Los sistemas de aprovechamiento de luz natural utilizan la luz natural para compensar la cantidad de iluminación eléctrica necesaria para iluminar adecuadamente un espacio, con el fin de reducir el consumo de energía . Esto se logra utilizando sistemas de control de iluminación que pueden atenuar o cambiar la iluminación eléctrica en respuesta a los cambios en la disponibilidad de luz natural. El término Daylight Harvesting se ha convertido en el estándar en los campos de la iluminación , la arquitectura sostenible y las industrias de iluminación natural activa .
Los sistemas de captación de luz natural generalmente están diseñados para mantener un nivel de luz mínimo recomendado . [1] Este nivel de luz variará según las necesidades y uso del espacio; por ejemplo, el nivel de luz comúnmente recomendado para oficinas es 500 Lux (o alrededor de 50 pies-candela ) en el escritorio. [2]
Todos los sistemas de captación de luz natural utilizan un sensor de nivel de luz, un fotosensor , para detectar el nivel de luz, la luminancia o el brillo predominantes , en sistemas de circuito abierto o cerrado. Los fotosensores se utilizan para ajustar la iluminación eléctrica en función de la luz natural disponible en el espacio. [3] [4] En un sistema de circuito abierto , el fotosensor detecta únicamente la cantidad de luz natural disponible y puede colocarse en la pared exterior o el techo del edificio, o dentro del edificio frente a la ventana o el tragaluz. En un sistema de circuito cerrado, el fotosensor detecta la cantidad fotométrica total de luz, tanto de luz natural como de fuentes eléctricas en el espacio. [5] [6] Por ejemplo, en una oficina se puede colocar un fotosensor de circuito cerrado en el techo frente a los escritorios para detectar la cantidad de luz en la superficie de trabajo, ya que colocar el sensor en el escritorio no sería práctico. . Cuando se colocaron sensores en los escritorios de un edificio de oficinas, se produjo una penalización del 24 % en el ahorro de energía. [7] Tanto en la configuración de circuito abierto como en la de circuito cerrado, la señal del fotosensor debe calibrarse cuidadosamente para indicar con precisión el efecto de las variaciones de la luz natural exterior en el nivel de luz en áreas de "funciones importantes" del espacio. [8]
La señal del fotosensor es interpretada por un módulo del sistema de control de iluminación , un dispositivo de conmutación de luz automatizado , en el sistema de iluminación eléctrica que puede reducir la iluminación eléctrica apagando o atenuando los accesorios según corresponda. [9] [10] Si la iluminación eléctrica es regulable, entonces la iluminación artificial se puede ajustar continuamente en proporción a la cantidad de luz natural disponible. Si la iluminación eléctrica está encendida y apagada únicamente, entonces un artefacto o lámpara de iluminación eléctrica debe permanecer encendida a plena potencia hasta que la luz del día pueda alcanzar el nivel de iluminación completo recomendado para el espacio. Las variantes sin atenuación incluyen tener múltiples artefactos de iluminación no adyacentes, como unidades alternativas en el 'diseño de rejilla' del techo, o artefactos adyacentes con fuente de luz natural cerca de ventanas o tragaluces, conectados para el encendido y apagado del módulo . Otra variante del encendido y apagado es el cambio por pasos (a veces denominado "conmutación de dos niveles"), en el que se pueden encender y apagar varias lámparas en un solo artefacto de iluminación independientemente una de otra. Esto permite normalmente uno o dos pasos entre la salida total y cero. [11] [12]
Los sistemas de regulación son generalmente más caros que los sistemas de encendido y apagado. Tienen el potencial de ahorrar más energía, porque pueden reducir la producción de luz eléctrica cuando la luz del día sólo puede satisfacer parcialmente las necesidades del espacio. Sin embargo, los sistemas de atenuación también pueden requerir un poco más de energía para su funcionamiento básico. [13] Si un sistema de atenuación está bien calibrado, los ocupantes del espacio no notarán cambios en la iluminación eléctrica debido a la captación de luz natural, mientras que es muy probable que noten los cambios debido al encendido y apagado o al cambio escalonado.
Varios estudios han registrado el ahorro de energía gracias a la captación de luz natural. Son comunes los ahorros de energía para iluminación eléctrica en el rango del 20-60%.[14] Los ahorros dependen en gran medida del tipo de espacio en el que se implementa el sistema de control de captación de luz y de su uso. [4] Claramente, los ahorros sólo pueden acumularse en espacios con abundante luz natural donde de otro modo se habría utilizado iluminación eléctrica. Por lo tanto, la captación de luz natural funciona mejor en espacios con acceso a ventanas convencionales o de triforio , tragaluces , grupos de tubos de luz , paredes de bloques de vidrio y otras fuentes pasivas de iluminación natural provenientes de la luz solar ; y donde, de otro modo, la iluminación eléctrica permanecería encendida durante largos períodos. Dichos espacios han incluido oficinas , atrios , plazas públicas interiores de varios pisos y patios de centros comerciales y escuelas .
