ES2237636T3 - Procedimiento y dispositivo para controlar la luminosidad en una sala iluminada con luz interior y luz exterior. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para controlar la luminosidad en una sala iluminada con luz interior y luz exterior.Info
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Abstract
Procedimiento para controlar o regular la luminosidad en una sala (21, 25), iluminada con luz interior y luz exterior, según el cual se genera en función de la intensidad de la luz exterior dependiente de la dirección un valor nominal de la luminosidad para un sistema de iluminación (23, 27) dispuesto en el interior de la sala (21, 25), caracterizado porque para determinar la intensidad de la luz exterior dependiente de la dirección se llevan a cabo los siguientes pasos: a) determinación de la atenuación de la radiación solar directa (S0) causada por la nubosidad (33), b) determinación de la radiación solar directa atenuada (Sd) dependiente de la dirección en función de la atenuación y c) determinación de la radiación difusa (Sstr) independiente de la dirección en función de la atenuación.
Description
Procedimiento y dispositivo para controlar la
luminosidad en una sala iluminada con luz interior y luz
exterior.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para controlar o regular la luminosidad en una sala,
iluminada con luz interior y luz exterior, según el preámbulo de la
reivindicación 1 y a un dispositivo para poner en práctica este
procedimiento.
Un componente esencial de los modernos sistemas
de gestión de edificios lo forma una regulación de la iluminación
adaptada a la utilización de las salas, así como una optimización
del consumo de energía originado por la iluminación. Para reducir
el consumo de energía para la iluminación de edificios es
imprescindible incorporar y aprovechar la luz diurna. Esto se logra
por ejemplo mediante sistemas de regulación que presentan un sensor
de luminosidad, dispuesto en la sala a iluminar, donde un circuito
de control, conectado con el sensor, genera en función de la señal
del sensor señales de atenuación para las lámparas dispuestas en
esta sala. De este modo existe la posibilidad de mantener en la
sala una luminosidad constante e independiente de la luz exterior
momentánea.
Una desventaja de un sistema de este tipo, con
sensores de luminosidad dispuestos en cada sala, consiste en que el
control de la luminosidad puede verse afectado de forma no deseada
a través de objetos que se encuentran en esta sala. Si por ejemplo
en una oficina hay un escritorio en la zona de detección del sensor
de luminosidad, puede darse el caso de que el sensor de luminosidad
detecte una alta luminosidad a causa de papeles que se encuentran en
el escritorio y reflejan la luz. Como consecuencia, se atenúa en
mayor medida la luz interior, por lo que la luminosidad total en la
sala resulta demasiado baja.
Para evitar estos problemas se conocen sistemas
que miden exclusivamente la luz exterior, o luz diurna, y presentan
para este fin un solo dispositivo de medición de la luz exterior,
situado fuera del edificio, mediante el cual se determina tanto la
intensidad de la luz exterior como su dependencia de la dirección.
Además, la orientación de cada sala y la disposición de las ventanas
es conocida, ya que la luz exterior ilumina de forma distinta cada
sala en función de la altura variable del sol. Teniendo en cuenta
estas informaciones se calcula para cada sala en función de la luz
exterior variable, que depende de la dirección, una señal de ajuste
individual para las lámparas. Una ventaja adicional de este
procedimiento, descrito por ejemplo en el documento EP 0 410 484
A1, consiste en que no es necesario montar en cada sala un propio
sensor de luminosidad.
Asimismo, del documento US 4,538,218 se conoce un
procedimiento para controlar la luminosidad en una sala, iluminada
con luz interior y luz exterior, según el cual se utiliza la
radiación difusa, independiente de la dirección, como magnitud de
ajuste para el mando de las fuentes de luz en la sala.
Para determinar la intensidad de la luz exterior
y su dependencia de la dirección, el solicitante comercializa por
ejemplo un cabezal de medición de la luz diurna con la denominación
LM-TLM. Este cabezal de medición conocido comprende
ocho fotosensores individuales, de los cuales dos están asignados a
cada punto cardinal. Los fotosensores están dispuestos de tal manera
que pueden determinar exhaustivamente los componentes horizontales
y verticales de la luminosidad de la luz exterior.
