Optimizarea însoririi unei clădiri trebuie să țină seama de câteva criterii

-în primul rând,confortul termic-însorirea trebuie să fie facută selectiv,în funcție de anotimp și de factorii de climă

-controlul luminii-trebuie evitată însorirea directă pe anumite suprafețe sau în spații cu utilizări speciale în cadrul anumitor programe arhitecturale.La fel de importanta este asigurarea iluminării naturale(difuze) corespunzătoare programului.Trebuie urmărite îmbunatatirea distributiei de lumina in spatii si controlul luminii solare directe

-criterii de plastică arhitecturală sau de realizare tehnologică-iarăși,cerințele diferă de la un program arhitectural la altul.

Nevoia unei bune orientari nu e legată numai de lumina pe care trebuie să o primească încăperile,ci și de intermedierea unei relatii cu exteriorul.Un bun exemplu in acest sens este modelul centrului comercial modern.În era victoriană,s-a ajuns la concluzia că cea mai bună soluție pentru rezolvatul iluminatului este o curte interioară de lumină,acoperită cu un dom pe structura de oțel și închis cu sticlă,conducând la un plan ușor de intuit si făcînd navigarea prin clădire accesibilă.Pe de altă parte,centrele contemporane care s-au construit începând cu anii 60 s-au abătut de la această regulă a unui mare spațiu central,bine iluminat,care să conducă spre magazine și,implicit,oamenilor le-a fost dificil să se orienteze,lipsindu-le indiciile teritoriale atât de simplu instituite de primele mari centre comerciale.

Relația dintre însorire și confortul termic variază în funcție de funcțiunea clădirii.Într-o clădire rezidențială,miza este stocarea căldurii atunci când nu se poate beneficia de lumină directă.În schimb,pentru o clădire de birouri este nevoie,simultan,atât de lumină directă cât și de confort termic.De asemenea,o școală sau o biserică vor avea cerințe de iluminare (și de orientare) cât se poate de diferite.

Concluziile studiului de lumină trebuie să releve în ce perioade de timp însorirea directă este de dorit sau,dimpotrivă,când trebuie evitată aceasta.

Primul pas pentru optimizarea iluminării unei construcții este orientarea ei în așa fel încât să se maximizeze folosirea luminii naturale.Optimizarea se aplică pe toate planurile,începînd cu proiectul de urbanism și mergînd pînă la distribuția funcțiunilor și alegerea finisajelor.

In emisfera nordică,e de preferat orientarea pe o axă principală est-vest,pentru a se asigura un maximum de caldură furnizată pe cale naturală iarna. Spre est se orienteaza bucataria,dormitoarele si alte incaperi care au nevoie de lumina diminetii,iar camerele care au nevoie de lumina de apus spre vest.Camerele de zi,cele mai exploatate,vor fi orientate spre sud sau vest.

Orientarea deschiderilor către sud şi includerea unor eventuale spații tampon(sere,prispe) cu această orientare reprezintă aport termic în spaţiul încălzit iar

spațiul tampon, cât mai blindat spre nord împiedică pierderea de căldură spre exterior),în cazul acestei orientări neexistând aport termic).

Arhitectura, prin geometria clădirii şi a componentelor precum şi prin tipul de anvelopă influenţează performanţa energetică a clădirii. Materialele de construcţie şi alcătuirea de detaliu determină de asemenea comportarea termică a clădirii.Vegetaţia reprezintă un element de proiectare: copacii asigură o protecţie solară naturală pe perioada de vară şi permit pătrunderea în interior a radiaţiei solare, iarna.

Există mai multe metode de redirecționare a luminii .

Heliostate reprezintă un sistem de „transport la distanţă” al luminii, constând dintr-o oglindă plană care reflectă fasciculul într-un punct anume. Heliostatele moderne suntacţionate de computere. Cel mai adesea ele sunt amplasate în afara clădirii, transmiţând razele de soare în locuri în care acestea sunt greu accesibile.

Tot vegetaţia este cea care creează bariere împotriva vântului, protejând clădirea.

Dispozitivele de umbrire(rafturi de lumina,brise soleil-uri) se folosesc pentru a se evita supraîncălzirea unor spații sau din necesități de intimitate.

