Diseño de un sistema integral para el aprovechamiento de luz natural en un edificio de oficinas

Abstract

El consumo mundial de energéticos ubica a los combustibles fósiles (petróleo) en el principal recurso explotado con un 38% y a las energías renovales tan solo con un 9%, de este consumo de energía el 35% se utiliza para la generación de energía eléctrica y un 25% para satisfacer las necesidades de habitabilidad, aunado a eso las edificaciones presentan su mayor consumo de energía por cubrir sus necesidades de iluminación y climatización derivado de factores como la orientación y el contexto urbano circundante. Derivado de lo anterior se planteó la investigación de un dispositivo de alta eficiencia para el aprovechamiento de iluminación natural en un edificio comercial de oficinas de más de cuatro niveles con espacios con disconfort lumínico y que presenta un alto consumo de energía debido a la iluminación eléctrica. Por lo que se realizó la evaluación lumínica (natural y eléctrica) actual del caso de estudio incluyendo cuales son los requerimientos que indica la norma para poder identificar la zona de influencia como las estrategias de diseño, así como la mejor opción de dispositivo a implementar, fabricando un modelo a escala para la evaluación del dispositivo y realizando las pruebas de laboratorio en condiciones similares al caso de estudio. Dichas pruebas comprobaron un incremento en los niveles de iluminación en los espacios con disconfort en periodos laborales donde la utilización de iluminación eléctrica es indispensable para el desarrollo de las actividades por lo que el impacto se refleja en la disminución de costos por consumo de energía eléctrica y bien por el bajo costo en mantenimiento al dispositivo instalado La construcción del dispositivo es en lamina de acero inoxidable en acabado al alto brillo tipo espejo con un costo de construcción de $250.00 por m2 y una vida útil de 30 años que representa un ahorro en el consumo de energía eléctrica respecto a la iluminación que abate el 45.0% del costo del dispositivo; respecto al incremento de los niveles de iluminación se registró un 100% y una mejor calidad de iluminación ya que los locales se encontraban en penumbra. Si bien tiene beneficios económicos, la implementación del dispositivo también tiene beneficios ambientales, ya que contribuye a disminuir el consumo de energía y con ello la emisión de gases contaminantes al medio ambiente, siendo beneficios de impacto ambiental y social que pueden tener un valor más alto que los económicos.

The world consumption of energetic resources places the fossil fuels (oil) as the principal resource exploited with a 38 % and the renewable energies only with a 9 %, about this energy consumption the 35 % is used for the generation of electric power and a 25 % for satisfying the needs of habitability also commercial buildings present their major energy consumption for covering their needs of lighting and air conditioning affected directly by their orientation and the urban surrounding context. Derivative of this analysis I raised the research of a device of high efficiency to improve the utilization of natural lighting at a commercial building of four levels with spaces (offices) with lighting discomfort and that presents a high energy consumption due to the electrical lighting. The light evaluation was made (natural and electric) at the current case of study the results were compared whit the requirements that the norm indicates, all this to be able to identify the lighting discomfort zone, the design strategies, and the best option to generate the device to be implemented. I made a scale model of the building for the evaluation of the device and to be able to do the laboratory tests in similar conditions as at the case of study. The above mentioned tests verified an increase of the lighting levels in the spaces with discomfort (offices) during labor periods where the utilization of electrical lighting is indispensable for the business activities; the impact study reflects an important decrease of costs derivate from the consumption of electrical energy and also a low cost of maintenance of the device. The material used in the device is a high sheen sheet of stainless steel (mirror type) with a cost of 250.00 MEXICAN PESOS per m2 and a useful life of 30 years which represents a big saving in the consumption of electrical energy related to the lighting of the building and reduce 45.0% the cost of it, about the increase of the lighting levels the result was a 100.0% and a better quality of them at the most affected parts (offices). This device provides economic benefits, and also has environmental ones, since it helps to diminish the energy consumption and with it the emission of pollutant gases to the environment, being these environmental and social impact benefits that can be more valuable than the economic ones.