Els lluernaris i l'eficiència energètica
Les lluernes tenen un alt potencial de proporcionar la quantitat, el tipus i la distribució de llum natural necessària perquè es respectin les especificacions d’un edifici. Alhora, fan possible una reducció de l’energia utilitzada per a il·luminació artificial i calefacció.
El principal dels seus molts beneficis és que la llum natural representa una font de calor que no implica cap cost. De fet, els edificis que tenen alts nivells de llum natural distribuïda de manera uniforme resulten naturalment càlids durant bona part de l’any. En aquest cas, és possible obtenir notables reduccions dels costos de calefacció maximitzant les obertures de finestres i lluernes als costats més assolellats, al sud dels edificis, i minimitzant aquestes obertures als costats més freds, que es troben al nord.
Tipus i quantitat de llum
Les lluernes són el mètode més eficaç per deixar passar la llum natural a l’interior d’un edifici, ja que també permeten regular-ne el tipus i la quantitat. Essencialment, la llum pot ser de dos tipus:
- Llum directa: la llum entra a l’edifici a través de la lluerna com un raig directe, sense obstacles ni interferències; per tant, la llum es concentra en una àrea limitada. Aquest tipus de llum s’obté utilitzant policarbonat i PVC tant clars com amb la major part dels tintats disponibles;
- Llum difusa: la llum passa a través de la lluerna, il·luminant de manera més uniforme l’estructura inferior. Obtenir aquest tipus de llum pot ser útil en casos en què cal il·luminar una zona molt extensa amb una formació mínima d’ombres. Aquesta il·luminació s’obté usant materials com fibra de vidre, policarbonat i PVC, de forma estructurada i amb coloracions opalines.
El dissenyador d’un edifici ha de dimensionar les lluernes de manera que regulin la il·luminació interna segons els nivells més apropiats per a l’ús que es prevegi per a l’edifici, ha d’escollir els materials adequats i ha de determinar quina és la millor àrea a ocupar per les lluernes . Durant la fase de projecte d’un edifici, també cal dimensionar la zona ocupada per les lluernes, tenint en compte la possibilitat que l’ús final de l’edifici pot canviar. Així, s’asseguren, en qualsevol cas, nivells de llum natural adequats. De tota manera, se sol considerar que l’àrea ocupada per les lluernes en la cobertura d’un edifici no ha de ser inferior al 10%. En algunes situacions, la quantitat de llum que entra en un edifici s’ha de controlar per evitar el sobreescalfament de la zona inferior.
Configuracions de lluernes
Els principals factors a considerar durant la projectació d’una lluerna són:
- La necessitat d’una il·luminació que creï un ambient acollidor i adequat per a les activitats que s’hi desenvoluparan;
- Els requisits d’il·luminació especials en zones específiques de l’edifici;
- La relació entre l’alçada de l’edifici i la capacitat de la lluerna de proporcionar una il·luminació adequada al nivell del sòl;
- La freqüència de manteniment de la cobertura i la facilitat daccés a ella.
Es poden realitzar les següents configuracions possibles de lluernes:
Llanternons en escacat
Aquesta configuració permet instal·lar lluernes individuals separades i assegura la distribució més uniforme de la llum. La lluerna es fixa a la cobertura als seus quatre costats, per la qual cosa s’ancora molt bé a aquesta. Aquesta configuració preveu la quantitat d’elements de llautó més alta i, per tant, necessita una cura màxima durant l’aplicació dels segelladors, amb l’augment corresponent dels costos d’instal·lació.
Llanternó arrodonit a la línia del sostre
La lluerna arrodonida al llarg de la línia del sostre té un impacte estètic favorable en la cobertura i assegura una distribució de la llum relativament uniforme, sempre que el pendent de la cobertura sigui baix. Si es compara amb la disposició en escacat, el nombre de juntes a fixar i segellar és menor. A més, aquest tipus de lluerna representa una solució més segura en cas d’accedir al sostre amb freqüència. En qualsevol cas, aquesta configuració està subjecta a càrregues de vent elevades.
