Tragaluces y su criterio de diseño en la eficiencia y comodidad energética

Los tragaluces o claraboyas son una contribución importante a la eficiencia y la comodidad energética, y pueden instalarse tanto en viviendas nuevas como existentes. Son una excelente fuente de luz natural: pueden admitir más de tres veces más luz que una ventana vertical del mismo tamaño, distribuyéndola de manera uniforme, ahorrando energía y mejorando sus niveles de comodidad visual.

Los tragaluces también pueden aumentar la comodidad de los espacios internos que de otro modo podrían requerir iluminación artificial adicional o ventilación, como las habitaciones sin ventanas. Permiten una flexibilidad adicional en el diseño arquitectónico. Incluso en condiciones de cielo nublado, el uso de tragaluces puede garantizar que los espacios estén predominantemente iluminados con luz natural, con poca o ninguna iluminación artificial adicional.

Un tragaluz puede admitir más de tres veces más luz que una ventana vertical del mismo tamaño.

Criterios de diseño

Existe una variedad de formas de tragaluz fabricados de fábrica para techos inclinados o planos. La mayoría incluye ejes (también llamados pozos de luz) que potencialmente pueden ejercer tanta influencia sobre las propiedades de energía como la claraboya misma. La claraboya también puede tomar la forma de áreas acristaladas generales, como las luces del techo para atrios, conservatorios adjuntos o soláriums. De esta forma, es menos probable que se fabriquen en fábrica y es más probable que se construyan en el sitio.

Los tragaluces proporcionan mucha luz a esta habitación.

Los tragaluces son una buena alternativa cuando estás restringido por el tamaño de las ventanas que puedes usar, donde hay problemas de privacidad o cuando quieres crear una perspectiva arquitectónica diferente. El tragaluz de “tamaño correcto” admite la luz suficiente para el trabajo y nada más.

Varios métodos pueden ayudar a decidir sobre el tamaño y el espacio de los tragaluces. El tamaño del tragaluz impacta en su ganancia de calor solar y sus ganancias y pérdidas de conducción. Típicamente para ventanas de tejado y claraboyas, se usa una relación de 3-5% entre el piso y el tragaluz, y para algunos tragaluces tubulares de alto rendimiento es suficiente con 1-2%.

Regla de oro para separar los tragaluces para ayudar a lograr una iluminación uniforme.

La ilustración anterior muestra una regla empírica para el espaciado de claraboyas que promueve la distribución uniforme de la luz: la distancia entre tragaluces debe ser aproximadamente 1.5 veces la altura entre el piso y el techo. El espacio del tragaluz es crítico en espacios grandes.

Los principios de entrega de luz diurna difieren entre ventanas y claraboyas. La iluminación superior aumenta la posibilidad de una distribución uniforme de la luz. Bajo un cielo despejado y sin obstrucciones, la cantidad de luz, o luminancia, directamente desde arriba (el cenit) es aproximadamente tres veces más que desde el horizonte.

Las tecnologías de eficiencia energética utilizadas para ventanas se pueden aplicar a tragaluces (ver Acristalamiento).

Tipos de tragaluz

Ventanas de techo

Las ventanas de tejado son populares para las habitaciones del ático donde hay un techo catedral pero poco espacio en el techo, así como otras áreas de estar con un techo plano convencional donde se usa un pozo de yeso y ningún difusor para introducir el exterior. Casi todas las ventanas del techo Unidades de vidrio aislante doble selladas (a menudo denominadas IGU) para reducir las pérdidas de calor mientras se minimiza la condensación. Por lo general, son operables, es decir, se pueden abrir, lo cual es muy recomendable en las condiciones de verano, especialmente en casas de dos pisos donde el calor tiende a concentrarse en el nivel superior.

Los marcos son típicamente de madera, con revestimiento exterior resistente a la intemperie, pero pueden ser de aluminio o acero. En climas fríos y alpinos, los marcos de metal sin aislar no se recomiendan debido a la condensación que crean.

Las ventanas del techo, ya sean operables o no, generalmente se combinan con pozos de luz abiertos (pozos) en casas que tienen techos planos. Los difusores de nivel de techo rara vez se usan con ventanas de techo.

Ventanas de techo sin difusores.

