Este texto es una traducción resumida de la investigación Sunlight Autonomy for Buildings: A New Methodology for Evaluating Sunlight Performance in Urban and Architectural Design, escrita por Arlind Dervishaj & Kjartan Gudmundsson, publicada el 23 de junio de 2024

Históricamente, la luz solar ha jugado un papel importante en el diseño arquitectónico y urbano. Las ciudades se adaptaron a la luz solar para crear entornos confortables, como las calles estrechas y los edificios altos de adobe de las ciudades yemeníes. En el siglo XIX, el aumento de la densidad urbana condujo al desarrollo de conceptos para medir la luz diurna en los edificios, como el factor de luz diurna (DF) y el acceso solar mínimo. La primera ley de zonificación en los Estados Unidos se creó en respuesta a la preocupación por el bloqueo de la luz solar por los rascacielos. Las leyes de zonificación posteriores utilizaron el Coeficiente de Ocupación del Suelo (FAR) para regular el tamaño de los edificios y garantizar el acceso a la luz solar.

SA: Una nueva metodología

Los métodos para evaluar la luz del día en las primeras etapas del diseño han permanecido en gran medida sin cambios y se basan en procedimientos geométricos que se pueden llevar a cabo en papel o en herramientas CAD pero tienen limitaciones al centrarse en evaluar la luz solar para una ventana en un punto específico, lo que implica que la evaluación se lleva a cabo después de que se hayan diseñado la forma del edificio y las fachadas. Para abordar esta brecha, en este estudio proponen una nueva metodología llamada Autonomía de Luz Solar (SA).

La SA es diferente de los métodos de acceso solar anteriores, ya que se aplica no solo a un punto de referencia, sino a las superficies completas de los edificios (fachadas). La SA desarrolla aún más los criterios de «Exposición a la luz solar» de la norma EN 17037 Iluminación natural de los edificios, al traducirlos en un método computacional aplicable a un día de evaluación, aunque la SA es potencialmente adaptable a otros métodos de acceso solar. El método se extiende a lo largo de todo un año, lo que lleva a métricas dinámicas de luz solar y ofrece métricas espaciales para edificios: la SA diaria y la SA espacial. En la investigación se aplica la metodología SA a un caso de estudio en cuatro ciudades europeas con diferentes latitudes. La SA diaria destacó un inconveniente significativo en la norma EN 17037, especialmente relevante para los países nórdicos. Para el estudio, se eligió Rhinoceros 3D como herramienta de modelado ya que es ampliamente utilizado en investigación, práctica y universidades. Además, se incluyo Grasshopper, un entorno de programación visual con un gran ecosistema de plugins.

Punto de referencia P para una apertura vertical de luz natural y niveles objetivo de exposición a la luz solar en EN 17037. El concepto SA traduce los criterios de la norma EN 17307 en un método computacional aplicado en un punto de la malla de simulación. El dSA es una métrica de la luz solar para fachadas de edificios.

Autonomía anual de la luz solar (SA anual)

Para calcular la SA anual, el análisis se se extiende a todos los días del año en el punto de referencia. Un nivel objetivo de exposición a la luz solar como umbral para determinar el porcentaje de días en que se alcanza un determinado nivel de a lo largo del año.

Autonomía espacial de la luz solar (sSA)

La sSA se define como el porcentaje de superficie de fachada por encima de un umbral definido de la SA anual. En primera formulación de la SA anual, el umbral es el porcentaje de días en que se alcanza un nivel de exposición solar objetivo durante todo un año. En la segunda formulación, el umbral es un porcentaje objetivo de horas de luz.

Modelización dinámica de la luz solar: SA anual para una cuadrícula de puntos y métrica sSA para fachadas de edificios.

Caso de estudio

El caso de estudio es una torre residencial de 18 plantas con obstrucciones contextuales, ilustrada. Las curvas de nivel a cada 3 m indican los entrepisos. Las cuatro ciudades europeas utilizadas en la evaluación son Nicosia (Chipre), Turín (Italia), Estocolmo (Suecia) y Reikiavik (Islandia). Nicosia y Reikiavik son las de menor y mayor latitud geográfica.

a) Vista del caso de estudio. b) Resultados codificados por colores del dSA para las localizaciones investigadas el 1 de febrero y el 21 de marzo..
c) Gráfico que muestra la superficie de las fachadas en porcentaje dentro de los rangos de exposición a la luz solar establecidos en la norma EN 17307.

Resultados y conclusiones

La evaluación del dSA reveló una deficiencia importante en los criterios de la norma EN 17037. Esto es especialmente relevante para los países nórdicos y latitudes más altas. Este hallazgo subraya la importancia de tener en cuenta la dinámica de la luz solar sobre una base anual, en lugar de basarse en un único día arbitrario.

El SA puede apoyar el programa del edificio, como la asignación de espacios ocupados regularmente a las partes del edificio por encima del nivel mínimo de 1,5 h. La SA puede ayudar a definir las unidades de vivienda en el layout, incluida la disposición de unidades como espacios de doble altura para conseguir un nivel mínimo o superior de luz solar. La evaluación espacial de la SA puede ser útil también en la ubicación y el tamaño de las ventanas. El método computacional método computacional facilita la evaluación del impacto de los distintos diseños de fachadas y ventanas.

La metodología SA es útil desde una etapa temprana para las autoridades de planificación que enfrentan decisiones relacionadas con nuevos desarrollos y los desafíos planteados por la densificación en ciudades existentes y regiones con crecimiento acelerado en todo el mundo. Puede ofrecer apoyo a los arquitectos durante todo el proceso de diseño, desde la escala urbana hasta la escala del edificio, al definir la forma de los edificios y al pasar a la evaluación de las opciones de fachadas y aberturas. Al permitir la comparabilidad de alternativas de diseño y entre ubicaciones.

Puedes consultar el texto completo aquí: Sunlight Autonomy for Buildings: A New Methodology for Evaluating Sunlight Performance in Urban and Architectural Design