Llanternons de la línia del sostre al canaló, plànols o arrodonits
Lucernaris amb perfilats tant plànols com arrodonits; poden instal·lar-se des de la línia del sostre cap avall, arribant en alguns casos fins al canaló. Aquests minimitzen el nombre de juntes necessàries, millorant la fiabilitat i el comportament durant la vida útil de la lluerna. En qualsevol cas, una configuració de la línia del sostre al canal limita les possibilitats d’accés a la cobertura.
Lluernaris a mitja aigua
Aquesta configuració representa un terme mitjà entre la configuració en escacat i la configuració de la línia del sostre al canaló, tant pel que fa a la distribució de llum com a la senzillesa dús.
Llanternons plànols de recorregut continu
Aquest tipus de lluerna permet obtenir bons nivells d’il·luminació, però es fa servir menys en l’arquitectura moderna.
S’ha de tenir especial cura amb les toleràncies de producció i d’acoblament de les lluernes amb els elements de cobertura.
Llanternons plànols de dents de serra
Aquest tipus de lluerna podria considerar-se un de recorregut continu, encara que no està subjecte als mateixos problemes relacionats amb les toleràncies.
Llanternons arrodonits o en claraboia amb disposició casual sobre cobertura plana
Utilitzat en sostres horitzontals o d’escassa pendent, els lluernaris es col·loquen depenent de les diferents necessitats i del disseny del sostre sobre suports projectats especialment.
Llanternons arrodonits sobre cobertura corba
En aquesta solució, les lluernes arrodonides, ubicades sobre un suport que té la mateixa curvatura del sostre, corren al llarg de tota la secció transversal d’aquest, aturant-se a meitat
Estructura de vidriera
Aquestes estructures poden tenir gairebé qualsevol forma i disseny i, normalment, es construeixen amb seccions dalumini o acer i unitats de policarbonat o vidre, que permeten una llibertat infinita durant la fase de concepció i projectació.
Materials usats
Els materials utilitzats per a les lluernes no només han de deixar passar la llum, sinó que també han de satisfer tots els requisits previstos de durada, tèrmics, de seguretat i de comportament davant del foc. Els materials usats normalment són fibra de vidre, policarbonat, vidre i, en una mida molt menor, PVC.
Policarbonat
El policarbonat és un material molt versàtil, les propietats clau del qual són, bàsicament, les següents:
- excepcional resistència a limpacte;
- elevats nivells de transmissió de la llum;
- bona capacitat d´elaboració;
- bona classificació de comportament davant del foc;
- elevada resistència a unes condicions atmosfèriques adverses;
- lleugeresa.
Tots els panells de policarbonat es troben normalment disponibles en versions clares i de color, per poder proporcionar llum directa; o bé en forma estructurada i amb coloracions opalines, per produir llum difusa. La protecció coextruïda contra els raigs UV elimina fins al 99% de la radiació ultraviolada, de manera que protegeix tant els materials com les persones a l’interior de l’edifici.
Substancialment, el policarbonat pot ser de tres tipus diferents:
- multiparet: permet assolir les prestacions d’aïllament tèrmic més elevades. Igual que succeeix amb el policarbonat compacte, pot plegar-se en fred (encara que en una menor mesura) i té una relació resistència-pes molt elevada, de manera que resulta especialment adequat per a la construcció d’estructures de vidriera;
- perfilat: s’usa si la lluerna a instal·lar és en pla i ha de reproduir exactament el perfil dels elements adjacents de revestiment del sostre;
- compacte: presenta bones propietats de transparència. Es pot corbar en fred, és adequat per al seu ús en estructures d’una certa complexitat i es pot plegar en diferents formes, com ara cúpules o piràmides.
Fibra de vidre
La fibra de vidre és el material perfilat més versàtil i més comunament usat. Ideal per a la construcció de lluernes arrodonides, demostra tenir excel·lents prestacions i proporciona elevats nivells de llum difusa dins d’un edifici.
A dia d’avui es troben disponibles al mercat làmines de fibra de vidre d’alta qualitat. Aquestes incorporen una protecció superficial contra els raigs ultraviolats, capaç d’eliminar virtualment la pèrdua de color que, en general, es dóna a llarg termini.