De la publicación "Measurements of the luminous
efficacy of daylight" de P. J. Littlefair en Lighting Research
and Technology, 1988, UK, tomo 20, nº 4, pp. 177-188
se conoce un dispositivo de medición que utiliza en total sólo
cinco sensores. Este dispositivo se compone de cuatro sensores
horizontalmente alineados y de un quinto sensor dispuesto en un
plano.
En ambos casos anteriormente mencionados se
facilita una determinación directa de la luz exterior en función de
la dirección, pero la disposición de ocho o cinco sensores requiere
un tipo de construcción mecánico y eléctrico bastante complicado y
costoso.
El objetivo de la presente invención consiste por
lo tanto en especificar un procedimiento y un dispositivo para el
control o la regulación de la luminosidad, teniendo en cuenta la
luz exterior, donde la determinación de la luz exterior dependiente
de la dirección sea lo más sencilla posible.
Este objetivo se logra mediante un procedimiento
para el control o la regulación de la luminosidad en una sala,
iluminada con luz interior y luz exterior, que presenta las
características de la reivindicación 1. Este procedimiento se
caracteriza porque la determinación de la intensidad de la luz
exterior dependiente de la dirección se lleva a cabo en varios
pasos. En primer lugar se determina la atenuación de la radiación
solar directa originada por la nubosidad. A continuación se
determinan, en función de la atenuación anteriormente obtenida, la
radiación solar directa atenuada dependiente de la dirección, así
como la radiación difusa independiente de la dirección.
De acuerdo con la invención ya no se mide
directamente la luz exterior, que incide desde distintas
direcciones, sino que ésta se calcula basándose en la atenuación
anteriormente determinada que informa sobre si el cielo está nublado
o no. Para determinar la atenuación, en el caso más sencillo es
suficiente usar un solo sensor de luminosidad que registra un valor
de la luminosidad exterior. De esta manera es posible utilizar un
cabezal de medición con un tipo de construcción esencialmente
simplificado.
La información sobre la atenuación o el estado
del cielo es importante porque la nubosidad tiene una influencia
esencial sobre la dependencia de la luz exterior de la dirección.
Por ejemplo, con el cielo despejado, la luz incide en lo esencial
desde la dirección del sol, mientras que con el cielo nublado la
radiación solar se dispersa de tal modo que la luz exterior incide
desde todas las direcciones. Si el cielo está despejado o nublado
puede determinarse por ejemplo mediante comparación de un valor
real de la luz exterior, obtenido mediante un dispositivo de
medición de la luz exterior, con un valor de referencia, donde el
valor de referencia corresponde a la luz exterior incidente cuando
el cielo está despejado y puede calcularse por ejemplo teniendo en
cuenta la hora, la fecha y la posición geográfica. Una vez conocido
el estado del cielo o la atenuación, es posible evaluar la
intensidad de la radiación solar directa, cuya dirección es
conocida, y la radiación dispersa independiente de la dirección y,
de esta manera, la luz exterior total dependiente de la
dirección.
Este procedimiento, que se basa en el registro de
un solo valor de la luminosidad, tiene la ventaja de que el cabezal
de medición de la luz diurna, o el dispositivo de medición de la
luz exterior, puede estar construido de forma muy sencilla, ya que
sólo se necesita un único sensor. La intensidad de la luz exterior
y su dependencia de la dirección sólo puede estimarse con una
exactitud limitada, pero los resultados son suficientes para un
control o una regulación satisfactoria de la luminosidad. Para
aumentar la exactitud en la determinación de la atenuación, y de
este modo de la luz exterior, puede estar previsto tener en cuenta
adicionalmente un componente horizontal de la luz exterior,
registrando por ejemplo la luz que incide desde tres direcciones que
encierran entre sí un ángulo de 120º. Mediante comparación de los
distintos valores de luminosidad puede, tal como se explica
detalladamente más adelante, detectarse con mayor exactitud el
estado del cielo.