Sursele de lumină trebuie plasate în așa fel încât să lumineze o încăpere în toata adâncimea ei.Daca înălțimea unei camere are 2.5m,atunci adâncimea până la care va pătrunde lumina va fi de maxim 5 m.Atunci cînd adîncimea unei clădiri este prea mare și nu poate fi asigurată o iluminare favorabilă se recurge la shed-uri de lumină,distribuția luminii făcîndu-se ,astfel,mult mai uniform față de iluminarea laterală

Oglinda, obligatoriu plană, trebuie să fie menţinută perpendiculară pe bisectoarea unghiului pe care îl face direcţia radiaţiei solare şi ţinta unde trebuie să ajungă lumina

Tuneluri solare sunt: conducte care transportă lumina la distanţă, minimizând pierderile de lumină pe traseu. Există şi sisteme care realizează o echidistribuţie a luminii pe un traseu sau asigură pierderi controlate de lumină pe acest traseu. Acestea sunt tuburi transparente, în vreme ce primele sunt tuburi opace(În fotografie-Potsdamer Platz-Berlin)

Cele mai vechi tuburi de lumină s-au descoperit în Egiptul Antic. Este vorba despre tuburi căptuşite la interior cu materiale puternic reflectante, pe care razele de lumină se reflectă şi se re-reflectă. Spaţiul interior fiind reflexiv, se comportă ca o oglindă, energia luminoasă nediminuându-se cantitativ în interiorul tubului

Eficienţa tuburilor de lumină creşte cu cât distanţa la care se transportă lumina este mai mică şi cu cât tubul este mai drept (coturile, abaterile de la direcţia iniţială reprezintă, ca şi în cazul fluidelor transportate prin tuburi, zone de pierderi). Pentru a asista şi a creşte cantitatea de lumină transportată se pot utiliza şi lentile. Există sisteme de lentile speciale, aşa numitele lentile “Fresnel”, cu o geometrie îmbunătăţită, care orientează mult mai eficient lumina (sunt în general utilizate la faruri) direcţionată în tub.

Fibra optică Este o fibră flexibilă şi transparentă, realizată din plastic sau pe bază de siliciu (adică din componenta principală a sticlei). Grosimes fibrei e comparabilă cu a firului de păr. Funcţionează asemănător tunelurilor solare, adică transmite lumina dintr-un punct (de intrare) în punctul terminus al fibrei.

Rafturi de lumina-pentru transportul luminii în spaţii întunecate. Principiul este relativ simplu: suprafaţa superioară a „raftului” – de fapt elemente orizontale amplasate deasupra nivelului ochiului, în zona vitrată sau opacă – este puternic reflexivă (de obicei realizată din tablă de aluminiu), conducând razele soarelui în interior. De aici, prin modul de tratare a suprafeţei tavanului, lumina naturală se distribuie în spaţiul interior.

Umbra pe care o lasa raftul exterior pe fereastra poate fi de folos de asemenea in asigurarea controlului solar pe fereastra deasupra careia este amplasat.Raftul de lumină poate fi exterior, interior (mai puţin performant) sau parţial exterior – parţial

interior

.

În domeniul construcţiilor interesează asigurarea unei temperaturi în spaţiile interioare care să nu înregistreze variaţii mari.

Starea de confort termic nu este asociată doar cu temperatura ci şi cu mişcarea aerului. Climatizarea se asociază cu ventilaţia,însă aceasta costă.Strategiile se rezumă,așadar,la încercarea de a stoca cât mai multă energie,spre a reduce din aceste costuri.

O strategie eficienta de stocare a caldurii este redirectionarea luminii,atat prin dispozitive adiacente ferestrelor(tuneluri de lumina,rafturi de lumina etc),cat cu ajutorul materialelor cu care se executa finisajele interioare ale incaperilor.

