Arquitectura y Energía Natural

Por: Rafael Serra Florensa y Helena Coch Roura

Introducción
El libro que presentamos es el resultado de la fusión de dos libros ya publicados ; "Les energies a
l'arquitectura" y "El disseny energètic a l'arquitectura". Dichos libros, concebidos didacticamente,
creemos que presentan además, un interés general para profesionales de la arquitectura, que justifica su publicación como un conjunto único.

En la primera parte del texto, tratamos los aspectos básicos o principios científicos de lo que representan las energías en la arquitectura y, a continuación, en la segunda parte, desde las técnicas más generales del diseño hasta las más particulares; acústicas, lumínicas y climáticas que, permiten el mejor aprovechamiento de las energías naturales en los edificios.

La primera parte consideramos que es la base introductoria para el estudio de los sistemas, naturales o artificiales, de control ambiental en los edificios. En esta parte se plantean los principios físicos, fisiológicos y psicológicos que, permiten comprender los sistemas de iluminación natural y artificial, la acústica y los sistemas de calefacción, de acondicionamiento, etc.. A partir de estos principios se podría acceder a algun sistema de control ambiental aplicable en la arquitectura.

En la segunda parte, penetramos en el estudio del aprovechamiento de las energías naturales en losedificios. Primero analizando cómo las diferentes decisiones generales del proyecto arquitectónico influyen sobre su comportamiento ambiental y, a continuación tratando los sistemas específicos, climáticos, lumínicos y acústicos que aprovechan estas energías naturales.
Hoy en día, los problemas medioambientales y la escasez, siempre latente, de los recursos energéticos posibles hacen muy importante el aprovechamiento de las energías naturales. En este contexto la arquitectura oficial tiende a apoyarse, cada vez más, en el uso de sistemas artificiales, sofisticados hoy, con controles informatizados que no consiguen esconder la básica contradicción de su diseño, que los hace consumidores desmesurados de energía, bajo la pretensiosa simplicidad de su piel austera.

En estas circunstancias, creemos que tiene sentido estudiar los sistemas naturales de control ambiental desde un enfoque arquitectónico global, estudiando el comportamiento energético de un edificio desde sus condiciones de implantación y su forma, el tratamiento de su envolvente y, la construcción y acabados de su interior. De esta forma, los sistemas específicos lumínicos, acústicos y climáticos y, en especial, cuando estos sistemas son artificiales, los entendemos como componentes ortopédicos que intervienen corrigiendo defectos básicos del diseño que se podrían haber resuelto a menudo con un proyecto adecuado.

La parte final del libro complementa la información con la presentación de los programas de ordenador que lo acompañan y, que permiten evaluar el comportamiento lumínico, acústico y climático de los edificios.

Tratandose de sistemas naturales de control ambiental y de uso arquitectónico, los programas son de fácil utilización y, presentan resultados aproximados con rapidez. Con ello se pretende facilitar su utilización ágil, desde los inicios del proceso de proyección, cuando son más importantes las decisiones que se toman.