El objetivo anteriormente mencionado se logra
además mediante un dispositivo para controlar o regular la
luminosidad en una sala iluminada con luz interior y luz exterior
que comprende un dispositivo de medición de la luz exterior, un
sistema de iluminación de la sala y un dispositivo de control o
regulación, conectado con el dispositivo de medición de la luz
exterior, que genera en función de la intensidad de la luz
exterior, que depende de la dirección, un valor de control o
regulación para el sistema de iluminación. El dispositivo de
medición de la luz exterior forma un valor real de la luz exterior
basándose en la luz que incide desde una dirección o desde una
zona, donde el dispositivo de control o regulación determina la
intensidad de la luz exterior dependiente de la dirección mediante
comparación de este valor real de la luz exterior con un valor de
referencia elaborado teniendo en cuenta la hora, la fecha y la
posición geográfica y genera el valor de control o regulación para
el sistema de iluminación.
El dispositivo de medición de la luz exterior o
el cabezal de medición de la luz diurna presenta preferentemente un
sensor de luminosidad, dispuesto en una superficie horizontalmente
alineada. Con preferencia están previstos otros tres sensores de
luminosidad, alineados cada uno horizontalmente y dispuestos en
triángulo. El sensor o los sensores de luminosidad están dispuestos
preferentemente debajo de un recubrimiento difuso con una superficie
semiesférica, donde el primer sensor de luminosidad está dispuesto
en el centro de la semiesfera.
La invención se explica a continuación más
detalladamente con referencia al dibujo adjunto. En las figuras se
muestra:
Fig. 1 Primer ejemplo de un cabezal de medición
de la luz diurna para poner en práctica el procedimiento según la
invención.
Fig. 2 Otro ejemplo de un cabezal de medición de
la luz diurna en vista lateral.
Fig. 3 Vista de la disposición de los sensores de
luminosidad horizontalmente alineados del cabezal de medición de la
luz diurna según la figura 2.
Fig. 4 a 6 Representaciones de un sistema según
la invención para el control de la luminosidad en función de
diferentes estados del cielo.
Antes de describir el procedimiento según la
invención se explican dos cabezales de medición de la luz diurna,
apropiados para poner en práctica el procedimiento.
En la figura 1 se muestra un primer cabezal de
medición 1 de la luz diurna que presenta un solo sensor 6 de
luminosidad, dispuesto sobre el lado superior 3 horizontalmente
alineado de una carcasa 2 cilíndrica del sensor. Como protector
contra influencias exteriores está previsto un recubrimiento
semiesférico 4, preferentemente de un material que dispersa la luz
de forma difusa. El sensor 6 de luminosidad está dispuesto en el
centro del recubrimiento semiesférico 4, como soporte del sensor 1
sirve un tubo de montaje 5, dispuesto verticalmente, en cuyo lado
superior está fijada la carcasa 2 del sensor.
El sensor 6 está montado de manera no sombreada
en el lado superior 3 de la carcasa 2, a fin de registrar en la
medida de lo posible toda la luz exterior que incide desde todas
las direcciones en el recubrimiento 4 en forma de cúpula. La señal
de este sensor 6 es por lo tanto una medida de la luminosidad global
total de la luz exterior, pero no informa acerca de su dependencia
de la dirección.
En las figuras 2 y 3 se muestra un segundo
cabezal de medición 11 que presenta en total cuatro sensores 16 y
19_{1} a 19_{3}. El primer sensor 16 está nuevamente dispuesto
en la placa de cubrición 13 horizontalmente dirigida de una carcasa
17 del sensor y sirve para registrar la luminosidad global de la luz
exterior. En el interior de la carcasa 17 del sensor están
colocados otros tres sensores 19_{1} a 19_{3}, dispuestos de
forma desplazada en 120º y sombreados uno frente a otro. La carcasa
17 del sensor tiene, como se representa en la figura 3, una forma
exterior que corresponde a un triángulo equilátero, donde en el
centro de cada pared lateral está previsto un orificio 18_{1} a
18_{3} para los sensores 19_{1} a 19_{3} dispuestos detrás de
estos orificios. Mediante esta disposición se garantiza que siempre
por lo menos uno de los sensores 19_{1} a 19_{3} esté sombreado
frente a una radiación solar directa.
Para mantener lo más pequeño posible el ángulo de
apertura para la luz reflejada en el entorno, que entraría desde el
lado inferior, los tres sensores 19_{1} a 19_{3}
horizontalmente organizados están dispuestos en el borde inferior de
la carcasa 17 y están sombreados por la placa de fondo 12 circular.