Vidre de seguretat
El vidre, amb ús molt estès als sectors dels supermercats i el comercial, presenta:
- un excel·lent comportament davant del foc;
- una bona resistència a limpacte;
- elevades característiques de transmissió de la llum;
- excepcionals característiques de transparència.
El vidre es pot plegar per a la construcció de lluernes arrodonides.
A més, es lliuren amb diferents revestiments i tractaments superficials que permeten el pas d’una llum difusa, el control de la quantitat de llum solar transmesa i una protecció total contra els raigs UV.
PVC
El PVC té una resistència baixa a l’impacte ia les condicions ambientals, si es compara amb altres solucions alternatives. El PVC no satisfà el requisit d’absència de fragilitat si no s’hi afegeixen altres mesures de seguretat, a implementar durant la construcció de la lluerna.
Llanternons plànols
Detalls
PanelSandwich.ORG permet als seus clients la instal·lació de lluerna plana sobre cobertures inclinades, acoblant una làmina de material plàstic amb perfil A38 amb el panell sandvitx Coberta A38 P1000 G4.
Depenent del material usat, és possible obtenir els sistemes integrats següents:
lluerna de doble làmina acoblat al lloc de construcció.
Compost per una làmina perfilada en fibra de vidre, disponible en longituds de fins a vuit metres, a utilitzar juntament amb un rotllo corrugat al costat intern;
lluerna d’una sola làmina ensamblada al lloc de construcció:
basat en l’ús d’una làmina perfilada de policarbonat en forma de niu d’abella, amb les característiques següents;
- longitud de fins a dotze metres i amplada d’un metre;
- excel·lents propietats d’aïllament tèrmic (K = 2,8 kcal/m2 h °C);
- resistència a les variacions de temperatura (de -40 a 120 °C);
lluerna d’una sola làmina ensamblada al lloc de construcció:
compost d’un plafó pla de policarbonat en forma de niu d’abella ia quatre parets, amb les característiques següents:
- longitud de fins a dotze metres i amplada de 0,93 metres;
- excel·lents propietats d’aïllament tèrmic (K = 1,39÷1,43 kcal/m2 h °C);
- resistència a les variacions de temperatura (de -30 a 120 °C);
lluerna de doble làmina acoblat al lloc de construcció:
compost per una làmina perfilada de policarbonat compacte. Està disponible en longituds de fins a vuit metres, a instal·lar junt làmina plana de policarbonat en forma de niu d’abella al costat intern;
Línies mestres de la instal·lació
Quan s’instal·la una làmina de perfil trapezoïdal com a lluerna plana, cal actuar de manera que els seus sortints laterals se sobreposin als sortints corresponents dels elements metàl·lics adjacents de cobertura. A més, com es mostra a la Fig. 8.15, la làmina s’ha d’instal·lar de manera que el seu costat superior quedi per sota de la làmina metàl·lica del panell de cobertura que es troba a sobre, mentre que el seu costat inferior ha de quedar per sobre de la Fig. làmina metàl·lica del panell de cobertura que es troba a baix.
Cal posar especial atenció quan s’instal·li la làmina de policarbonat en forma de niu d’abella de quatre parets, ja que només es pot acoblar amb el panell Coberta utilitzant un sistema d’elements de llautó adequat.
Totes les lluernes descrites han d’instal·lar-se amb una xarxa de seguretat, com prescriu la legislació actual. La xarxa de seguretat s’ha d’ubicar directament sota la làmina de plàstic.
El muntatge es realitza usant fixacions que ancorin la lluerna als elements de l’estructura sense que es produeixin danys derivats de càrregues de vent, assegurant l’estanquitat dels orificis de fixació davant de condicions climàtiques adverses (fins i tot si són condicions extremes) i, al mateix temps temps, permetent un joc considerable per a la dilatació tèrmica. Les principals fixacions s’han d’aplicar en correspondència de la part inferior del perfil i muntar una volandera segellant. Les fixacions han de ser prou estretes per comprimir de manera adequada la volandera segellant. Per prevenir una acumulació daigua de pluja a la zona de les fixacions, el diàmetre de la volandera ha de ser, almenys, 10 mm menys que lamplada de làrea de fixació.
