DesignBuilder Opciones de cálculo de iluminación natural - General
Opciones generales de simulación
Realizar simulación anual
Marca esta casilla si quieres ejecutar una o varias simulaciones anuales del método de iluminación natural basado en clima.
Realizar simulación en momento puntual
Marca esta casilla si quieres ejecutar una o varias simulaciones de iluminancia en un momento puntual.
Opciones anuales
Sombreado de ventana
Este ajuste permite aplicar al cálculo las persianas seleccionadas en Aberturas o las reglas LM-83-12 para persianas dinámicas.
-
1-Sin sombreado - no aplicar sombreado de ventana en la simulación de iluminación natural, aunque esté seleccionado en la pestaña Aberturas.
-
2-Persianas fijas - aplicar los ajustes de sombreado de ventana de la pestaña Aberturas. Las persianas seleccionadas se aplicarán en estado activado (cerrado).
-
3-Persianas dinámicas (LM-83-12) - utiliza las reglas de la sección 2.2.7 de LM-83-12 para controlar dinámicamente las persianas y maximizar la luz natural evitando deslumbramiento. Las ventanas reciben persianas dinámicas independientemente de que se hayan seleccionado datos de sombreado de ventana . Si se seleccionan persianas dinámicas y se especifican persianas interiores de lamas o difusoras en Aberturas, se utilizan las propiedades de las persianas del modelo. En otro caso, si no hay sombreado de ventana, las persianas no son interiores o no son de lamas ni difusoras, se utiliza una persiana difusora de reflectancia 0.2, transmitancia 0.05 y especularidad 0. Esta opción se selecciona internamente cuando el tipo de simulación es 2-LEED o 4-LM-83-12.
Nota: sombreado local Los ajustes de siempre se aplican a las simulaciones Radiance.
Método de sombreado dinámico
Este ajuste controla el algoritmo de simulación de persianas dinámicas. Hay dos métodos, 1-Estándar y 2-Detallado. La opción 2-Detallado permite optimizar completamente el sombreado dinámico en edificios donde la luz atraviesa ventanas interiores que conectan zonas con distintas programaciones de ocupación. Sin embargo, estos cálculos pueden ser largos en edificios grandes con muchas ventanas interiores por el trazado de rayos utilizado para determinar las dependencias entre habitaciones. Por ello también se ofrece la opción 1-Estándar , que introduce hipótesis simplificadoras para ejecutar mucho más rápido sin afectar significativamente a la precisión de sDA. Si todas las habitaciones tienen la misma ocupación o no hay ventanas interiores, no surge este problema y puede usarse cualquiera.
-
1-Estándar – El método estándar supone que las habitaciones con ventanas exteriores siempre definen la programación de sombreado de sus ventanas para todas las horas posibles, estén o no ocupadas. Esta simplificación evita los «cálculos de dependencia» del método 2-Detallado y reduce mucho el tiempo en modelos grandes con muchas habitaciones conectadas. Hay cierta pérdida de precisión, pero normalmente no afecta mucho a los resultados sDA.
-
2-Detallado - El método detallado identifica todas las ventanas exteriores que afectan a cada habitación, considerando la transmisión por ventanas interiores. Para calcular el sombreado dinámico exterior se aplica la programación de ocupación de la habitación que contiene la ventana mientras está ocupada. Si está desocupada, hay que determinar las dependencias para calcular primero las habitaciones que contienen ventanas y después las dependientes. Las programaciones de las ventanas exteriores se establecen según las necesidades de las habitaciones dependientes ocupadas. Si hay varias, se utiliza la programación de la de mayor área de suelo. Las dependencias se calculan mediante trazado de rayos, que puede tardar mucho en edificios grandes con muchas habitaciones conectadas.
Nota 1: Añadir particiones para dividir zonas grandes reduce el tiempo de simulación de ambos métodos, especialmente el 2-Detallado , donde la reducción es considerable.
Nota 2: Aunque el método 1-Estándar suele ser más rápido, su tiempo aumenta considerablemente al añadir plantas. En cambio, el 2-Detallado permanece relativamente estable, con un aumento moderado del tiempo.
Notas técnicas
Según LM-82-12, se permite sombreado al calcular sDA, pero no al calcular ASE. Ambas métricas se usan juntas: ASE indica cuándo usar persianas en sDA. sDA establece el límite inferior de luz aceptable y ASE el superior. Al combinar los 2 métodos se busca introducir la máxima luz en la zona, permitiendo sol directo en un máximo del 2% del plano de trabajo. El sombreado dinámico calcula qué combinaciones de persianas exteriores deben abrirse o cerrarse cada hora para maximizar la luz sin superar los límites ASE y evitar deslumbramiento.