Por lo tanto, el semiespacio de apertura de estos sensores 19_{1}
a 19_{3} está dirigido a la semiesfera celeste, es decir, hacia
arriba.
Los cuatro sensores 16 y 19_{1} a 19_{3}
están protegidos mediante un recubrimiento 14, configurado en su
parte superior nuevamente con una forma semiesférica, donde el
sensor 16, que registra la luminosidad total, está dispuesto en el
centro de la semiesfera. En la zona inferior de la carcasa 17 de
los sensores, el recubrimiento 14, de nuevo preferentemente de un
material que dispersa la luz de manera difusa, está configurado de
forma cilíndrica y el conjunto está dispuesto también en este caso
sobre un tubo 15 de montaje verticalmente alineado.
En la figura 4 se muestra un sistema completo
para controlar o regular la luminosidad en las diferentes salas de
un edificio, donde las salas se iluminan tanto con luz interior
como con luz exterior. En el ejemplo representado se muestran en
una casa 20 dos salas 21 y 25, cada una con una ventana 22 ó 26,
respectivamente, donde las dos ventanas 22 y 26 se encuentran en
lados opuestos del edificio 20.
En las dos salas 21 y 25 están dispuestos
sistemas de iluminación o lámparas 23, 27, previstos para una
iluminación artificial de las salas 21, 25. La luminosidad de las
lámparas 23 y 27 debe controlarse en función de la luz exterior que
entra a través de las ventanas 22 y 26. Para este fin, en el techo
del edificio 20 está previsto un dispositivo de medición de la luz
exterior en forma de un cabezal de medición 1 u 11 de la luz
diurna, tal como se representa en las figuras 1 ó 2 y 3. Las
señales del cabezal de medición 1, 11 se suministran a un
dispositivo 29 de control o regulación que genera en función de la
luz exterior señales de atenuación que se transmiten a los equipos
de servicio 24 y 28 de las lámparas 23 y 27.
El dispositivo 29 de control o regulación está
dividido, en el ejemplo de realización representado, en dos
subconjuntos 30 y 31, donde la primera unidad 30 evalúa los datos
proporcionados por el cabezal de medición 1 u 11 y, tal como se
describe más adelante, determina la intensidad de la luz exterior y
su dependencia de la dirección. Basándose en estos datos, el
segundo subconjunto 31 genera las señales de atenuación para las
lámparas 23 y 27 y las transmite a los equipos de servicio 24 y 28
de las lámparas. Esta división del dispositivo 29 de control o
regulación en los dos subconjuntos 30 y 31 no es imprescindible y se
utiliza aquí en primer lugar para una mejor comprensión del
procedimiento según la invención que se explica a continuación. Por
ejemplo, el dispositivo 29 de control o regulación puede estar
constituido por un solo ordenador, de modo que ya no es posible
diferenciar entre las dos unidades 30 y 31. Por otro lado existe
también la posibilidad de asignar la función de la unidad 31, es
decir, el cálculo de los valores nominales para las lámparas 23 y
27 en función de las informaciones acerca de la luz exterior, a los
equipos de servicio 24 y 28 de las lámparas.
La generación de las señales de atenuación en
función de la luz exterior se lleva a cabo en base a un algoritmo
con determinadas curvas características. Estas curvas
características tienen en cuenta la disposición de la sala y de sus
ventanas, así como los requisitos del control de la luminosidad y
consideran por ejemplo si la sala debe utilizarse para trabajar o
para presentaciones (de diapositivas, etc.). Por ejemplo, de este
modo podrían realizarse distintos ambientes de iluminación. Son
conocidos algoritmos de este tipo que generan señales de atenuación
para lámparas en función de la intensidad y de la luz exterior
dependiente de la dirección, por lo que no se explican a
continuación. El objetivo de la presente invención consiste en
primer lugar en conseguir de la manera más sencilla posible las
informaciones sobre la luz exterior requeridas para la generación
de las señales de atenuación deseadas. Esto se explica a
continuación.
En la determinación de la luz exterior,
dependiente de la dirección, debe tenerse en cuenta que la
intensidad momentánea y la dependencia de la dirección en un
determinado punto de la superficie de la tierra están determinadas
en lo esencial por magnitudes astronómicas y meteorológicas, tal
como lo muestran los ejemplos representados en las figuras 4 a
6.