Índice
1ª parte: El ambiente arquitectònico, visual, acústico y climático
Capítulo 1 El entorno humano y el papel de la energía
1.1 El cuerpo y el ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 El proceso perceptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.3 Acción en el ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.4 Principios de la acción ambiental colectiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.5 Evolución del espacio como relación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 Constricciones en el diseño ambiental a nivel de agrupación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.7 Justificación del análisis del entorno en la arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Capítulo 2 Definición física del ambiente
2.1 Principio físico de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2 Producción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.3 Medición de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4 Propagación de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.5 Comportamiento general frente a obstáculos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.6 Difracción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.7 Reflexión en los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.8 Absorción de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.9 Transmisión de los fenómenos ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Capítulo 3 Definición fisiológica del ambiente
3.1 Principios de la sensación y de la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.2 Los sentidos humanos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3 Reacción de los sentidos al nivel energético y la longitud de onda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.4 Sensibilidad de los sentidos al espacio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.5 Sensibilidad de los sentidos en relación al tiempo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.6 Principios generales del confort ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
3.7 Confort visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.8 Confort acústico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.9 Confort climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
3.10 El confort global . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
Capítulo 4 Definición psicológica del ambiente
4.1 La sensación y la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.2 El aprendizaje del proceso perceptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3 Principios fundamentales del proceso percptivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.4 Los factores de la percepción y la Gestalt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.5 Las percepciones asociadas y las sinestesias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.6 El lenguaje como base de la percepción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.7 La percepción del espacio y la reacción individual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
4.8 Los tipos de carácter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.9 Percepción ambiental y estética . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Capítulo 5 Inicio del lenguaje, parámetros y definidores ambientales
5.1 El lenguaje ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2 Necesidades y apetencias humanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.3 Las voliciones ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.4 Los definidores ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.5 Valores típicos de los definidores ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2ª parte: El control ambiental en el tiempo y en el espacio
Capítulo 6 Evolución del control ambiental en la arquitectura
6.1 Introducción, limitaciones del análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.2 Los tiempos primitivos, refugio básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.3 Civilizaciones mediterráneas, forma y función . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.4 Crecimiento de Europa, el frío y la luz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
6.5 Tiempo de cambio hasta el industrialismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.6 La modernidad y su contradicción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
6.7 El futuro y la utopía ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
Capítulo 7 El clima y otras preexistencias ambientales
7.1 Macrofactores y microfactores del entorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.2 Parámetros climáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.3 Otros parámetros ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.4 Análisis general de preexistencias ambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Capítulo 8 Clima y la arquitectura popular
8.1 Diversidad climática y modelos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
8.2 Arquitectura de los climas cálidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.3 Arquitectura de los climas fríos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.4 Complejidad en los climas templados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
12 Las energías en la arquitectura
3ª parte. Los medios naturales de control ambiental
Capítulo 9 La acción microclimática
9.1 La elección de la ubicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
9.2 Corrección del entorno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
Capítulo 10 Características generales del proyecto
10.1 Forma general del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
10.2 El tratamiento de la piel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
10.3 El interior del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260
Capítulo 11 Las características específicas del proyecto
11.1 Las obstrucciones según las orientaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
11.2 La orientación de la forma general del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280
11.3 Los cerramientos según la orientación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
11.4 Topología del espacio interior del edificio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286
Capítulo 12 Sistemas especiales de control ambiental
12.1 Sistemas de climatización natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
12.2 Sistemas de iluminación natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
12.3 Sistemas de control acústico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
Anexo A La evaluación del comportamiento ambiental
A.1 Dimensionado de la luz natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2 Dimensionados acústicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3 Dimensionado climático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Cómo planificar la luz (Manual)