Per efecte del coeficient d’expansió tèrmica del PVC i del policarbonat, cal preveure uns orificis de fixació amb grans toleràncies al voltant de les fixacions principals; així s’afavoriran els possibles canvis relacionats amb l’expansió tèrmica sense que donin origen a tensions no desitjades. Si es té en compte que aquests canvis poden ser importants considerables, la longitud de les ganivetes de PVC i policarbonat usades en les lluernes no hauria de superar els sis metres. Els lluernaris en fibra de vidre, en general, no necessiten mesures especials relacionades amb aquests canvis tèrmics.
Cal tenir molta cura en l’aplicació de les fixacions i del segellant per obtenir una cobertura impermeable als agents atmosfèrics. S’ha d’aplicar, almenys, una franja de segellant a banda i banda (superior i inferior) de la làmina, entre la làmina en si i l’element metàl·lic de cobertura, a la part inferior de les fixacions corresponents. Preferiblement, el segellant s’ha d’aplicar a prop de les fixacions per aprofitar la compressió produïda per aquests. S’han d’aplicar franges addicionals de segellant on calgui, depenent del pendent del sostre i del grau d’exposició. Generalment, com més baix sigui el pendent del sostre, més gran serà el segellant a aplicar.
Les franges de segellant es poden aplicar als costats de la làmina, en correspondència amb la part més alta dels sortints que se sobreposen, com es mostra a la Fig. 8.21, encara que sovint es prefereix posar dues franges de segellant, una a cada costat del sortint.
Quan s’instal·la una làmina de perfil ondulat per a lluernes planes, les fixacions principals s’han d’aplicar en correspondència del punt més alt del perfil. En aquest cas, cal utilitzar fixacions auto-segellants amb plançó de cautxú sintètic i caputxó segellant.
El segellant ha de ser sempre de color clar, preferiblement blanc, ja que un segellant de color fosc pot causar distorsions a les lluernes a causa de l’escalfament solar.
Llanternons fora del plànol
Detalls i línies mestres per a la instal·lació
PanelSandwich.ORG ofereix la possibilitat d’instal·lar dos tipus diferents de lluernes fora del pla: lluernes arrodonides a la línia del sostre, fixes o que es poden obrir, i lluernes de cúpula, fixes o que es poden obrir.
La lluerna arrodonida a la línia del sostre:
es construeix a partir d´una làmina de policarbonat en forma de niu d´abella amb corba autoportant, amb un gruix de 10-16 mm i una amplada d´uns 650 mm.
La làmina és adequada per a cobertures corbes amb radi fix d’uns 3.500 mm. Es lliura amb una protecció contra els raigs UV i en colors clar, perla, verd i fumé. L’estructura portant de la lluerna es construeix acoblant suports transversals corbs autoportants, en acer galvanitzat i plastificat, amb una secció quadrada i junta oberta, amb dues petites xapes als extrems perfilades en U .
Els suports quadrats es col·loquen a una distància de 650 mm. La instal·lació s’ha de realitzar introduint les vores perfilades de la làmina de policarbonat dins dels suports quadrats, com es mostra a la vista en secció de la Fig. 8.28, i la vista augmentada de la Fig. 8.29.
Els extrems segellats en calent de la làmina de policarbonat, juntament amb altres accessoris, proporciona una estanquitat del sistema excepcional.
En qualsevol cas, cal seguir atentament les indicacions del fabricant relacionades amb l’aplicació de les fixacions i del segellant per garantir que es mantinguin els requisits d’estanqueïtat als agents atmosfèrics, de resistència a l’impacte, de durada i d’aïllament tèrmic.
Les lluernes de cúpula poden ser fixes o que es poden obrir, tant a mà com elèctricament.
Generalment es componen d’una cúpula, que pot ser de policarbonat o de material acrílic, i d’un suport, la funció del qual serà alçar la cúpula en, almenys, 150 mm des de la superfície de la cobertura.