La luz diurna disponible está influida en primer
lugar por la altura actual del sol 32. La altura del sol depende de
la fecha, la hora y la situación geográfica y puede calcularse
teóricamente mediante un llamado modelo celeste cuando se conocen
estos tres parámetros. Esta altura del sol está definida en lo
esencial por el ángulo de la altura del sol, que corresponde al
ángulo entre el horizonte y el centro del sol, así como por el
ángulo acimutal del sol que corresponde al ángulo entre la
dirección norte geográfica y el círculo vertical a través del
centro del sol. Asimismo, la intensidad de la luz diurna depende de
la distancia entre el sol y la tierra, esta distancia también es
conocida cuando se conoce la fecha.
La radiación solar que alcanza la tierra, y de
esta manera también el cabezal de medición de la luz diurna, o la
luz diurna en un determinado lugar, se compone de la radiación
solar directa S_{d}, atenuada por la atmósfera, y de una
radiación difusa S_{str}, dispersada de forma difusa en la
atmósfera. La dispersión y atenuación de la luz solar se debe
generalmente a las moléculas del aire o a las partículas de vapor
existentes en la atmósfera, pero también a las nubes o la
niebla.
En la figura 4 se muestran primero las
condiciones de luz con cielo descubierto. La luz exterior, que
incide en el cabezal de medición 1, 11, se compone mayoritariamente
de la radiación directa S_{d} procedente del sol 32 que, debido
al cielo despejado, está sólo ligeramente atenuada con respecto a la
radiación directa S_{o} emitida originalmente por el sol, y de
una pequeña proporción de radiación difusa S_{str} que incide
desde todas las direcciones. Por lo tanto, la sala 21 se ilumina
primero de forma relativamente fuerte a través de la radiación
solar directa S_{d} que incide por la ventana 22 dirigida hacia
el sol 32. Debido a que la ventana 26 de la sala 25 se encuentra en
un lado del edificio 20 opuesto al sol 32, el sol 32 no ilumina
directamente esta sala 25, a diferencia de la sala 21. No obstante,
la sala 25 se ilumina por lo menos a través de la radiación difusa
S_{str}, que incide desde todas las direcciones y, con el cielo
descubierto, es claramente menos intensa en comparación con la
radiación directa S_{d}. La radiación difusa S_{str}
independiente de la dirección ilumina también la sala 21
adicionalmente a la radiación directa S_{d}.
En el segundo ejemplo, representado en la figura
5, la altura del sol ha variado frente a la figura 4 de tal manera
que la radiación directa S_{d} del sol incide ahora desde otra
dirección, de modo que la ventana 22 de la primera sala 21 se
encuentra en la sombra mientras que la ventana 26 de la segunda sala
25 recibe directamente la radiación del sol 32. Por lo tanto, la
sala 21 se ilumina ahora sólo a través de la radiación difusa
S_{str}, mientras que la luz exterior para la sala 25 se compone
de la radiación directa S_{d} y la radiación difusa S_{str}. La
radiación total, que incide en el cabezal de medición 1, 11 de la
luz diurna, compuesta de la radiación directa S_{d} y la
radiación difusa S_{str}, tiene en lo esencial la misma magnitud
que en el ejemplo representado en la figura 4.
La altura del sol corresponde en el tercer
ejemplo, representado en la figura 6, en lo esencial a la altura
del sol en la figura 4. Pero el sol 32 está oculto detrás de una
capa de nubes 33 que reduce la radiación directa S_{o}, emitida
originalmente por el sol 32, a un valor inferior S_{d} que incide
en el cabezal de medición 1, 11 de la luz diurna. Además de una
atenuación de la radiación directa, la capa de nubes 33 provoca una
fuerte dispersión de la luz solar, de modo que aumenta la
intensidad de la radiación difusa S_{str}. Debido a que esta
radiación difusa es independiente de la dirección, ambas salas 21 y
25 se iluminan en lo esencial con la misma intensidad. La radiación
global, que incide en el cabezal de medición 1, 11 de la luz
diurna, es ahora claramente inferior a la del ejemplo representado
en la figura 4.