Arhitectura bioclimatica are in vedere atat responsabilitatea fata de mediul inconjurator,cat si eficienta energetica a cladirilor pe intreaga lor durata de viata,de la proiect la faza de construire,utilizare,intretinere,renovare-modernizare,reparare etc si tinand seama de posibilitatea refunctionalizarii componentelor cladirii in viitor.Pentru stocarea energiei se folosesc materiale cu inerție termică mare,însă este de asemenea posibilă intervenirea asupra proprietăților fizice ale materialelor,pentru a le schimba starea de agregare.

Materialele cu inerţie termică mare (materiale care stochează căldura şi o eliberează în mediu, noaptea) se folosesc pentru pereţi şi pardoseli.Ziua, ele absorb căldura soarelui, evitând supraîncălzirea spaţiilor;noaptea, prin cedarea căldurii, încălzesc spaţiul.Materiale cu capacitate de stocare a căldurii sunt betonul, bca, cărămida şi plăcile ceramice în general, piatra, zidăria.Lemnul, termoizolaţiile dimpotrivă, nu absorb şi nu cedează căldură în mod semnificativ.O soluție inedită găsită de arhitectul Nicholas Grimshaw,pentru pavilionul britanic de la Expoziţia Universală de la Sevilla, 1992,a fost un perete realizat din blocuri transparente umplute cu apă.

Materialele care trec dintr-o stare de agregare în alta au ca o caracteristică interesantă pentru domeniul construcţiilor faptul că la temperatura ambiantă sunt solide. Ele se topesc dacă temperatura creşte şi acest proces se produce cu absorbţie de căldură. La trecerea din stare lichidă înapoi în stare solidă, deci când temperatura scade din nou, procesul fizic presupune cedare de căldură şi prin urmare spaţiul se încălzeşte.

Prevederea în alcătuirile subansamblurilor constructive de materiale inteligente care trec dintr-o stare de agregare în alta poate să însemne că acestea absorb căldură ziua şi o cedează noaptea, când se solidifică din nou.Cel mai banal material din această categorie este apa.În cazul apei – şi nu numai - factorul care determină trecerea de la o stare la alta este temperatura. Există şi factori chimici care pot determina aceste modificări de stare, în general asociaţi cu modificări ale proprietăţilor de elasticitate ale unor materiale.În cazul apei,se adaugă niște săruri care îngheaţă la 15 grade Celsius.Noaptea se stochează aceste sfere îngheţate undeva iar ziua sunt eliberate pe traseu drumul pe traseu, prin canale de instalaţii. Fiind mai cald, sferele se vor topi (proces ce are loc cu absorbţie mare de căldură), răcorind aerul. De fapt se poate spune că ele eliberează ceea ce a fost stocat – rece sau cald. În stare lichidă, ele circulă până în tancuri de depozitare unde aşteaptă să se facă seară, să fie transmise iar, de data aceasta într-un aer răcit, unde îngheaţă iar.

Germania a dezvoltat aceste tipuri de sisteme, utilizând acetatul de sodiu ca mediu de depozitare a căldurii latente şi un ulei pentru transferul căldurii.

Compuşii utilizaţi în aceste sisteme pot fi

- organici (diferite tipuri de ceruri şi parafine)

- minerali (amestecuri de săruri şi de apă)

Nu există doar sfere care răcesc; s-au creat pulberi care se amplasează în tavane şi pereţi, produse pe bază de ipsos (plăci similare celor cunoscute), cu capacitatea de stocare a căldurii / răcorii şi chiar vitraje care permit o climatizare pasivă a faţadelor. Firma elveţiană GLASSX propune următorul sistem interesant: sunt mai multe straturi de sticlă între care există, spre exterior, un strat din prisme din mase plastice transparente, orientate astfel încât vara radiaţia solară să fie reflectată şi iarna să traverseze sticla – prismele funcţionează pe principiul dispozitivelor parasolare – şi, dincolo de alte două straturi de sticlă, un strat de săruri care menţin temperatura interioară constantă.Unii compuşi ai parafinelor sunt din această categorie. Până ca aceste materiale să fie înglobate în produse finite (de tipul plăcilor pentru pereţi sau tavane) se mai cercetează.Aplicaţii ale acestor materiale au fost însă înregistrate prin lumea largă: un amestec de perlit expandat cu clorură de calciu a condus la obţinerea unui produs care trece din stare solidă