Es demasiado simplista intentar aumentar el ahorro energético aumentando el tamaño de las ventanas. La iluminación excesiva con luz natural puede causar deslumbramiento a los ocupantes, lo que les obliga a desplegar persianas u otros dispositivos de protección de ventanas y comprometer el sistema de captación de luz natural. Incluso las persianas venecianas parcialmente desplegadas pueden reducir el ahorro de energía a la mitad.[15]
Es posible que en la práctica no se realicen estimaciones impresionantes de ahorro de energía debido a un diseño, calibración o puesta en servicio deficientes del sistema . Los ocupantes pueden sabotear los sistemas que atenúan o encienden la iluminación eléctrica de manera que distraiga, o que producen niveles generales de luz que se perciben como demasiado bajos.[16] (Por ejemplo, simplemente colocar cinta adhesiva sobre un sensor creará una iluminación eléctrica constante a máxima potencia).
La adopción de tecnologías de aprovechamiento de luz natural se ha visto obstaculizada por los altos costos y el desempeño imperfecto de las tecnologías. Sin embargo, los estudios han demostrado que al utilizar tecnologías de aprovechamiento de la luz natural, los propietarios pueden obtener un ahorro de energía anual promedio del 24%. [17]
Un método para predecir el ahorro de energía es utilizar programas de software disponibles comercialmente, como TRACE 700 o (gratuito) DOE-2, que considera las cargas térmicas. [18]
Los sistemas de aprovechamiento de luz natural tienen un costo incremental. Dividir este costo por el ahorro anual de energía proporciona una "recompensa simple", la cantidad de años que tarda el sistema en amortizarse por sí solo. [19] Cuanto más corto sea el período de recuperación calculado , más probable será que el propietario del edificio invierta en el sistema. Los costos varían según una gran cantidad de factores locales, pero en general, si los costos de energía aumentan o el costo del hardware de control y la instalación disminuyen, el período de recuperación se reducirá.
El movimiento de construcción sustentable fomenta el diseño de arquitectura sustentable y las prácticas de construcción. Existen varias marcas de certificación de etiquetas ecológicas para edificios ecológicos en todo el mundo, como LEED , BOMA Best, BREEAM , HKBeam y Green Star . Todos estos programas ofrecen puntos por diversas características de diseño de edificios que promueven la sostenibilidad , y se otorga certificación en varios niveles por alcanzar una cantidad determinada de puntos. Una de las principales formas de ganar puntos es mediante medidas de ahorro energético .[20]
Por lo tanto, el aprovechamiento de la luz natural es una característica común de los edificios ecológicos.[21]
Por lo tanto, las prácticas de construcción ecológica están aumentando la producción de componentes para aprovechar la luz natural, lo que lleva a precios más bajos.
Muchas empresas de servicios eléctricos ofrecen incentivos financieros a sus clientes para que ahorren energía. Uno de esos incentivos son los descuentos en los sistemas de aprovechamiento de la luz natural [22]
, que también reducen los períodos de recuperación de la inversión.
Además, los códigos y estándares energéticos están comenzando a abordar la captación de luz natural. Por ejemplo, el Título 24-2008 del Código de Energía de California reconoce zonas de luz natural primarias y secundarias. Al menos el 50% de la iluminación general en las zonas primarias debe controlarse por separado del resto de la iluminación, siendo necesario un control automático para las zonas más grandes. El código fomenta la recolección automática de luz natural en zonas secundarias mediante la concesión de créditos de factor de ajuste de potencia que se pueden aplicar al diseño de iluminación. [23] El Código Internacional de Conservación de Energía (IECC) de 2009 reconoce zonas de luz natural alrededor de ventanas verticales y tragaluces, y exige que la iluminación en estas zonas se controle por separado de la iluminación general del espacio. [ cita necesaria ] También se espera que la norma energética ASHRAE 90.1 de 2010 , que se espera se publique en el otoño de 2010, aborde la captación de luz natural. Mientras tanto, ASHRAE 189.1, el primero de una generación de códigos de construcción sustentable, define zonas de luz natural y requiere control de aprovechamiento de luz natural. [ cita necesaria ]