Claraboyas

Los tragaluces (también conocidos como luces de techo) son típicamente acrílicos, de un solo vidrio ‘opal’ (es decir, difusores de la luz) unidades moldeadas. El acristalamiento superior también puede ser de acrílico transparente, tintado, policarbonato o vidrio. Los tragaluces suelen tener pozos de luz largos de color blanco o flexibles y un panel difusor instalado a nivel del techo.

Estos tragaluces pueden ser ventilados o no ventilados, fijos u operables, en cualquier forma.

Tragaluces tubulares

Los tragaluces tubulares reducen la pérdida absoluta de calor y la ganancia de calor debido a su pequeña área de sección transversal. A veces llamados dispositivos tubulares de iluminación diurna (o TDD), su efecto de luz natural depende de su capacidad para capturar la luz solar directa, transmitirla a un pozo de luz altamente reflectante y difundirla al nivel del techo alrededor de la sala.

Funcionan mejor en climas con una alta incidencia de días claros y soleados. En días nublados, la cantidad de luz admitida es considerablemente inferior a la de un tragaluz de área grande convencional.

Tragaluz tubular.

Un tubo reflectante se usa para dirigir la luz solar hacia abajo. Los mejores resultados se logran con un tubo recto con un forro plateado. Los tubos flexibles son efectivos siempre que su reflectancia interna sea alta y el material se mantenga tenso. Los difusores deben instalarse en tragaluces tubulares para reducir el resplandor y arrojar la luz sobre un área amplia.

Tubos flexibles utilizados para dirigir la luz solar hacia la habitación de abajo.

Control solar

Todos los tragaluces son más vulnerables a la luz solar directa cuando el cielo está despejado, y no hay sombreado de los árboles, por lo que se deben considerar medidas adicionales de sombreado u otras medidas de control solar.

El acristalamiento se puede diseñar para reducir, bloquear o facilitar la transferencia de luz de acuerdo con los ángulos del sol.

El acristalamiento se puede diseñar para reducir, bloquear o facilitar la transferencia de luz de acuerdo con los ángulos del sol. Por ejemplo, es posible rechazar la luz solar directa desde arriba en verano, mientras que la luz desde más cerca del horizonte puede ser admitida. Los tragaluces pueden tener una mayor ganancia de calor solar que las ventanas verticales debido al ángulo de incidencia más bajo del sol que golpea el acristalamiento.

Los fabricantes de tragaluz pueden reducir aún más el coeficiente de ganancia de calor solar (SHGC) de sus productos y aumentar su aislamiento térmico (reducir su valor U) mediante el uso de ejes, tubos, difusores de techo y persianas adicionales o pantallas integrales. Esto puede ayudar a cumplir con los códigos y los requisitos de las normas.

Los tragaluces pueden usar vidrios difusos (de ópalo) en vidrio o acrílico para lograr los objetivos gemelos de distribución de luz uniforme y control solar. El acristalamiento difuso tiene un efecto de retrodispersión sobre la radiación solar entrante. Esto reduce levemente la transmisión general de la luz visible pero también reduce la carga de calor solar en el espacio inferior. Al mismo tiempo, la transmisión difusa dispersa la luz en un amplio rango de ángulos. Esto promueve una iluminación suave y sin reflejos.

Australia

En Australia, el límite principal en el tamaño del tragaluz proviene de la necesidad de minimizar el aumento de calor solar no deseado. Los tragaluces también deben seleccionarse para evitar la pérdida de calor indebida o la ganancia de calor por conducción. La transmisión térmica, desde el interior hacia el exterior de la estructura del edificio, del acristalamiento inclinado es mayor (normalmente un 40%) que la del acristalamiento vertical porque la pérdida de calor en invierno es en la misma dirección (arriba) que el efecto de flotación que impulsa la convección (el aire caliente sube).

Consulte la Sección 3.12 del Código de Construcción de Australia (BCA), Volumen Dos, para obtener más información sobre las áreas totales máximas admisibles de las luces de techo y los requisitos de SHGC y U-value.

