Avaliação da influência do dispositivo prateleira de luz no conforto visual em edificação comercial com entorno obstruído

O aproveitamento da iluminação natural no interior das ambientes é de fundamental importância quando são considerados o conforto visual do usuário e a eficiência energética do edifício. Entretanto, a alta luminosidade do céu tropical pode proporcionar para o usuário de um ambiente de trabalho, desconforto visual, térmico ou ambos, provocados pelo brilho intenso das aberturas e das superfícies internas e pela carga de calor excessivo. A tipologia mais comum das edificações observadas no país não apresenta soluções para estes problemas, visto que sua iluminação interior é feita através de janelas que proporcionam uma iluminação desuniforme no ambiente. Nas regiões tropicais, os elementos de proteção solar se apresentam como boas soluções para reduzir a incidência da radiação solar direta nas aberturas e os dispositivos redirecionadores de luz auxiliam numa distribuição mais uniforme no ambiente. Um elemento arquitetônico que cumpre as duas funções é a prateleira de luz. Visto que os centros urbanos estão se verticalizando a cada dia, e o acesso à luz natural, principalmente nos primeiros pavimentos, se vem se tornando mais difícil, esta pesquisa objetiva investigar a influência das prateleiras de luz no aproveitamento de luz natural sob condições de obstrução do entorno. Devido à larga dimensão territorial do Brasil que resulta em variações significativas na luminosidade da região , o recorte do objeto considerou o desempenho de dois tipos de vidro combinados com duas geometrias de prateleira de luz ou sua ausência, em seis diferentes latitudes brasileiras e em quatro orientações distintas para um mesmo modelo de edifício de escritórios. Foi investigado o percentual de iluminancia útil nos ambientes durante o ano e os níveis de luminâncias provenientes das aberturas com o auxílio do software Daysim. Os resultados analisados demonstram que a adoção desse dispositivo se mostrou eficaz em todas as orientações, sob condições de obstrução do entorno, auxiliando na diminuição do brilho excessivo nas superfícies internas e na uniformização da luz natural admitida, provendo maior conforto visual ao usuário

Estudo de redirecionamento da luz natural utilizando equipamento tipo " lightshelf"

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção.A luz natural foi muito importante para a compreensão e definição do espaço e execução de tarefas, segurança e salubridade, chegando a ser condição fundamental para projetos de edificações, desde o início da civilização humana. Através dos tempos e devido a muitos fatores, a luz natural chegou a ser um problema a ser solucionado, ou pelo ganho térmico, ou pelo ofuscamento, ou ainda pelo grande contraste entre áreas mais e menos iluminadas. Embora tenha sido, por vezes, desprezada, atualmente há a necessidade do resgate do valor da luz natural, por causa da ecologia, economia e salubridade, muito importante quanto é verificado grande aumento da área e da altura das cidades, aumentando quase que desordenadamente a densidade construída na área urbanizada, o que prejudica ainda mais a penetração da luz solar nos ambientes

Influência de elementos de proteção solar horizontais aplicados a aberturas laterais, na admissão e distribuição da luz natural

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Arquitetura e UrbanismoEste trabalho visa investigar como elementos horizontais de proteção solar em aberturas laterais interferem nas condições de iluminação natural no ambiente construído. O sombreamento das aberturas é aconselhável para climas quentes, onde o ganho de calor é dispensável, porém pouco se conhece sobre as condições de iluminação quando protetores são anexados às aberturas. Neste contexto, a pesquisa aqui apresentada tem como objetivo analisar a influência deste tipo de elemento, comparando diferentes composições que mantenham o mesmo ângulo de obstrução, submetidas a diferentes condições de insolação, e também sob a influência da refletância das superfícies destes elementos. As condições de iluminação foram feitas pela quantificação de iluminâncias, separadas por parcelas de contribuição que diferenciam a iluminância inicial, refletida e total. A visibilidade da abóboda celeste também foi investigada, com intuito de relacionar as condições de iluminação no ambiente e a visibilidade de partes mais brilhosas da abóboda pelos modelos. Para as soluções de protetores foi variada a percentagem de área superior do protetor que é vista pelo interior do ambiente; quanto à insolação, utilizou-se como parâmetro a percentagem de área do protetor que é insolada. A variação para obterem-se diferentes insolações foi feita quanto à latitude, sempre orientando a abertura a Norte. As análises foram feitas em apenas um dia (21/03) e um horário (12hr), com longitude 0°, através de simulação computacional, utilizando o programa Apolux Beta. Ao anexar a proteção solar as condições de iluminação são reduzidas, porém pode-se diminuir esta perda projetando a solução de proteção adequadamente e sendo aplicadas altas refletâncias nos protetores. A variação da insolação apresenta redução na admissão de luz quando é elevada a altitude solar, diminuindo assim a percentagem de área que recebe insolação direta nos protetores. Quanto à variação de refletância do protetor é tanto mais expressiva quanto a maior percentagem de área insolada visível pelo interior, que dependendo da solução, pode descaracterizar totalmente o objetivo da composição se mal aplicada. O estudo visa apresentar os resultados de forma a ser mais facilmente compreendidos pelos profissionais da área, para melhor aplicabilidade deste elemento. This work aims to investigate how horizontal elements of sun protection in side vents affect the conditions of natural lighting in the built environment. The shading of openings is suitable for warm climates where heat gain is dispensable, but little is known about the lighting when protectors are attached to openings. In this context, the research presented here aims to analyze the influence of this type of element, comparing different compositions to maintain the same angle of obstruction, under different conditions of insolation, and also under the influence of the reflectance of these elements's surfaces. The lighting conditions were made by measurement of illuminance, separated by plots of the contribution that different initial illuminance, reflected and total. The celestial arch roof view was investigated to relate the environment illumination and the visibility of the brightness parts of the arch roof by the samples. To the protecting solutions was varied from the percentage of the upper area of the protector which is seen by interior environment; about the insolation, it was used as a parameter the percentage of area of the protector which is sun lighted. The variation to obtain different insolation was on the latitude, always directing the opening to the north. The tests were made in only one day (21/03) and a time (12hr), with longitude 0 °, throughout computational simulation, using the Apolux Beta program. Attaching to the sunscreen the lighting is lowered, but you can reduce this loss of protection designing the solution being applied properly and high reflectance in protectors. The variation of insolation shows reduction in the admission of light when the high altitude sun, thereby reducing the percentage of area that receives direct sun in the protector. Regarding the change in reflectance of the protector is even more significant as the largest percentage of the sun lighted visible area inside, which depending on the solution, you can completely weakened the purpose of composition if it is poorly used. The study aims to present the results in order to be more easily understood by professionals in the area for better application of this element

