luxyunhorario ininterrumpidosemanalde8:00ama8:00pmparalospacientesinternosenUCI. Figura11.EjemplodemodeladoenDIVA 4.2.4 CálculodeCSAmedianteprocesadordedatosMicrosoftExcel, apartirdelosresultadosobtenidosdeDA. ParaelvalordinámicodeCSAseplanteandiferentesnivelesdeiluminancia: Unnivelde170luxparalosmodelosdereflectanciainterior“clara”. Unnivelde185luxparamodelosdereflectanciainterior“oscura”. ElcálculodeestosumbralessemuestraenlasFiguras10a12,basadosenlapremisade alcanzarunestímulocircadiano(CS)de0,30apartirdelespectroresultantedelespectrodela luznaturalpromedioenSevillaylareflexiónendichasparedes,usandoparaellolaherramienta decálculoCScalculatordesarrolladaporelMIT.
25 Fig12.CálculodelumbraldeiluminanciaparaunCSde0,30enelmodelooriginal Fig13.CálculodelumbraldeiluminanciaparaunCSde0,30enelmodeloconparamentos claros Fig14.CálculodelumbraldeiluminanciaparaunCSde0,30enelmodeloconparamentos oscuros
32 20%‐NORTE Tabla11:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos20%‐NORTE 20%‐SUR Tabla12:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos20%‐SUR Enlasgráficasseobservaqueexisteunaelevadasimilitudentrelosmodelosde20%de huecoenfachadayorientaciónSurconelcasodeestudio.Laspequeñasdiferenciasvisibles resultanprincipalmentedelasdiferenciaseneltamañodelhuecorespectodelafachada. También se observa un descenso del nivel de iluminancia en la zona próxima de la ventanadebidoalassombrasarrojadasdelantepechodelhuecodeventana,especialmenteen loscasosdondedichaventanaestáelevada(hipótesis“L”).
33 5.2.1.2Grupodehipótesis:DA‐35%‐NorteySur: Tabla13:ComparativaresultadosDAenmodelos35%‐NORTE Tabla14:ComparativaresultadosDAenmodelos35%‐SUR Como se observa en tablas y gráficas, un 35% de hueco en fachada es apto para garantizardeformaholgadaelumbraldeiluminanciaestablecidode300luxentodalasección paratodaslashipótesisdehuecodeventanadealturasuperior(hipótesis“L”).Sinembargo,con laventanaenposiciónintermedianosellegaavaloressuperioresdeDAsuperioresa0,50enla parteposteriordelbox,especialmenteconparamentososcuros. Enestesentido,seobservaqueconhuecosdeventanaenposiciónalta(hipótesis“L”)existe unaelevadauniformidaddelosvaloresdeDAdelasecciónventana‐paramentofrontal,tanto en orientaciones Norte y Sur, debido principalmente al porcentaje de hueco en fachada propuesto.
34 35%‐NORTE Tabla15:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos35%‐NORTE 35%‐SUR Tabla16:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos35%‐SUR Comoesposibleobservarenloshuecosdefachadadealturabajaaorientaciónnorte, seapreciaunacaídadelosnivelesdeiluminanciaalfondodelaestancia,debidoprincipalmente alaorientaciónyelvidriointerioropuestoalaentradadeluz,dadoqueestaladejaescaparde laestanciaynolareflejaalinterior.
35 5.2.1.3Grupodehipótesis:DA‐50%‐NorteySur: Tabla17:ComparativaresultadosDAenmodelos50%‐NORTE Tabla18:ComparativaresultadosDAenmodelos50%‐SUR Comoseobservaentablasygráficas,un50%dehuecoenfachadasetraduceenun huecodeventanasobredimensionado,yaquesealcanzaelumbraldeiluminanciaestablecido de300luxentreun85%‐95%delañoindependientementedelaorientación,lareflectanciade losparamentosinterioresolaposicióndelaventana.