Una simulación anual de iluminación natural con sombreado dinámico puede resumirse así:
1 Para cada zona:
2 Para cada hora ocupada de su programación (no se utilizan las horas fuera de ella):
3 Calcula ASE. Si la zona supera los umbrales ASE, las persianas deben cerrarse esa hora; si no, pueden permanecer abiertas.
4 Para cada hora ocupada que incumpla ASE, es decir, las que necesitan persianas cerradas:
5 Calcula cuánto sol directo aporta cada grupo de ventanas a ASE y determina la mejor combinación de persianas a cerrar y abrir para admitir la máxima luz sin incumplir ASE.
6 Para cada una de las horas ocupadas de la programación de la zona:
Calcula sDA con la configuración de persianas del paso 5 si la hora incumplió ASE, o con persianas abiertas si lo cumplió.
En cada zona con persianas, la configuración puede cambiar cada hora. Sin embargo, determinar las horas ocupadas para aplicar sombreado dinámico (paso 5) se complica al considerar la luz a través de ventanas interiores.
Antes de explicar las dificultades se necesitan algunos términos:
-
Una «habitación anfitriona» tiene una o varias ventanas exteriores por las que entra luz que también se transmite a otras «habitaciones dependientes» o «adyacentes» mediante ventanas interiores.
-
Una «programación de sombreado» define las horas del año en que se aplica sombreado dinámico a cada ventana exterior.
El problema en DesignBuilder v7.0
En DesignBuilder v7.0 la programación de sombreado de las ventanas exteriores solo se define en las horas ocupadas de la habitación anfitriona y solo se usa para calcular su sDA. Esto puede causar que una habitación dependiente tenga mayor sDA que la anfitriona aunque su única fuente sea la ventana exterior de esta. Había 2 problemas:
-
Cómo garantizar que una habitación adyacente use la programación de todas las ventanas exteriores que le afectan; puede haber más de una habitación anfitriona.
-
Qué hacer cuando una habitación adyacente está ocupada fuera de las horas definidas por la programación de la anfitriona:
a. ¿Y si hay varias habitaciones anfitrionas?
b. ¿Y si hay varias habitaciones adyacentes afectadas por las mismas anfitrionas?
La solución en v7.3 y posteriores
El primer problema se resolvió creando un grafo de dependencias entre habitaciones y calculando sus programaciones de sombreado en orden topológico: un orden lineal en el que para cada arista dirigida uv del vértice u al v, u aparece antes que v. Así se calculan primero las anfitrionas. El orden se creó trazando un rayo desde cada punto de muestra de cada habitación a cada ventana exterior del edificio. Si encontraba un obstáculo, como un muro, se descartaba. Si llegaba a una ventana exterior, la habitación de origen dependía de ella.
El segundo problema se resolvió calculando primero ASE para todo el intervalo de horas ocupadas del edificio, no solo para las horas de cada habitación. Así se pueden calcular programaciones de sombreado para las horas que puedan necesitar después las habitaciones dependientes. Por ejemplo, si una habitación está ocupada de 09:00 a 14:00, pero el intervalo de horas ocupadas del edificio es 06:00 – 18:00, ahora se calcula ASE de 06:00 – 18:00 para cada habitación, independientemente de sus horas de ocupación. Después, para cada habitación anfitriona, se calcula la programación de sombreado según su programación de ocupación. En las horas de ocupación compartidas por una habitación anfitriona y una dependiente, se usa la programación de sombreado de la anfitriona para calcular sDA de la dependiente. Para las horas ocupadas de una dependiente que quedan fuera de la programación de ocupación de la anfitriona se deriva una nueva programación de sombreado.
Si una anfitriona tiene muchas dependientes con horarios solapados, tienen prioridad las que más afectan al resultado. Por ejemplo, una anfitriona se ocupa de 11:00 a 13:00, la dependiente A de 09:00 a 12:00 y la B de 09:00 a 15:00. De 11:00 a 13:00 se aplica la programación de sombreado de la anfitriona, propietaria de las ventanas. Para calcular los resultados de cada habitación dependiente, se consideran únicamente sus horas ocupadas: A hasta las 12:00 y B hasta las 13:00 dentro de este intervalo. La habitación A tiene más área de suelo que B y tiene prioridad. Por tanto, de 09:00 a 11:00 A y B usan la programación de las ventanas de la anfitriona definida por A. Finalmente, B usa su propia programación de 13:00 a 15:00. Este es el método de sombreado dinámico «Detallado».