El suport pot ser de metall preformat, material plàstic o fibra de vidre. A més, pot tenir un oportú perfil lateral amb sortints per facilitar així el seu acoblament amb el panell sandvitx Coberta A38 P1000.
El suport s’ha de fixar a l’estructura del sostre mitjançant les fixacions adequades. Quan les cúpules es venen juntament amb els suports preformats corresponents, en general es lliuren també amb els orificis de fixació necessaris.
En cas que aquests orificis de fixació s’hagin de fer durant la instal·lació, s’hauran de fer més grans per permetre les possibles dilatacions tèrmiques sense que es donin tensions.
Una solució especial, adequada per a la instal·lació d’una lluerna de cúpula, sense ajuda de suports preformats, sobre una cobertura en panells sandvitx Hipertec Roof, es mostra a la .
En aquest cas, un tampó aïllant, usat com a suport, s’ha de fixar al plafó usant uns elements especials en llautó perfilats adequadament. Abans de la instal·lació de la cúpula, cal aplicar una franja de segellant de forma contínua a la part més alta del suport.
Regles que convé respectar durant la instal·lació d'una lluerna
Durant la instal·lació d’una lluerna, és una bona norma aplicar les normes següents, que convé respectar:
- la lluerna ha de ser resistent als impactes produïts per violentes pedregades. En general, les làmines en policarbonat i en fibra de vidre no mostren senyals significatius de danys quan s’exposen a l’acció de la calamarsa, com han demostrat proves recents. Aquestes proves es realitzen usant un petit canó d’aire comprimit capaç de disparar projectils de poliamida (la poliamida té una massa específica similar a la de la calamarsa) contra les làmines a tastar, a una velocitat d’uns 21 m/s. Les làmines en PVC han demostrat ser menys resistents, i es poden deteriorar seriosament després d’una prolongada exposició als cops d’una pedregada;
- quan s’instal·la una lluerna, és important escollir un sistema que ofereixi un aïllament tèrmic similar al del sostre. De fet, en els casos en què l’aïllament tèrmic de la lluerna és més baix que el del sostre que l’envolta, es crea un pont tèrmic en correspondència amb la lluerna, cosa que implica la formació de condensació;
- els sistemes de lluernes poden mostrar, amb el variar dels materials i dels mètodes d’instal·lació utilitzats, valors estàtics molt diferents entre si. Per tant, per projectar una lluerna amb unes determinades característiques de seguretat, el dissenyador té la responsabilitat de controlar amb el distribuïdor si les solucions escollides són les adequades.
Absència de fragilitat a llarg termini
- Els lluernaris es dissenyen i fabriquen per presentar una total absència de fragilitat una vegada instal·lats, sempre que es muntin seguint les recomanacions del fabricant.
- L’absència de fragilitat a llarg termini es pot veure influïda per molts factors externs com, per exemple:
- una instal·lació inicial incorrecta;
- el nombre i la posició de les fixacions;
- la corrosió de les fixacions o dels materials de suport;
- unes fixacions de mides no adequades;
- un nombre insuficient de fixacions en àrees sotmeses a elevades càrregues de vent;
- la mida de les volanderes;
- juntes d’estanquitat endurides o deteriorades;
- operacions dinspecció i manteniment no adequades.
- Durada
Materials
Tots els lluernaris, sobretot els realitzats en PVC, estan subjectes a un deteriorament gradual que, com a conseqüència, porta a pèrdues de color i es debilitacions. Els lluernaris solen ser resistents a les habituals condicions de contaminació atmosfèrica, sempre que estiguin protegits amb inhibidors de llum ultraviolada i s’hagin implementat unes proteccions superficials adequades. Els materials més usats són:
Fibra de vidre
La major part dels lluernaris de fibra de vidre romanen estructuralment sòlids durant trenta anys o més. L’acció combinada dels raigs UV i dels agents atmosfèrics pot causar la pèrdua de color i l’erosió de la superfície, però no afebleix o fa més fràgil el material.
Les làmines no protegides poden començar a perdre color abans que passin cinc anys. D’altra banda, les làmines de bona qualitat, protegides superficialment contra els raigs UV, eliminen els problemes de descoloriment durant tot el cicle de vida, especialment si se sotmeten a un programa adequat de manteniment.
