Investigaciones en iluminación natural en clima soleado: la aplicación de iluminación natural en la producción de plantas

Las crisis energéticas que se han vivido internacionalmente y a nivel regional, renovaron el interés en las energías renovables en el marco de la sustentabilidad, destacándose la promoción de la iluminación natural como una de las estrategias de diseño bioclimático. Para analizar, desarrollar y transferir estas interacciones donde la iluminación natural es protagonista, diferentes enfoques disciplinarios se interrelacionan para su óptima aplicación. Una de ellas dio lugar a implementar una aplicación de iluminación natural en construcciones de espacios para la propagación agámica de plantas.os dispositivos innovativos de iluminación natural representan actualmente una oportunidad de aportar respuestas de desarrollo regional replicable de uso de energía renovable para iluminación interior diurna. No son de aplicación limitada a edificios residenciales (viviendas y edificios públicos) y pueden resolver problemas asociados a los altos costos de energía en la producción, como en el presente caso, de plantas. Se ha diseñado un dispositivo anidólico que pretende optimizar el uso de luz natural en una aplicación que requiere niveles altos (1500 a 3000 lux). Las primeras mediciones verifican los valores esperados.Fil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Habitat y Energia.; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Habitat y Energia.; ArgentinaFil: Ferron, Leandro Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Habitat y Energia.; Argentin

Use of solar control device in classrooms: impact of dynamic simulation of natural lighting

El uso de la iluminación natural en los espacios educativos contribuye desde diferentes perspectivas como la energía, salud y confort; sin embargo requiere de la cuidadosa planificación en su diseño. El objetivo del presente trabajo es conocer el impacto del uso de sistemas de control solar en dos tipologías de aulas representativas del parque edilicio regional, a través de herramientas predictivas dinámicas del factor iluminación natural de alta precisión. La metodología empleada fue: (1) relevamiento físico y fotométrico in situ, (2) simulación y análisis de métricas dinámicas e iluminación artificial complementaria y (3) impacto del uso de dispositivos de control solar (cortina textil). Los resultados evidenciaron: mayor autonomía de la iluminación natural en (A3) (DA500lux= 57% y DAv= 42.3%) con alta probabilidad anual de deslumbramiento (DGP= 70%). Asimismo, con el adecuado uso del sistema de control solar propuesto, en relación a (A2), éste reduce la probabilidad de deslumbramiento anual (DGP= 0%), aumenta su autonomía (DAv= 54%) y disminuye su consumo de iluminación artificial complementaria 142.1 [KWh]. A partir de este nuevo enfoque, se busca profundizar en reducciones significativas de los consumos eléctricos (iluminación) en los edificios de uso diurno; no sólo incorporando nuevos sistemas de iluminación artificial complementarios, sino también estrategias de control solar en pos del confort de los usuarios.The use of daylighting in educational spaces contributes from different perspectives such as energy, health and comfort. However it requires careful planning during design. The aim of this study is to determine the impact of solar control system in two classrooms (north-south orientation and east-west orientation), typical of regional educational buildings, through a dynamic daylight predictive method. The Methodology adopted was: (a) physical and photometric survey in situ; (b) simulation and analysis of dynamic daylight metrics and supplemental artificial lighting; and (c) evaluation of the impact of the solar control system (textile curtain). The results indicated the empowerment of daylight in the north and south facing classroom with high annual probability of glare, something that is reversed with the proper use of the proposed solar control device (SCD). Also, this SCD increases daylight availability (DAv= 12%) and reduces artificial lighting consumption, compared to east-west orientation. From this new approach, further significant reductions in electricity consumption (lighting) in day-use buildings are seeked, not only by adding complementary artificial lighting systems but also by using solar control system strategies in pursuit of user comfort.Fil: Monteoliva, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentin

Daylighting metrics: An approach to dynamic cubic illuminance

Advances in research work in the field of numerical analysis of daylight performance have generated in-depth knowledge on photometric measurements of daylight quality. Most dynamic metrics are based on illuminance, which is a two-dimensional concept insofar as it is concerned with the density of luminous flux incident at a point on a surface. In order to extend dynamic metrics into the third dimension and consider the distribution of illumination at a point in space, it is important to generate new advances in simulation environments and consider spatial illumination metrics. In this context, the main objective of the present work was to advance in the development of cubic dynamic daylight metrics, as a complement to the two dimensional analysis currently employed, promoting the use of Climate Based Daylight Modelling (CBDM). For this purpose, cylindrical to horizontal illuminance ratio is applied to dynamic simulation paradigm developing the concept of useful modeling indexs (UMIs). The research methodology applied in this work is divided into two main parts: (i) two dimensional concept: spatial daylight autonomy (sDA(300lx,50%)-horizontal-, sDA(175lx,50%)-vertical-) and uniformity, and (ii) three dimensional concept: useful cylindrical to horizontal illuminance ratio (uEcl/Eh(0.3-0.6)). In order to assess this method, two spaces (RR1 and RR2) of the Lavalle Public Library, located in Mendoza-Argentina, were taken as a case study. Results show important differences in horizontal illuminance between RR1 and RR2 (∆sDA(300lx, 50%) > 80%). Similar values of uEcl/Ewp(0.3-0.6)-useful cylindrical to horizontal illuminance ratio-are detected in both rooms (RR1= 69.32 % and RR2= 72.24 %) in nodes near north opening. Yet there are significant differences (< 36%) of uEcl/Ewp(0.3-0.6) between nodes located near the south wall, this is due to the obstruction of a south opening in RR2. Furthermore, it is important to mention that 2D metrics display a more uniform behavior than 3D metrics. This shows itself clearly if we take into account that difference in sDA are much lower than difference in uEcl/Eh(0.3-0.6), if we compare nodes closest to the north windows to does that are far from it, in both rooms (RR1 and RR2). This results from the fact that cubic metrics are more sensitive to the direction of light. This is of crucial importance for daylight studies in clear sky condition, due to the defined direction of direct solar radiation. Finally, a new approach to daylighting performance analysis based on the addition of cubic metrics to dynamic daylight paradigm is proposed: useful modelling indexs (UMIs). UMIs make it possible to quantify annual occurrence of proper light modelling conditions. As an initial approach, cylindrical to horizontal illuminance ratio (Ecl/Ewp(0.3-0.6)) has been considered, due to its current use in international standards.Fil: Monteoliva, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentin

Análisis de las características morfológicas de las envolventes edilicias y del entorno urbano desde la perspectiva de la iluminación natural

El confort visual y los ahorros energéticos resultan de la adecuada planificación e la iluminación natural de un espacio. Como primera medida para alcanzarlos se debe conocer la posibilidad de acceso a la radiación solar en el rango visible de las fachadas. Este trabajo desarrolla un análisis morfológico-descriptivo de las variables urbanas, edilicias, de componentes de paso y de elementos de control solar que determinan el acceso de la radiación solar visible a un espacio interior, contemplando variables de carácter regional. Sus objetivos fundamentales son: (a) determinar las características morfológicas, urbanas y edilicias, que influyen en el acceso a la radiación solar visible de una fachada frontal; y (b) establecer un diagnóstico sobre los elementos de control solar encontrados en las fachadas frontales de los casos reales del área analizada. En el presente trabajo se determina la importancia del estudio en detalle de la fachada frontal de un edificio, dado que el 75% de los edificios analizados tienen su eje mayor dispuesto de modo perpendicular a la fachada frontal, el 90% no tiene retiros laterales y el 95% tiene una disposición edilicia en bloque. Del mismo modo demuestra que no existe una relación entre el empleo de las aberturas y sus elementos de control solar asociado con el clima luminoso regional

Effect of Roller Shades on Chromaticity and Colour Rendering Performance of Transmitted Daylight