Para poder generar señales de atenuación
apropiadas para las lámparas 23 y 27 en las salas 21 y 25 se
requiere el conocimiento de la intensidad y dirección de incidencia
de la radiación directa S_{d}, así como la intensidad de la
radiación difusa S_{str} independiente de la dirección. Si se
conocen estas informaciones, es posible generar una magnitud de
ajuste apropiada para las lámparas, teniendo en cuenta la
disposición de las salas y de sus ventanas. Las informaciones sobre
la luz exterior en función de la dirección pueden obtenerse por
ejemplo mediante sensores de luminosidad alineados con respecto a
los distintos puntos cardinales, es decir, mediante medición
directa. Según la presente invención también es posible obtener
informaciones aproximadas sobre la composición (intensidad y
dependencia de la dirección) de la luz exterior a través de una
medición de la luminosidad total y, eventualmente, una medición
adicional. Esto se explica a continuación.
Básicamente hay que tener en cuenta que la altura
del sol puede calcularse cuando se conocen las informaciones
requeridas (fecha, hora y situación geográfica). Por lo tanto,
también es conocida la dirección de incidencia de la radiación
solar directa. El problema consiste en primer lugar en determinar la
relación entre la radiación directa y la radiación difusa. Esta
relación puede evaluarse por lo menos con una exactitud
satisfactoria si se conoce el estado del cielo. Según los ejemplos
en las figuras 4 a 6 existe una dependencia directa entre el estado
del cielo y la relación entre la radiación directa y la radiación
difusa de tal manera que, con un aumento de la nubosidad aumenta
también la dispersión de la luz solar, por lo que aumenta la
proporción de la radiación difusa, independiente de la dirección,
en relación con la radiación directa. Por lo tanto es preciso
determinar en un primer paso si el cielo está despejado, parcial o
totalmente cubierto y cuál es la magnitud de la atenuación de la
luz solar originada por la nubosidad.
Según una primera variante se estima el estado
del cielo, o la atenuación de la luz solar directa, en base a una
sola medición. Para este fin puede utilizarse por ejemplo el
cabezal de medición 1 representado en la figura 1 que comprende un
solo sensor 6 de luminosidad. Este sensor 6 está dispuesto de tal
modo que se registra, además de la radiación directa, también la
radiación difusa y, por lo tanto, la luminosidad global que incide
en el cabezal de medición 1.
Se determina mediante comparación con un valor de
referencia si el cielo está cubierto o no. Como valor de referencia
se utiliza preferentemente la luminosidad total con el cielo
descubierto, este valor se puede calcular teóricamente, o por lo
menos se puede estimar basándose en las informaciones relativas al
tiempo y al lugar anteriormente mencionadas (los cálculos
correspondientes los comprende por ejemplo DIN 5034) y en las
características del sensor 6 y del recubrimiento 4, o se puede
determinar de forma empírica mediante mediciones. Si la luminosidad
detectada mediante el sensor de luminosidad es aproximadamente
igual al valor de referencia, puede suponerse que el cielo está
despejado o no nublado. Si el valor de medición es claramente
inferior al valor de referencia, se puede suponer que el cielo está
cubierto. La diferencia entre el valor de referencia y el valor de
medición puede utilizarse como medida de la atenuación o la
densidad de las nubes.
La atenuación, determinada de la manera descrita,
se utiliza para evaluar en qué proporción contribuyen la radiación
difusa y la radiación directa a la luminosidad total, la relación
más general consiste en que la proporción de la radiación difusa
crece con el aumento de la densidad de las nubes o el aumento de la
atenuación. Asimismo, debe tenerse en cuenta que, a causa de la
dispersión de la luz solar en la atmósfera, la radiación difusa
representa siempre una cierta proporción mínima de la luminosidad
total. Por lo tanto, a causa de la diferencia entre la luminosidad
total teórica, o determinada de forma empírica, y la luminosidad
total medida se puede estimar entre un valor mínimo y un valor
máximo la proporción de la radiación difusa en la luminosidad total.
Debido a que se ha medido la intensidad de la luminosidad real
total, ahora es posible determinar la intensidad de la radiación
difusa independiente de la dirección y de la radiación directa que
depende de la dirección (que es conocida).