36 50%‐NORTE Tabla19:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos50%‐NORTE 50%‐SUR Tabla20:RelaciónvisualderesultadosDAenmodelos50%‐SUR Comopodemosobservar,debidoalexcesivotamañodehuecodeventana, los resultadosNortenosediferenciandelosSur. Tambiénseverificaduranteelprocesodecálculoquelareflectanciainterioroscura depende principalmente de las paredes, debido a su mayor superficie. Ello genera un leve descensorespectodelashipótesisconreflectanciasinterioresclaras,dadoquelainfluenciade loshuecosentreboxesyconelpasillodeaccesoevitaengranmedidalasreflexionesinteriores delaluz.
37 5.2.2ResultadosparaelindicadordinámicoCircadianStimulusAutonomy. Tabla21:ResumenresultadosdeCircadianStimulusAutonomy(CSA) 20‐NCH 20‐NOH 20‐NCL 20‐NOL 20‐SCH 20‐SOH 20‐SCL 20‐SOL Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m 0.32m 0.440.420.450.440000 0.64m 0.470.460.490.460000 0.95m 0.480.470.50.490000 1.27m 0.490.470.510.490000 1.58m 0.50.470.520.50000 1.90m 0.50.470.520.50000 2.22m 0.480.450.510.480000 2.53m 0.480.450.50.450000 2.85m 0.450.420.480.440000 3.16m 0.410.380.440.440000 MEDIA 0.47 0.45 0.49 0.47 0.00 0.00 0.00 0.00 DESV.EST. 0.0287 0.0303 0.0278 0.0256 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 ORIGINAL 35‐NCH 35‐NOH 35‐NCL 35‐NOL 35‐SCH 35‐SOH 35‐SCL 35‐SOL Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34mZ=1.34m 0.32m 0 0.61 0.58 0.55 0.52 0.48 0.45 0.75 0.59 0.64m 0 0.66 0.63 0.58 0.55 0.52 0.51 0.74 0.65 0.95m 0 0.67 0.66 0.6 0.57 0.52 0.52 0.74 0.67 1.27m 0 0.67 0.66 0.6 0.58 0.53 0.52 0.74 0.68 1.58m 0 0.67 0.67 0.61 0.58 0.53 0.52 0.74 0.68 1.90m 0 0.67 0.66 0.6 0.58 0.54 0.52 0.74 0.68 2.22m 0 0.67 0.66 0.6 0.56 0.53 0.52 0.74 0.68 2.53m 0 0.67 0.64 0.59 0.55 0.53 0.52 0.74 0.67 2.85m 0 0.64 0.62 0.56 0.52 0.52 0.52 0.74 0.66 3.16m 0 0.58 0.56 0.52 0.52 0.51 0.47 0.75 0.62 MEDIA 0.00 0.63 0.65 0.58 0.55 0.74 0.66 0.52 0.51 DESV.EST. 0.0000 0.0375 0.0318 0.0288 0.0254 0.0042 0.0305 0.0166 0.0254 50‐NCH 50‐NOH 50‐NCL 50‐NOL 50‐SCH 50‐SOH 50‐SCL 50‐SOL Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m Z=1.34m 0.32m 0.78 0.77 0.78 0.77 