Several studies have focused on the performance of roller shades in terms of glare, outdoor vision, daylight availability and energy performance. Currently, other parameters linked to visual amenity, such as chromaticity and colour rendition, are becoming relevant. When solar radiation passes through a window, it changes its spectral composition due to the presence of the solar shading system and the glazing. Against this background, the present study focuses on the spectral transmittance of eleven woven screen fabrics and its influence on the chromaticity and colour rendition. Results show that dark-coloured woven screen shades provide higher correlated colour temperature (CCT) values (range 6470 K-6479 K) and therefore would produce “cooler” visual environments, while light-coloured woven screen shades provide lower CCT values (range 5210 K-5644 K) creating “warmer” visual environments. Regarding colour rendering metrics, the light transmitted through all the studied woven shades shows excellent colour rendition. Finally, it is concluded that the combined analysis of optical properties, spectral data and its impact on parameters that determine the quality of lighting in an interior space enables an understanding of woven screens performance, which results in the possibility of taking appropriate decisions when selecting woven shades.Fil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Correa Cantaloube, Erica Norma. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Yamin Garretón, Julieta Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentin

Amabilidad visual: sistemas de sombreado

Lighting affects people’s behavior and their impression of the environment, yet very little has been studied regarding the visual amenity of indoor spaces protected by shading systems (Ruck et al., 2000). The present study analyzes three aspects related to this concept – color, outside view, appearance – in indoor spaces with windows shaded with solar films and curtains. Its purpose is justified by the hypothesis that the correct implementation of shading systems (solar control films, venetian blinds, louvers, curtains) should add the study of visual amenity to the current usability analysis (visibility and visual comfort). From the standpoint of visual amenity, the results show the need to implement shading strategies according to bioclimatic principles of façade orientation and adaptation to regional climate conditions, through daylight dynamic studies.Keywords: daylight, shading systems, visual amenity, appearance, outside view, correlated color temperature.La iluminación afecta el comportamiento de las personas y su impresión de los espacios, sin embargo muy poco se ha estudiado respecto de la amabilidad visual de un espacio protegido por sistemas de sombreado (Ruck et al., 2000). El presente trabajo analiza tres aspectos vinculados a este concepto –color, visión exterior y apariencia– en espacios interiores con aventanamientos protegidos por filtros de control solar y cortinas textiles interiores. Su justificación está planteada ante la hipótesis de que la correcta implementación de sistemas de sombreado (filtros de control solar, venecianas, louvers, cortinas) debe incorporar, al actual análisis de usabilidad visual (visibilidad y confort visual), el estudio de la amabilidad visual. Los resultados obtenidos revelan la necesidad de implementar estrategias de sombreado, desde la perspectiva de la amabilidad visual, respetando los principios bioclimáticos de orientación y adecuación a las condiciones climáticas regionales, a través de estudios dinámicos del factor de iluminación.Palabras clave: iluminación natural, sistemas de sombreado, amabilidad visual, apariencia, temperatura de color correlacionada, visión al exterior

Regional dynamic study of daylighting in indoor spaces

El nuevo paradigma dinámico, aportado por el coeficiente de iluminación natural y el modelado de la iluminación natural basado en archivos de clima, origina importantes cambios en los métodos de simulación y análisis del factor iluminación natural. Esto convierte a las simulaciones dinámicas de la luz natural en una fuente constante de retroalimentación en el diseño de un edificio, que guía la implementación de distintas estrategias de iluminación natural. El éxito en su implementación dependerá de la correcta carga de los datos de entrada (input), como así también de una adecuada interpretación regional de los resultados obtenidos (output).The new dynamic paradigm, provided by daylight coefficient and daylighting established on climate files, causes substantial changes in the methods of simulation and analysis of daylight. This makes dynamic daylighting simulation a source of constant feedback in building design, which guides the implementation of daylighting strategies. Its successful implementation depends on an accurate input data load and the correct regional interpretation of the data generated as an output.Fil: Monteoliva, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentin

Correlated color temperature of daylight: Dynamic analysis in sunlit indoors

Actualmente los estudios de la iluminación natural focalizan en la amabilidad visual del espacio. Esta nueva tendencia surge de la necesidad de profesionales e investigadores de definir indicadores de la calidad de la iluminación natural. Uno de ellos es la temperatura de color correlacionada (TCC). En este trabajo, se propone analizar la influencia de la orientación de las ventanas y sus sistemas de sombreado en la percepción de color del ambiente (TCC). Para ello se propone una metodología de caracterización dinámica (espacial y temporal) de la TCC de la fuente luz natural. El análisis se desarrolló en un modelo a escala de un espacio interior, bajo condiciones de cielo claro. Los resultados han evidenciado la importancia de la orientación de la ventana en la TCC de un espacio, obteniendo variaciones de hasta el 50 %. De manera complementaria, se detecta la capacidad de modificar la TCC de los ambientes interiores que poseen las superficies vidriadas y los dispositivos de control solar.Currently daylight studies are focused on visual amenity. This new trend arises from the need of professionals and researchers to define indicators of daylight quality. One such indicator is the correlated color temperature (CCT). In this paper, the influence of windows orientation and shading systems in color perception of the environment (CCT) is discussed. To achieve this goal a dynamic (spatial and temporal) characterization methodology of daylight source CCT is proposed. The analysis was performed on a scale model of an indoor space, under clear sky conditions. Results showed the importance of the window orientation in the indoor CCT of daylight, obtaining variations of up to 50 %. It is also noted that shading device cause changes in indoor configurations and sensations. Also here the impact of shading systems and glass on the TCC of natural light entering a space was analyzed.Fil: Monteoliva, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentin

New paradigms in bioclimatic design toward climatic change in arid environments

Energy consumption in buildings has increased exponentially since the industrial revolution. Given this scenario, the Argentinian government has proposed to implement energy efficiency measures in the public and private sectors with the aim of reducing energy demand by 10.3% by 2030 [72]. The Rational and Efficient Energy Use Program (PROUREE) aims to reduce consumption levels in buildings of the National Public Administration (NPA), assuming an exemplary role before the rest of the society [73]. In this context and, as a first instance, this study aims to know the performance of a bioclimatic building of the NPA currently constructed in an arid climate with high irradiance, when exposed to the consequences of CC. After validation in Energy Plus with data measured in situ, and considering that these types of buildings are replicated in the region, a simple design strategy is proposed to increase thermal, daylighting, and energy performance by 2099, without changing the project: the building was rotated 180° (case B), allowing to reduce direct solar gain, increase exposure to the strongest summer breezes and homogenize daylighting. The findings suggest that the implementation of these passive design parameters through an integrated analysis (energy, daylighting, and thermal comfort), can reduce energy consumption by 33.82 Kwh/m2, which represents 51.82% of the total energy consumption of the building in arid climates with high solar irradiance (Measured case = 65.26kwh/m2. Improved case = 31.44kwh/m2). These obtained reference values will serve as a source of reference for designers and policymakers to anticipate climate change and counteract the effects of CC through energy efficiency.Fil: Barea Paci, Gustavo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Mercado, Maria Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Filippin, Maria Celina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria; ArgentinaFil: Monteoliva, Juan Manuel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentin

Diseño de un sistema de iluminación natural anidólico para el centro de propagación agámica Inta - Catamarca

La luz natural puede realizar aportes cuando es necesario bajar los costos de consumo de energía eléctrica en los edificios. El consumo de electricidad para producción de plantas presenta una oportunidad para el desarrollo de dispositivos de aprovechamiento de iluminación solar. El presente trabajo muestra un sistema anidolico de optimización de la componente visible de la radiación solar a fin de iluminar el interior de una sala de cría para producción agámica de plantas. Los primeros resultados de medición arrojaron valores satisfactorios para los requisitos de la aplicación con un promedio de 1824 lux.The natural light can realize contributions when it is necessary to lower the costs of electric energy in buildings. The consumption of electricity for production of plants presents an opportunity for the development of innovative daylighting devices. The present work shows an anidolic ceiling; develop to maximize the visible component of the solar radiation in order to illuminate the interior room for agamic production of plants. The first results of measurement threw satisfactory values for the requirements of the application with an average of 1824 lux.Fil: Pattini, Andrea Elvira. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ambiente, Hábitat y Energía; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo; ArgentinaFil: Villalba, Ayelén María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Corica, Maria Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Ferron, Leandro Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; ArgentinaFil: Iriarte, Adolfo Antonio. Universidad Nacional de Catamarca. Facultad de Tecnología y Ciencias Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lesino, Graciela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ingeniería; Argentin