Calificaciones energéticas

Los productos Skylight deben cumplir con los estándares mínimos de rendimiento establecidos en BCA. Para permitir que los fabricantes de tragaluces proporcionen calificaciones de desempeño certificadas de sus productos por parte de terceros, el Sistema de Calificación Energética de Ventanas (WERS, por sus siglas en inglés) mantiene una base de datos completa e independiente de los productos de tragaluz con calificación energética WERS for Skylights (WERSfs). Esta base de datos contiene clasificaciones que se realizan de acuerdo con los protocolos establecidos por el Australian Fenestration Rating Council, para garantizar que todos los productos se comparen de manera uniforme.

La base de datos de productos incluye calificaciones de U-value y SHGC, así como un sistema de calificación por estrellas fácil de usar que clasifica el rendimiento de cada producto cuando se calienta y enfría su hogar, y el potencial que tiene el sistema para proporcionar iluminación natural. Este sistema de clasificación por estrellas le permite comparar cada producto diferente en función de una calificación de cero a 10 estrellas.

Efecto del eje del tragaluz sobre la luz y la ganancia de calor

Se han producido avances importantes en los últimos años en nuestra comprensión del efecto de los ejes y tubos reflectantes en el rendimiento de los tragaluces. La forma y las dimensiones del eje afectan tanto la transmisión de la luz como la ganancia de calor solar real obtenida del tragaluz.

Cuanto más largo es el eje o el tubo, menos luz transmite el sistema de tragaluz. También se admite menos calor solar. Una claraboya con acristalamiento superior de bajo rendimiento puede mejorarse térmicamente utilizando un eje largo, siempre que se mantenga una transmisión de luz global adecuada. La mejor práctica incluye aislamiento térmico adicional en una claraboya con mango. Esto evita la pérdida o ganancia de calor no deseado del techo o el ático, y es muy recomendable.

Aprovechando al máximo las condiciones del cielo local

La entrega efectiva de la luz del día depende de los siguientes factores:

  • altitud del sol y azimut
  • ocurrencia relativa de tiempo nublado versus soleado
  • temporada
  • niveles de contaminación del aire y neblina
  • aspecto del techo
  • sombreado de árboles.

En Australia, es posible predecir las condiciones medias del cielo, incluidas las cantidades relativas de cielo despejado y nublado, porque la mayoría de las localidades pobladas, como nuestras ciudades, están menos afectadas por la contaminación del aire que muchas ubicaciones en el extranjero, excepto en ocasiones aisladas, como incendios forestales o tormentas de polvo.

Los lugares con una alta incidencia de cielos nublados son mejor servidos por ventanas de techo o tragaluces convencionales con grandes áreas y sistemas de acristalamiento difuso. En lugares soleados, las claraboyas tubulares brindan niveles de iluminación muy altos cuando el cielo está despejado.

Mantenimiento y rendimiento a largo plazo

El mantenimiento debe incluir la limpieza regular del techo externo y las superficies internas visibles, especialmente si está expuesto a un entorno hostil. En tales lugares (por ejemplo, cerca del mar o contaminación industrial, o en áreas muy boscosas) los exteriores del tragaluz deben limpiarse cada seis meses. En entornos benignos, una vez cada 24 meses debería ser adecuado. Los tragaluces operables y de ventilación (por ejemplo, ventanas de techo que se pueden abrir y ventiladores de tragaluz / techo combinados) pueden requerir lubricación ocasional del hardware en movimiento.

No se debe permitir que los desechos de hojas se acumulen en los materiales del tragaluz, ya que el agua de lluvia filtra los productos químicos descompuestos de la hojarasca y produce manchas severas. Los restos de hojas también pueden ser causa de corrosión y daños posteriores en el techo.

Los tragaluces están hechos de una variedad de materiales que incluyen plásticos (ABS, acrílico, policarbonato y otros), vidrio, aluminio (liso y con pintura en polvo), acero y acero inoxidable. En general, estos materiales tienen una larga vida en las condiciones de Australia.

Seguridad contra incendios

Los requisitos de seguridad contra incendios bajo el BCA especifican que si las luces del techo se consideran combustibles, el área agregada de las luces del techo no debe exceder el 20% del techo o parte del techo.

Además, el BCA especifica las distancias mínimas que tales luces de techo deben ser desde los límites de la propiedad y edificios adyacentes, desde la separación de muros en edificios contiguos y desde cualquier otra luz de techo. Ver la Cláusula 3.7.1 del BCA, Volumen Dos.

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