Aunque es preciso, el método Detallado puede tardar mucho en edificios grandes con muchas habitaciones conectadas, principalmente por el cálculo de dependencias. El método Estándar lo evita definiendo la programación para todas las horas posibles, independientemente de la ocupación de la zona anfitriona. Calcula cada ventana exterior para cada hora en que alguna habitación está ocupada como si la anfitriona también lo estuviera. Después divide las horas de ocupación en programaciones solapadas. En el ejemplo anterior aplica de 11:00 a 13:00 la programación de sombreado de la anfitriona, contabilizando para cada habitación solo sus horas ocupadas: A hasta las 12:00 y B hasta las 13:00 dentro de este intervalo; A y B de 09:00 a 11:00 con la misma programación, aunque la anfitriona esté desocupada; y B de 13:00 a 15:00 con una programación también definida por la anfitriona.
La clave es que todas las habitaciones que comparten una hora de ocupación se calculan juntas incluso sin dependencias entre ellas. Como ya se habían definido las programaciones de todas las ventanas exteriores, no importaba si interactuaban, porque no influían en el sombreado.
Al eliminar el cálculo de dependencias, el método Estándar mejoró mucho frente al Detallado. Sin embargo, al no considerar las necesidades individuales de las habitaciones dependientes fuera de las horas ocupadas de la anfitriona, es algo menos preciso. En la mayoría de los casos la diferencia es despreciable; aparece principalmente cuando una dependiente necesita un sombreado distinto.
Anular programación de ocupación de zona
Por defecto la programación de ocupación de cada zona en simulaciones anuales se basa en la programación de ocupación definida en Actividad. Puedes anularla para usar la misma en todas las zonas seleccionando esta opción y la programación abajo.
Programación de ocupación
Cuando se selecciona la opción Anular programación de ocupación de zona , puedes elegir la programación que define la ocupación de todas las zonas de la simulación. Valores mayores que 0 indican ocupación.
La programación predeterminada de DesignBuilder no incluye horario de verano (DST). Debe añadirse manualmente. Por ejemplo, para el hemisferio norte puedes usar:
Schedule:Compact,
8:00 - 18:00 Every day (DST Northern Hemisphere),
Fraction,
Through: 03/30,
For: AllDays,
Until: 08:00, 0,
Until: 18:00, 1,
Until: 24:00, 0,
Through: 10/26,
For: AllDays,
Until: 07:00, 0,
Until: 17:00, 1,
Until: 24:00, 0,
Through: 12/31,
For: AllDays,
Until: 08:00, 0,
Until: 18:00, 1,
Until: 24:00, 0;
Excluir horas sin luz
Puedes excluir de los resultados las horas en que una zona no recibe luz marcando esta casilla. Solo está disponible con el tipo de simulación 1-Personalizado . En otros tipos se calcula como si estuviera desmarcada.
Umbrales sDA
Umbral inferior de iluminancia sDA
Al generar resultados anuales puedes introducir el umbral inferior de iluminancia (en lux o fc), por debajo del cual la iluminación es inadecuada. Un valor típico para sDA es 300 lux.
Umbrales ASE
Umbral de iluminancia ASE
Al generar resultados anuales puedes introducir la iluminancia máxima (en lux o fc), por encima de la cual probablemente haya disconfort visual o deslumbramiento. Un umbral superior típico para ASE es 1,000 lux.
Umbrales UDI
Umbral inferior de iluminancia UDI
Al generar resultados anuales puedes introducir la iluminancia mínima (en lux o fc), por debajo de la cual se considera inadecuada. Un umbral inferior típico para UDI es 300 lux.
Umbral superior de iluminancia UDI
Al generar resultados anuales puedes introducir la iluminancia máxima (en lux o fc), por encima de la cual se considera excesiva y causa disconfort visual o deslumbramiento. Un valor superior típico para UDI es 3,000 lux.
Opciones de momento puntual
Sombreado de ventana
Este ajuste permite aplicar también a la iluminación natural las persianas seleccionadas en Aberturas.
-
1-Sin sombreado - no aplicar sombreado de ventana en la simulación de iluminación natural, aunque esté seleccionado en la pestaña Aberturas.
-
2-Persianas fijas - aplicar los ajustes de sombreado de ventana de la pestaña Aberturas. Las persianas seleccionadas se aplicarán en estado activado (cerrado).
Nota: sombreado local Los ajustes de siempre se aplican a las simulaciones Radiance.
Método de cielo
Hay 2 métodos para generar la distribución de iluminancia del cielo en Radiance:
- 1-Cielo estándar - método predeterminado que aplica una distribución estándar predefinida mediante la herramienta Radiance gensky .
- 2-Perez para todo tiempo - método alternativo válido para todo tipo de tiempo, basado en claridad (ε) y brillo (Δ) del cielo de Perez y en la herramienta Radiance gendaylit . Debe seleccionarse para cálculos LEED v4 opción 2. Hay 3 métodos Perez, descritos abajo.