Edición ERCO

ÍNDICE
Prólogo
1.1 Historia
1.1 Historia de la iluminación arquitectónica 12
1.1.1 Arquitectura de luz diurna 12
1.1.2 Iluminación artificial 13
1.1.3 Ciencias naturales e iluminación 15
1.1.4 Fuentes luminosas modernas 16
1.1.4.1 Alumbrado de gas 17
1.1.4.2 Fuentes eléctricas de luz 18
1.1.5 Planificación de iluminación cuantitativa 22
1.1.6 Principios de una nueva planificación de iluminación 22
1.1.6.1 Impulsos procedentes del alumbrado escénico 24
1.1.6.2 Planificación de iluminación cualitativa 24
1.1.6.3 Luminotecnia y planificación de iluminación 25
2.0 Fundamentos
2.1 Percepción 28
2.1.1 Ojo y cámara 28
2.1.2 Psicología de la percepción 29
2.1.2.1 Constancia 31
2.1.2.2 Leyes gestálticas 33
2.1.3 Fisiología del ojo 37
2.1.4 Objetos de percepción 38
2.2 Medidas y unidades 40
2.2.1 Flujo luminoso 40
2.2.2 Eficacia luminosa 40
2.2.3 Cantidad de luz 40
2.2.4 Intensidad luminosa 40
2.2.5 Iluminancia 42
2.2.6 Exposición luminosa 42
2.2.7 Luminancia 42
2.3 Luz y fuentes de luz
2.3.1 Lámparas incandescentes 45
2.3.1.1 Lámparas halógenas incandescentes 49
2.3.2 Lámparas de descarga 52
2.3.2.1 Lámparas fluorescentes 53
2.3.2.2 Lámparas fluorescentes compactas 54
2.3.2.3 Tubos luminosos (neón) 55
2.3.2.4 Lámparas de vapor de sodio de baja presión 56
2.3.2.5 Lámparas de vapor de mercurio de alta presión 57
2.3.2.6 Lámparas de luz mezcla 58
2.3.2.7 Lámparas de halogenuros metálicos 59
2.3.2.8 Lámparas de vapor de sodio de alta presión 60
2.4 Equipos de estabilización y control
2.4.1 Equipos eléctricos para lámparas de descarga 65
2.4.1.1 Lámparas fluorescentes 65
2.4.1.2 Lámparas fluorescentes compactas 66
2.4.1.3 Tubos luminosos (neón) 66
2.4.1.4 Lámparas de vapor de sodio de baja presión 66
2.4.1.5 Lámparas de vapor de mercurio de alta presión 66
2.4.1.6 Lámparas de halogenuros metálicos 67
2.4.1.7 Lámparas de vapor de sodio de alta presión 67
2.4.2 Compensación y conexión de lámparas de descarga 67
2.4.3 Desparasitación de emisión y limitación de otras
interferencias 67
2.4.4 Transformadores para instalaciones de bajo voltaje 68
2.4.5 Regulación del flujo luminoso 71
2.4.5.1 Lámparas incandescentes y halógenas incandescentes 71
2.4.5.2 Lámparas halógenas de bajo voltaje 71
Contenido
2.4.5.3 Lámparas fluorescentes 71
2.4.5.4 Lámparas fluorescentes compactas 72
2.4.5.5 Otras lámparas de descarga 72
2.4.6 Mando a distancia 72
2.4.7 Sistemas de luz programada 72
2.4.7.1 Sistemas de luz programada para efectos escénicos 73
2.5 Luz. Propiedades y características 74
2.5.1 Cantidad de luz 74
2.5.2 Luz difusa y dirigida 76
2.5.2.1 Modelación 77
2.5.2.2 Brillo 78
2.5.3 Deslumbramiento 78
2.5.4 Color de luz y reproducción cromática 83
2.6 Conducción de luz 85
2.6.1 Principios de la conducción de luz 85
2.6.1.1 Reflexión 85
2.6.1.2 Transmisión 85
2.6.1.3 Absorción 87
2.6.1.4 Refracción 87
2.6.1.5 Interferencia 87
2.6.2 Reflectores 88
2.6.2.1 Reflectores parabólicos 89
2.6.2.2 Reflectores Darklight 90
2.6.2.3 Reflectores esféricos 90
2.6.2.4 Reflectores evolventes 90
2.6.2.5 Reflectores elípticos 90
2.6.3 Sistemas de lentes 91
2.6.3.1 Lentes condensadoras 91
2.6.3.2 Lentes Fresnel 91
2.6.3.3 Sistemas de enfoque 91
2.6.4 Rejilla de prisma 92
2.6.5 Elementos adicionales 92