0.77 0.77 0.74 0.73 0.64m 0.77 0.76 0.77 0.75 0.77 0.75 0.72 0.7 0.95m 0.77 0.76 0.77 0.75 0.77 0.75 0.71 0.68 1.27m 0.77 0.76 0.77 0.75 0.77 0.75 0.71 0.68 1.58m 0.77 0.77 0.77 0.75 0.77 0.75 0.71 0.68 1.90m 0.77 0.76 0.77 0.76 0.77 0.76 0.71 0.68 2.22m 0.77 0.75 0.77 0.75 0.77 0.75 0.71 0.68 2.53m 0.77 0.75 0.77 0.75 0.77 0.75 0.71 0.68 2.85m 0.77 0.77 0.77 0.76 0.77 0.75 0.71 0.7 3.16m 0.78 0.77 0.78 0.77 0.77 0.77 0.74 0.73 MEDIA 0.77 0.76 0.77 0.76 0.77 0.76 0.72 0.69 DESV.EST. 0.0042 0.0079 0.0042 0.0084 0.0000 0.0085 0.0125 0.0207 35%50% CSA NORTE SUR 20%
38 5.2.2.1Grupodehipótesis:CSA‐20%‐NorteySur: Tabla22:ComparativaresultadosCSAenmodelos20%‐NORTE Tabla23:ComparativaresultadosCSAenmodelos20%‐SUR Como se observa en la tabla de resultadosSur,losvaloresdeCSAsonnulos, debidoaqueelhorarioestablecidoparael umbral de CSA, definido habitualmente entrelas8:00amy9:00am,hacequepor lapeculiaridaddehusohorariodelaciudad deSevilla(desfasedecasidoshorasentre horasolarylocal),hayaunamanecermuy tardío (Fig. 15), con exposición solar aún débil (valores de iluminancia aún por debajo del umbral) y una mayor componenteNortequeSur(tablas24y25). ORIGINAL 20‐NCH 20‐NOH 20‐NCL 20‐NOL 0.32m 0 0.44 0.42 0.45 0.44 0.64m 0 0.47 0.46 0.49 0.46 0.95m 0 0.48 0.47 0.5 0.49 1.27m 0 0.49 0.47 0.51 0.49 1.58m 0 0.5 0.47 0.52 0.5 1.90m 0 0.5 0.47 0.52 0.5 2.22m 0 0.48 0.45 0.51 0.48 2.53m 0 0.48 0.45 0.5 0.45 2.85m 0 0.45 0.42 0.48 0.44 3.16m 0 0.41 0.38 0.44 0.44 NORTE ORIGINAL 20‐SCH 20‐SOH 20‐SCL 20‐SOL 0.32m 00000 0.64m 00000 0.95m 00000 1.27m 00000 1.58m 00000 1.90m 00000 2.22m 00000 2.53m 00000 2.85m 00000 3.16m 00000 SUR Figura15.CartaEstereográfica.
39 20%‐NORTE Tabla24:RelaciónvisualderesultadosCSAenmodelos20%‐NORTE 20%‐SUR Tabla25:RelaciónvisualderesultadosCSAenmodelos20%‐SUR Comoseobservaentablasygráficas,unporcentajedehuecoenfachadadel20%noes suficienteparasatisfacerelumbralrequeridodeCSAdurantelamitaddeunañoconelumbral yhorariodados. LosresultadosenorientaciónSursejustifican,comoseexplicóanteriormente,mediante losanálisisdeniveldeluminanciaylacartaestereográfica,Figuras13,14y15.