Policarbonat
Aquests productes asseguren una vida útil superior als quinze anys, amb un lent deteriorament de les propietats mecàniques i de transmissió de la llum. S’ha de posar especial atenció a la compatibilitat d’aquest material amb què hi estiguin en contacte directe. Alguns acabats superficials (com el plastisol), amb el pas del temps, poden influir sobre les característiques mecàniques del producte, per la qual cosa cal concebre i aplicar un sistema d’aïllament adequat.
PVC
La major part dels productes en PVC tendeixen a enfosquir-se i afeblir-se amb l’acció dels raigs UV, de manera que garanteixen una vida útil d’entre cinc i deu anys. Al mercat es troben disponibles productes en PVC, amb formulacions i proteccions especials, que poden durar fins i tot més de vint anys. El PVC, especialment a baixes temperatures, hauria de tractar-se sempre com un material fràgil i, per tant, no hauria d’usar-se en edificis industrials i comercials, tret que durant la fase de projectació es prevegin sistemes addicionals per evitar caigudes pels lluernaris .
Quan es parla de lluernes planes, generalment es prefereix escollir materials de color clar, ja que aquests tendeixen a absorbir menys llum solar en comparació dels materials més foscos i, per tant, tendeixen a exercitar unes tensions menors a les zones en què es sobreposen els panells de cobertura; aquestes tendeixen a deteriorar-se amb més rapidesa amb temperatures elevades. De la mateixa manera, caldria utilitzar segellants i altres components de color clar.
Les lluernes fora del pla, en general, no es deixen influir pels materials circumstants i adjacents, en estar separats d’aquests per mitjà d’elevacions, suports i altres sistemes d’aïllament. En qualsevol cas, s’han de sotmetre igualment a les mateixes regles aplicades per als segellants i els altres components.
Manteniment
La freqüència de les operacions d’inspecció i manteniment s’ha de programar tenint en compte les condicions ambientals locals a què estigui sotmès: les atmosferes més agressives necessiten inspeccions més freqüents. En general, les operacions de manteniment es poden descriure com s’indica a continuació:
Neteja
Els lluernaris s’han de netejar regularment per eliminar la brutícia superficial. Així, es mantindran sempre elevats els nivells de transmissió de la llum i d’absorció de la calor i no s’alteraran les propietats físiques i òptiques a llarg termini. El procés de neteja consisteix generalment en un esbandit amb aigua calenta i detergent delicat (s’han d’evitar costi el que costi els tractaments abrasius, càustics i químics). Les restes de brutícia persistent s’han d’eliminar amb un drap o un raspall de cerres toves. Les esquitxades de pintura o de brea s’han d’eliminar passant un drap suau amarat de licor o alcohol. Es completa el procés aclarint només amb aigua.
Es desaconsella l’ús de bombes a alta pressió, ja que el raig d’aigua a alta pressió pot penetrar a les juntes d’estanqueïtat;
Inspecció
Les lluernes s’han d’inspeccionar, almenys, una vegada a l’any. És preferible associar aquest procediment a una operació de neteja. La superfície de les lluernes ha de controlar-se per comprovar la presència de possibles danys ja que, si aquests penetren la protecció superficial, influeix en la capacitat de la lluerna de resistir els cops amb el pas del temps.
Per acabar, s’haurien de controlar totes les fixacions, tant per cercar possibles senyals de corrosió com per comprovar que estiguin ben estretes amb un parell de fixació adequat. Qualsevol fixació que no correspongui amb els requisits d’instal·lació s’ha de substituir amb velocitat.
És bona norma, cada dues o tres inspeccions, incloure un control del sistema d’estanquitat: cal substituir les juntes que mostrin senyals de deteriorament.
És important recordar que, encara que la degradació de la lluerna es pot minimitzar cuidant especialment els detalls de fabricació amb freqüents operacions de neteja, inspecció i reparació; no serà fàcil que la seva vida útil superi els 20-25 anys. Per tant, al programa de manteniment de l’edifici, cal preveure una substitució de totes les lluernes.