2.7 Luminarias 94
2.7.1 Luminarias de instalación fija 94
2.7.1.1 Downlights 94
2.7.1.2 Uplights 97
2.7.1.3 Luminarias de retícula 97
2.7.2.4 Bañadores 100
2.7.1.5 Luminarias de integración arquitectónica 101
2.7.2 Luminarias desplazables 102
2.7.2.1 Proyectores 102
2.7.2.2 Bañadores de pared 103
2.7.3 Estructuras luminosas 104
2.7.4 Luminarias con reflector secundario 105
2.7.5 Sistemas de conductores de luz 105
3.0 Programar con luz
3.1 Conceptos de cómo programar con luz 110
3.1.1 Planificación de iluminación cuantitativa 110
3.1.2 Técnica de luminancia 112
3.1.3 Bases de una planificación de iluminación orientada a la percepción 115
3.1.3.1 Richard Kelly 115
3.1.3.2 William Lam 117
3.1.3.3 Arquitectura y ambiente 118
3.2 Planificación de iluminación cualitativa 119
3.2.1 Análisis de proyecto 119
3.2.1.1 Aprovechamiento del espacio 119
3.2.1.2 Requisitos psicológicos 122
3.2.1.3 Arquitectura y ambiente 122
3.2.2 Evolución de proyecto 123
3.3 Práctica de planificación 126
3.3.1 Elección de lámparas 126
3.3.1.1 Modelación y brillo 127
3.3.1.2 Reproducción cromática 127
3.3.1.3 Color de luz y temperatura de color 128
3.3.1.4 Flujo luminoso 128
3.3.1.5 Rentabilidad 128
3.3.1.6 Regulación del flujo luminoso 130
3.3.1.7 Comportamiento de encendido y reencendido 130
3 3.1.8 Carga de radiación y calorífica 130
3.3.2 Elección de luminarias 132
3.3.2.1 Productos estándar o ejecuciones especiales 132
3.3.2.2 Iluminación integrada o adicional 132
3.3.2.3 Iluminación fija u orientable 136
3.3.2.4 Iluminación general o diferenciada 136
3.3.2 5 Iluminación directa o indirecta 137
3.3.2.6 Iluminación horizontal y vertical 138
3.3.2.7 Iluminación de superficie de trabajo y suelo 138
3.3.2.8 Iluminación de pared 139
3.3.2.9 Iluminación de techo 141
3.3.2.10 Limitación de la luminancia 141
3.3.2.11 Exigencias técnicas de seguridad 143
3.3.2.12 Colaboración con técnicas de climatización y acústica 143
3.3.2.13 Instalaciones adicionales 143
3.3.2.14 Luz programada y efectos escénicos 144
3.3.3 Disposición de luminarias 144
3.3.4 Conexión y programación de luz 150
3.3.5 Montaje 152
3.3.5.1 Montaje en techo 152
3.3.5.2 Montaje en pared y suelo 154
3.3.5.3 Estructuras estáticas 154
3.3.6 Cálculos 154
3.3.6.1 Método del factor de utilización 154
3.3.6.2 Proyección según la potencia de conexión específica 157
3.3.6.3 lluminancias puntuales 158
3.3.6.4 Gastos de iluminación 159
3.3.7 Simulación y presentación 160
3.3.8 Medición de instalaciones de iluminación 168
3.3.9 Mantenimiento 169
4.0 Ejemplos de planificación
4.1 Foyer 173
4.2 Zona de ascensores 180
4.3 Corredores 184
4.4 Escalera 188
4.5 Oficina de grupos 192
4.6 Oficina individual 198
4.7 Oficina de reuniones 203
4.8 Sala de conferencias 207
4.9 Auditorio 213
4.10 Comedores 217
4.11 Café-bistro 221
4.12 Restaurantes 225
4.13 Espacio multifuncional 229
4.14 Museo, vitrina 236
4.15 Museo, galería 241
4.16 Bóveda 249
4.17 Venta, Boutique 252
4.18 Venta, mostrador 256
4.19 Administración, circulación de público 259
4.20 Presentación 264
5.0 Epílogo
Iluminancias. Recomendaciones 270
Codificación de lámparas 271
Glosario, Bibliografía, Ilustraciones cedidas, Registro

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