La evaluación anteriormente descrita se lleva a
cabo en la unidad de evaluación 30 del dispositivo 29 de control o
regulación. La unidad de regulación 31 convierte las informaciones
acerca de la luz exterior, obtenidas de la manera descrita, en las
señales de atenuación correspondientes. Así es posible conseguir
con medios sencillos una regulación de las lámparas 23 y 27 que
tiene en cuenta la luz exterior. En especial, se requieren
extremadamente pocos medios materiales para este fin, ya que el
tipo de construcción del cabezal de medición 1 es muy sencillo. El
procedimiento descrito sólo permite una estimación de la
composición de la luz exterior, pero la exactitud lograda es
suficiente para gran parte de las aplicaciones.
De la descripción de la primera variante del
procedimiento según la invención se desprende que un punto esencial
del procedimiento consiste en clasificar el estado del cielo o en
estimar la densidad de las nubes y, de este modo, la atenuación de
la radiación directa del sol originada por la nubosidad. En la
primera variante, esto se lleva a cabo mediante comparación de un
valor de luminosidad medido con un valor de referencia calculado
teóricamente o determinado de manera empírica. Con el fin de
aumentar la fiabilidad de esta estimación puede utilizarse el
segundo cabezal de medición, representado en las figuras 2 y 3, que
presenta en total cuatro sensores 16 y 19_{1} a 19_{3}.
Debido a la disposición de los tres sensores
19_{1} a 19_{3} horizontalmente alineados es posible utilizar
para la clasificación del estado del cielo adicionalmente una
comparación de los valores de medición obtenidos mediante estos
tres sensores 19_{1} a 19_{3}. Una característica típica de un
cielo cubierto es que la luz exterior está formada en lo esencial
por la radiación difusa que se propaga por igual en todas las
direcciones por lo que, en el caso de que mediante los tres
sensores se mida en lo esencial la misma luminosidad, puede
suponerse que el cielo está cubierto.
Además, es posible calcular para cada momento
cuál de los tres sensores horizontalmente organizados está más
dirigido hacia el sol y qué sensor se encuentra con seguridad en la
sombra. Si el sensor en la sombra suministra un valor superior a
los de los otros dos sensores, esto es una indicación segura de que
el cielo está cubierto o muy nublado por lo menos en la zona del
sol. Si al contrario la luminosidad registrada mediante el sensor
dirigido hacia el sol es claramente superior al valor de medición
del sensor situado en la sombra, puede suponerse con elevada
probabilidad un cielo despejado y una radiación directa que incide
en el cabezal de medición de la luz diurna. Además, es posible
comparar el valor de medición del sensor 16 superior con los valores
de los sensores horizontalmente alineados, a fin de determinar el
grado de nubosidad del cielo o la atenuación.
Esta segunda variante permite detectar con mayor
exactitud el estado del cielo. De forma análoga a la primera
variante es posible determinar, cuando se conoce el estado del
cielo o la densidad de las nubes o la atenuación, los componentes
de la radiación solar directa y de la radiación difusa y, como
consecuencia, es posible calcular la intensidad de la luz exterior
y su dependencia de la dirección.
El procedimiento según la invención permite en
total detectar con medios sencillos el estado del cielo y obtener
las informaciones acerca de la luz exterior, requeridas para la
regulación de la luminosidad. Esto puede conseguirse en especial
con un cabezal de medición de la luz diurna con un tipo de
construcción muy sencillo que puede fabricarse económicamente y que,
debido a su tipo de construcción sencillo, también es claramente
menos sensible a fallos.
Claims (17)
1. Procedimiento para controlar o regular la
luminosidad en una sala (21, 25), iluminada con luz interior y luz
exterior, según el cual se genera en función de la intensidad de la
luz exterior dependiente de la dirección un valor nominal de la
luminosidad para un sistema de iluminación (23, 27) dispuesto en el
interior de la sala (21, 25),
caracterizado porque
para determinar la intensidad de la luz exterior
dependiente de la dirección se llevan a cabo los siguientes
pasos:
- a)
- determinación de la atenuación de la radiación solar directa (S_{o}) causada por la nubosidad (33),
- b)
- determinación de la radiación solar directa atenuada (S_{d}) dependiente de la dirección en función de la atenuación y
- c)
- determinación de la radiación difusa (S_{str}) independiente de la dirección en función de la atenuación.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1 caracterizado porque para la determinación de la atenuación
originada por la nubosidad (33) se registra un valor real de la luz
exterior y se compara con un valor de referencia.