Método Perez
Cuando el método de cielo se establece en 2-Perez para todo tiempo , hay 4 métodos según los datos disponibles. En todos los casos deben establecerse hora, día y mes para definir la posición del sol.
- 1-Brillo y claridad - si conoces los parámetros Perez de claridad (ε) y brillo (Δ) del cielo, elige esta opción.
- 2-Irradiancia directa normal para datos medidos de irradiancia directa normal y difusa horizontal. Permite usar datos solares disponibles en W/m2 del archivo meteorológico EnergyPlus para definir la iluminancia del cielo. En Simulación, a nivel de emplazamiento, selecciona datos horarios para ver datos solares de cualquier hora del año. Algunos expertos consideran menos preciso usar datos solares de espectro completo que iluminancia medida (véase opción 4).
-
3-Irradiancia directa horizontal para datos medidos o calculados de irradiancia directa y difusa horizontal. Suelen encontrarse en archivos epw EnergyPlus en W/m2.
- 4-Iluminancia directa normal para datos medidos o calculados de iluminancia directa normal y difusa horizontal. Suelen encontrarse en archivos epw EnergyPlus, pero DesignBuilder no permite acceder directamente. Se considera el método más preciso si se dispone de los datos.
Claridad del cielo (Epsilon)
Claridad Perez (ε). Introduce un valor entre 1.0 y 12.0.
Disponible solo con 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 1-Brillo y claridad método Perez
Brillo del cielo (Delta)
Brillo Perez (Δ). Introduce un valor entre 0.01 y 0.6.
Disponible solo con 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 1-Brillo y claridad método Perez
Irradiancia directa normal
Irradiancia solar directa normal de espectro amplio (en W/m2 o W/ft2), disponible en los datos meteorológicos horarios del emplazamiento.
Disponible solo con 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 2-Irradiancia directa normal método Perez.
Irradiancia difusa horizontal
Irradiancia solar difusa horizontal de espectro amplio (en W/m2 o W/ft2), disponible en los datos meteorológicos horarios del emplazamiento.
Disponible solo cuando se seleccionan 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 2-Irradiancia directa normal o 3-Irradiancia directa horizontal método Perez .
Iluminancia directa normal
Iluminancia directa normal del espectro visible (en lux o fc).
Disponible solo con 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 4-Iluminancia directa normal método Perez
Iluminancia difusa horizontal
Iluminancia difusa horizontal del espectro visible (en lux o fc).
Disponible solo con 2-Perez para todo tiempo método de cielo y 4-Iluminancia directa normal método Perez
Modelo de cielo
Cuando se utiliza 1-Cielo estándar método de cielo, selecciona el modelo de cielo para los cálculos:
- 1-Día soleado y despejado CIE, la distribución corresponde al cielo claro estándar CIE con iluminación solar directa adicional. Se esperan zonas muy brillantes por el sol directo y relativamente oscuras donde no llega.
- 2-Día despejado CIE, distribución de cielo claro estándar CIE sin iluminación solar directa.
- 3-Día intermedio soleado CIE, cielo intermedio entre cubierto y despejado (véase el gráfico), con iluminancia solar directa incluida.
- 4-Día intermedio CIE, cielo intermedio estándar CIE con distribución de iluminancia entre cielo cubierto y despejado (véase el gráfico). No incluye iluminancia solar directa.
- 5-Día cubierto CIE, el cielo cubierto estándar CIE, llamado inicialmente cielo Moon y Spencer, representa la distribución de luminancia observada en cielos cubiertos. Adoptado por CIE en 1955, es la descripción más utilizada para modelar iluminancia. El brillo aumenta gradualmente desde el horizonte al cenit, pero no varía con el acimut.
- 6-Día cubierto CIE (especificar iluminancia) Esta opción es similar a 5-Día cubierto CIE pero se escala con una iluminancia estándar del cielo en el cenit. Por defecto es 10,000 lux, de modo que los factores de luz natural se calculan dividiendo la iluminancia del plano de trabajo por 100. Se utiliza frecuentemente para estos cálculos, aunque pueden introducirse otros valores cenitales.
- 7-Cielo nublado uniforme donde la iluminación del cielo es totalmente uniforme.
Perfiles de luminancia para 3 modelos de cielo (fuente Rendering with Radiance: A Practical Tool for Global Illumination)
Posición solar
Cuando se utiliza 1-Cielo estándar método de cielo y uno de los modelos de cielo soleados o intermedios (opciones 1-4), debes definir la posición solar introduciendo mes, día y hora.
Iluminancia cenital
Cuando el Modelo de cielo (arriba) se establece en 6-Día cubierto CIE (escalado) puedes definir la iluminancia de escala en el cenit (en lux o fc). Por defecto es 10,000 lux, lo que permite calcular los factores de luz natural dividiendo por 100 la iluminancia del plano de trabajo.