40 Figura16.NivelesdeiluminanciaenmodeloORIGINAL Figura17.Nivelesdeiluminanciaenmodelo20%‐SUR.
41 ORIGINAL 35‐NCH 35‐NOH 35‐NCL 35‐NOL 0.32m0 0.610.580.550.52 0.64m0 0.660.630.580.55 0.95m 0 0.67 0.66 0.6 0.57 1.27m 0 0.67 0.66 0.6 0.58 1.58m0 0.670.670.610.58 1.90m 0 0.67 0.66 0.6 0.58 2.22m 0 0.67 0.66 0.6 0.56 2.53m0 0.670.640.590.55 2.85m0 0.640.620.560.52 3.16m0 0.580.560.520.52 NORTE 2.2Grupodehipótesis:CSA‐35%‐NorteySur: Tabla25:ComparativaresultadosCSAenmodelos35%‐NORTE Tabla26:ComparativaresultadosCSAenmodelos35%‐SUR Comoseobservaenlagráfica35%‐Norte,enorientacionesNorte,lasdiferenciasentre reflectanciasinterioressonpocorelevantes.EnelcasodelaorientaciónSur,lasdiferencias entrereflectanciasinterioressondemayorrelevancia,llegandoasuponermásdeun0,20del valordeCSA. ORIGINAL 35‐SCH 35‐SOH 35‐SCL 35‐SOL 0.32m0 0.480.450.750.59 0.64m0 0.520.510.740.65 0.95m0 0.520.520.740.67 1.27m0 0.530.520.740.68 1.58m0 0.530.520.740.68 1.90m0 0.540.520.740.68 2.22m0 0.530.520.740.68 2.53m0 0.530.520.740.67 2.85m0 0.520.520.740.66 3.16m0 0.510.470.750.62 SUR
48 GLOSARIO Flujoluminoso:potenciaemitida,transmitidaorecibidaenformadeluz.Su unidaddemedidaesellumen(Lm). Iluminancia:Cocientedelflujoluminosoincidentesobreunelementodela superficie que contiene el punto, por el área de ese elemento, siendo la unidaddemedidaellux. Ciclocircadiano:oscilacionesdelasvariablesbiológicas,físicasometales,en intervalosregularesde24horasasociadoalosciclosdeiluminaciónnatural quesufrenlamayoríadelosseresvivos. Eficiencia energética: relación entre las necesidades de un edificio y la demandaenergéticaquealcanzarestasnecesidadessupone. SpectralPowerDistribution:sedefineenrelaciónalascaracterísticas específicasdelaluznaturalendiferentestipologíasdecielo,sebasaenla informacióndelongituddeondadelaluz. Métricasdinámicas:indicadoresquedescriben,conmayorprecisiónquelas métricas estáticas, el aprovechamiento de luz de natural en espacios interiores. DaylightAutonomy(DA):tiempodelañoenelquesealcanzalailuminancia requeridaparadesarrollarunaactividadconcretasoloconluznatural. ContinuousDaylightAutonomy(cDA):tiempoenelañoenelquesealcanza un umbral de iluminancia determinado para desarrollar una actividad concretaconluznaturalyluzeléctricaregulada. SpatialDaylightAutonomy(sDA):porcentajedetiempoenelañoenelquese alcanzaunniveldeiluminanciadeterminadoen,comomínimo,un50%dela estancia. Estímulocircadiano(CS):Supresióndemelatoninaporpartedelcerebroque seproducedebidoalaexposiciónalaluznatural. CircadianStimulusAutonomy(CSA):Porcentajedetiempoenelañoenque sealcanza,conluznatural,elumbraldeiluminanciadeterminadoparaun correctoestímulocircadiano.
49 Radiosidad:Métododecálculolumínicobasadoenlaconsideraciónderayos deluzincidiendosobreunpuntoconcretodeunasuperficielambertianay siendorebotadosentodasdirecciones. Superficielambertiana:superficiequerefleja,entodasdireccionesydela mismaforma,unaondaincidenteenella. Ray‐tracing:métododecálculolumínicoquegeneraunaimagenestática, basándoseenellanzamientoderayosdesdeelpuntodevistadelobservador. Daylight Coefficients: método de cálculo lumínico desarrollado por (Mardaljevic, n.d.) y que se basa en una simplificación del método de radiosidad.UtilizaelmotordecálculoRadiance. Radiance:motordecálculolumínicoutilizadoporUMIybasadoenelDaylight CoefficientsMethod. Reflectancia:porcentajedeluzdirectaquereflejaunasuperficie. Absortancia: porcentaje de la radiación solar total, que incidesobreuna superficie,queesabsorbidoporlamisma. Transmitancia:porcentajedeluzdirectaquetraspasaunmaterialsobreel queincideporunidaddetiempo. Desviación estándar: representa la dispersión de una serie de datos o resultadosconrespectoalvalormedio.
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