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
2 caracterizado porque el valor de referencia corresponde a
la luz exterior incidente cuando el cielo está despejado.
4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
3 caracterizado porque el valor de referencia se calcula
teniendo en cuenta la hora, la fecha y la posición geográfica.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2 a 4 caracterizado porque para registrar el
valor real de la luz exterior se mide la luz exterior incidente
desde una dirección o desde una zona.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 2 a 4 caracterizado porque el valor real
registrado de la luz exterior corresponde a la luminosidad global
teniendo en cuenta la luz exterior que incide desde todas las
direcciones.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
6 caracterizado porque adicionalmente a la luminosidad global
se registra un componente horizontal de la luz exterior.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
7 caracterizado porque se registra la luz exterior que incide
desde tres direcciones que encierran entre sí un ángulo de 120º.
9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
7 u 8 caracterizado porque la atenuación se determina
adicionalmente en base a una comparación entre la luminosidad global
y el componente horizontal de la luz exterior.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque la dirección
de la radiación directa (S_{d}) se calcula teniendo en cuenta la
hora, la fecha y la posición geográfica.
11. Dispositivo para controlar o regular la
luminosidad en una sala (21, 25), iluminada con luz interior y luz
exterior, con un dispositivo de medición (1, 11) de la luz exterior,
un sistema de iluminación (23, 27) para la sala (21, 25) y un
dispositivo (29) de control o regulación, conectado con el
dispositivo de medición (1, 11) de la luz exterior, que genera,
dependiendo de la intensidad de la luz exterior en función de la
dirección, un valor de control o regulación para el sistema de
iluminación (21, 25), caracterizado porque el dispositivo de
medición (1, 11) de la luz exterior forma un valor real de la luz
exterior en base a la luz exterior incidente desde una dirección o
desde una zona, y porque el dispositivo (29) de control o regulación
determina la intensidad de la luz exterior dependiente de la
dirección sobre la base de una comparación de este valor real de la
luz exterior con un valor de referencia elaborado teniendo en cuenta
la hora, la fecha y la posición geográfica genera el valor de
control o regulación para el sistema de iluminación (23, 27).
12. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
11 caracterizado porque el dispositivo de medición (1, 11) de
la luz exterior presenta un sensor de luminosidad (6, 16), dispuesto
en una superficie colocada horizontalmente alineada, donde el
dispositivo (29) de control o regulación determina la intensidad de
la luz exterior en función de la dirección en base al valor real de
la luz exterior registrado mediante el sensor de luminosidad (6,
16).
13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
12 caracterizado porque el dispositivo de medición (11) de la
luz exterior presenta tres sensores de luminosidad
(19_{1}-19_{3}) adicionales, organizados
horizontalmente y dispuestos en triángulo, donde el dispositivo (29)
de control o regulación tiene en cuenta los valores de luminosidad
registrados mediante estos tres sensores de luminosidad
(19_{1}-19_{3}) adicionales en la determinación
de la intensidad de la luz exterior dependiente de la dirección.
14. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
13 caracterizado porque el primer sensor de luminosidad (16)
está dispuesto en el centro del triángulo determinado por los tres
sensores de luminosidad (19_{1}-19_{3})
horizontalmente organizados.
15. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
13 ó 14 caracterizado porque cada uno de los sensores de
luminosidad (19_{1}-19_{3}) adicionales presenta
un diafragma (18_{1}-18_{3}).
16. Dispositivo de acuerdo con una de las
reivindicaciones 12 a 15 caracterizado porque el o los
sensores de luminosidad (6, 16, 19_{1}-19_{3})
están dispuestos debajo de un recubrimiento (4, 14) difuso.
17. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación
16 caracterizado porque por lo menos una parte del
recubrimiento (4, 14) tiene una superficie semiesférica, donde el
primer sensor de luminosidad (6, 16) está dispuesto en el centro de
la semiesfera.
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