Optimizan el diseño de ventanas para aumentar el ahorro energético

Ignacio Acosta y Miguel Campano en la Escuela Técnica Superior de Arquitectura

El ahorro energético, así como el confort lumínico, térmico, acústico y medioambiental, son premisas a tener en cuenta cuando se diseña una vivienda y a la hora de decidir la distribución de las ventanas en espacios residenciales. Un reciente estudio publicado por investigadores de la Universidad de Sevilla en la revista científica Applied Energy, determina la forma, tamaño y posición de las ventanas para aprovechar al máximo la luz natural en función de la orientación de la abertura, el color de las superficies de la habitación y las condiciones climáticas.

Así, por ejemplo, en una habitación de superficies claras perteneciente a una vivienda localizada en Madrid con orientación norte, para que haya una buena iluminación hasta cuatro metros de distancia, se recomienda una ventana que ocupe el 20% de la superficie de la fachada. En el caso de una habitación más profunda bajo las mismas circunstancias, para obtener una correcta iluminación hasta seis metros, la ventana deberá ocupar el 30% de la fachada.

Este estudio se basa en una métrica denominada ‘Autonomía de Luz Natural’ que permite conocer el porcentaje del tiempo durante el año en el cual se consigue un umbral mínimo de luz natural sin necesidad de usar iluminación eléctrica. Se analizan los requisitos mínimos de iluminación en viviendas localizadas en Madrid, Munich, Estocolmo y Londres, teniendo en cuenta también las condiciones de cielo de cada una de estas ciudades.

El objetivo de esta investigación es cuantificar esta métrica en una habitación residencial para diferentes modelos de ventanas y analizar los resultados obtenidos. La reflectancia de las superficies y la geometría de la ventana son variables. A través del programa DaySim 3.2 los expertos realizan simulaciones informáticas para cada modelo de acuerdo con diferentes orientaciones y condiciones climáticas. Después de los ensayos, se concluyó que la ‘Autonomía de Luz Natural’ es proporcional al tamaño de la ventana y la reflectancia de las superficies en la parte posterior de la habitación, mientras que su influencia cerca de la fachada es insignificante. Sin embargo, el consumo de energía no depende tanto la forma de la ventana. Además, los resultados obtenidos apuntan también que las ventanas ubicadas con un dintel más alto proporcionan mayor iluminación en el fondo de la sala que aquellas que se encuentran en el centro de la fachada.

“En general, las ventanas horizontales son más recomendables que las verticales porque ofrecen una distribución luminosa más homogénea y produce menos contrastes, lo que disminuye la fatiga visual y aumenta el confort lumínico dentro de la vivienda”, añade el profesor de la Universidad de Sevilla, Ignacio Acosta.

El color de las paredes también influye, y mucho, en el bienestar psicológico y en el ahorro energético: “las superficies claras, con alta reflectancia, permiten que la luz natural alcance con facilidad el fondo de las habitaciones, mientras que los tonos oscuros absorben la luz, provocando que la dependencia en la luz artificial llegue a duplicarse en el fondo de la sala”, afirma el profesor Ignacio Acosta.

“En el Grupo de Investigación Arquitectura, Patrimonio y Sostenibilidad: Acústica, Iluminación, Óptica y Energía, tratamos de dar soluciones a los arquitectos para incrementar el confort general de las viviendas y edificios terciarios, utilizando para ello herramientas prácticas y sencillas que se adaptan a las características propias de cada espacio, ya sea tanto arquitectura de nueva construcción como rehabilitación y patrimonio”, señala el profesor de la E.T.S. de Arquitectura Miguel Ángel Campano.

Como muestra de la investigación, se adjuntan los tamaños recomendados de ventanas para una habitación localizada en Madrid, según la orientación de la estancia y la profundidad de la misma, considerando superficies claras:

Referencia bibliográfica: Window design in architecture: Analysis of energy savings for lighting and visual comfort in residential spaces. Ignacio Acosta, Miguel Ángel Campano, Juan Francisco Molina. Publicado en Applied Energy Volume 168, 15 April 2016, Pages 493–506. doi:10.1016/j.apenergy.2016.02.005