Con este artículo, nos gustaría compartir las lecciones aprendidas del análisis de la iluminación natural del Sanatorio de Zonnestraal usando las herramientas Honeybee/Ladybug para ejecutar Radiance en Grasshoper.
Los planos del sanatorio fueron proporcionados por Wessel de Jonge, uno de los arquitectos principales de la rehabilitación de Zonnestraal, que terminó en 2010.
El modelo 3D fue creado en Rhino e incluye tres edificios: un edificio central donde se encuentran las clínicas, y dos pabellones adyacentes que albergan a los pacientes.
Un sanatorio es una instalación de cuidados médicos de principios del siglo XX donde se trataba a pacientes que no tenían otra alternativa y, en muchas ocasiones, con enfermedades terminales. El fundamento de la existencia de estos lugares era la teoría de que un régimen de dieta nutritiva y la exposición a la naturaleza, el aire fresco y la luz natural llevan a la mejora del sistema inmunológico, incrementando las probabilidades de supervivencia. El Sanatorio de Zonnestraal es un ejemplo icónico de este concepto.
Se ha evaluado la cantidad de luz natural en una selección de habitaciones de Zonnestraal con métricas estáticas y métricas basadas en las condiciones climáticas. La métrica estática, el factor de iluminación natural, describe la relación entre la intensidad de la iluminancia interior y exterior en un día de cielo nublado según la Comisión Internacional de Iluminación. Las métricas basadas en el clima, autonomía de iluminación, y y la iluminancia útil de luz natural utilizan condiciones de cielo dinámicas generadas por datos meteorologicos anuales de un localización concreta.
La simulación del Factor de Iluminación Natural precisa de una rejilla de puntos que cubre el espacio de análisis, para cada uno de los cuales se calcula el factor de iluminación natural a partir de la iluminancia. El valor del factor se puede representar con un código de color para tener un mejor entendimiento de la distribución de la luz en el espacio. La siguiente imagen muestra el factor de iluminación natural en las zonas comunes y las habitaciones de los pacientes.
La autonomía de iluminación a través de la luz natural describe el porcentaje de tiempo en que los niveles de luz natural están por encima de cierto umbral. En la norma europea EN 17037 se usan tres umbrales para determinar si el espacio está iluminado adecuadamente (300 lux), bien iluminado (500 lux) o muy bien iluminado (750). Esto también se puede expresar espacialmente mirando la autonomía de iluminación natural espacial, que describe el porcentaje del espacio analizado que está por encima del umbral para al menos la mitad del tiempo considerado, en este caso, la mitad de las horas de luz del día. La imagen de abajo muestra la autonomía de iluminación de las zonas comunes y las habitaciones considerando un umbral de 750 luxes.
La Iluminancia Útil es similar a la autonomía de iluminación natural en el sentido de que ordena los datos basados en el clima en una porción de tiempo. La diferencia consiste en que esta métrica divide los datos entre distintos tramos en lugar de un único umbral. Los tramos son: menos de 100 lux, entre 100 y 2.000 lux y por encima de 2.000 lux. Dividir los reusltados permite mostrar un rango determinista en el que la iluminancia es óptima para el confort visual.
Los valores de iluminancia por debajo de 100 lux son demasiado oscuros mientras que los valores por encima de 2.000 lux tienen una alta probabilidad de falta de confort visual. Por ello, el tramo de 100 a 2.000 lux ha sido definido como el rango de iluminancia de luz natural útil. A continuación, se representa la iluminancia útil de luz natural de las zonas comunes y habitaciones de pacientes.
Grandes variaciones en la intensidad luminosa pueden provocar la molestia visual conocida como deslumbramiento. La Probabilidad de Deslumbramiento de Luz Natural (DGP) es una métrica que predice si hay falta de confort visual, y hasta qué punto. Esto se determina a partir de una imagen de alto rango dinámico (HDRI) que puede ser utilizada para aumentar el rango luminoso de una imagen. Estas imágenes pueden ser renderizadas para estimar el deslumbramiento a partir de los niveles de luminancia. Se usa una perspectiva con ojo de pez para simular la visión periférica del ojo. Los renders se utilizan para crear una puntuación de Probabilidad de Deslumbramiento para un punto concreto en el tiempo o para la media de varios momentos temporales para unas condiciones de cielo determinadas.
Abajo, se analiza la falta de confort visual en un punto de la parte más acristalada de las zonas comunes del edificio principal. El análisis se ha llevado a cabo para tres momentos diferentes del día 21 de marzo para representar el impacto de la posición del sol en el cielo con respecto a la vista.
El uso de métricas oferece un enfoque cuantitativo al análisis de la calidad de la iluminación. Sin embargo, hay otras cualidades de la iluminación natural que pueden medirse cuantitativamente, por lo que otros métodos son necesarios para una evaluación completa. Para ello, se han renderizado imágenes que proporcionan una sensación de la luz que entra y de la vista hacia el entorno. Los renders también ayudan a evaluar la validez del modelos 3D.
Las instalaciones se han diseñado con abundantes ventanas que tienen un gran impacto en la cantidad de iluminación en el interior. Gracias a las métricas calculadas, se puede confirmar que el edificio tiene una distribución de luz natural excelente en las estancias principales. La distribución de la luz en las habitaciones de los pacientes ha demostrado no ser tan buena, teniendo en cuenta el factor de iluminación natural y la autonomía de iluminación. Sin embargo, cuando se mira la iluminancia úitl de luz natural, los dormitorios de los enfermos dan mejores resultados que las zonas comunes.
Se ha mostrado que en la habitación principal del edifiico, que cuenta con mucha superficie acristalada, existe el riesgo de deslumbramiento a lo largo de varias horas del día. Esto está relacionado con la Iluminancia til, que muestra porcentajes más bajos cerca del vidrio en la estancia principal.
La variedad de resultados de las estancias analizadas en las distitnas métricas pone de manifiesto la necesidad de considerar varias métricas diferentes al analizar la calidad de la iluminación natural de un espacio.
It was shown, that in the highly glazed main room of the building, the risk of glare was present during several hours of the day. This correlates with the UDI results, that show lower percentages close to the glazing in the main room.
El proyecto es un caso excepcional para los diferentes estudios de iluminación en un espacio de grandes dimensiones y alta superficie acristalada. Las lecciones aprendidas incluyen cómo hacer el análisis de manera más eficiente y precisa, pero también cómo comunicar los resultados relativos a la cantidad de iluminación.
La renderización de las imágenes ha llevado mucho tiempo, incluso utilizando un ordenador con varios núcleos relativamente potente. Para abordar estos problemas, se han probado diferentes ajustes de las simulaciones siguiendo el consejo de usuarios experimentados. En cualquier caso, la causa principal del problema ha sido el tamaño del modelo. Para solucionarlo, se recomienda modelar en detalle lo que está muy cerca de la vista y con una geometría más básica, lo que está más lejos. En este proyecto, se ha aplicado el mismo nivel de detalle a todo el modelo, haciendo menos eficiente el trabajo de visualización, ya que sólo ciertas habitaciones se han analizado.
Los modelos están disponibles, en caso de solicitud.
Terminamos con un especial agradecimiento a Wessel de Jonge Architecten por proporcionar los planos de arquitectura.
Andreas Sørensen, Christian V. Bech y Nicolas Roy
Consultor de Proyectos, Ingeniero y Arquitecto, Asesor de Luz natural Senior, respectivamente. Knowledge Centre for Daylight, Energy & Indoor Climate. VELUX Dinamarca.
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