Avaliação do potêncial de prateleiras de luz na distribuição da luz natural: estudo em modelo reduzido

The purpose of the present dissertation is to organize systematically the study of adequate use of daylight by means of an element of passive architecture, the lightshelf, aiming at reducing electric energy consumption for artificial lighting in classrooms. This kind of solar shading element, placed at the upper part of a window, provides daylight control and its distribution, promoting a better visual perception, once there is sufficient daylight, qualitatively and quantitatively. Using a scale-model of a chosen classroom of the Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Curitiba, different situations were tested with a lightshelf. The used method comprehends following steps: illuminance measurements with digital luxmeters, in prefixed points inside the scale-model; simulation of solar exposition conditions, considering different periods of the day and of the year using sundials; analysis of different situations of lightshelves; data tabulation and analysis. These measurements were carried out in three phases: (1) a pre-test, aiming at testing the procedure; (2) measurements with horizontal lightshelves, comparing results with computer simulations with ECOTECT and RADIANCE; (3) innovative lightshelf types were proposed – concave, convex, concave/convex, and horizontal lightshelves with 25° tilt. Best configurations were studied graphically, with AUTOCAD 2002. As a result, it was noticed that the lightshelf might provide daylight more uniformly, reducing glare close to the window. Also, it was observed that with the innovative lightshelves, from the AUTOCAD study, there was even a daylight increase in the most distant points from the windows. According to the results, it can be proved that the direct sunlight may be used as a light source, once it is controlled by well-projected daylight systems.O presente trabalho procura sistematizar o estudo sobre aproveitamento máximo da luz natural por meio do uso de um elemento da arquitetura passiva, a prateleira de luz (lightshelf), visando à redução do consumo de energia elétrica em iluminação artificial de salas de aula. Este tipo de elemento de proteção solar, colocado na parte superior da janela, favorece a distribuição e o controle da luz diurna e da luminância excessiva, proporcionando uma melhor percepção visual, quando houver quantidade e qualidade de luz suficiente. A partir do modelo reduzido de uma sala de aula pré-determinada do Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Unidade de Curitiba, foram testadas experimentalmente várias situações com as prateleiras de luz. A metodologia utilizada abrange as seguintes etapas: medições dos níveis de iluminamento com luxímetros digitais, em pontos pré-fixados no interior do modelo em escala reduzida da sala de aula; simulação das condições de exposição ao Sol, considerando diversos períodos do dia e épocas do ano por meio do uso de Relógio de Sol; análise de situações diversas do uso das prateleiras de luz; tabulação e análise dos resultados. Estas medições foram realizadas em três fases: (1) um pré-teste, com a finalidade de testar a maquete e o método proposto; (2) medições com as prateleiras de luz planas, cujos resultados foram comparados com algumas situações simuladas pelo computador, realizadas com a ajuda dos softwares ECOTECT e RADIANCE; (3) foram propostos novos tipos de prateleiras - côncava, convexa, côncava/convexa, e prateleiras planas com inclinação de 25°. As melhores configurações para estes novos tipos de prateleiras foram estudadas com o auxílio do software AUTOCAD 2002. Como resultado, observou-se que a prateleira de luz pode proporcionar iluminação natural mais uniforme, diminuindo o ofuscamento existente próximo às janelas, contribuindo para o melhoramento do balanço do brilho do espaço. Observou-se também que, com os tipos de prateleiras estudados no AUTOCAD 2002, houve um aumento da iluminação nos pontos mais distantes da janela. De acordo com os resultados obtidos, pode-se comprovar que o Sol pode ser usado como fonte de luz, desde que seja controlado por sistemas de iluminação natural bem projetados

Iluminação natural: revisão da legislação construtiva de Florianópolis /

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico.Investigação de parâmetros para o dimensionamento de aberturas laterais, que levem em consideração o aproveitamento da luz natural, para inclusão na legislação construtiva dos municípios. Utiliza dados de radiação solar para estabelecer as condições de céu encontradas na localidade em estudo. Para avaliar os dispositivos do Código de Obras e Edificações de Florianópolis são definidos modelos de estudo para, a partir de método computacional, verificar o desempenho dos ambientes quanto a distribuição de iluminâncias e penetração da luz natural

Behavior of light shelf in physical model under real sky in the city of Campinas, SP

Orientadores: Mauricio Roriz, Paulo Sergio ScarazzatoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: A utilização de iluminação natural, por meio de aberturas laterais é quase inevitável nas edificações. No entanto, da forma convencional como vêm sendo projetadas e construídas, estas aberturas podem apresentar desempenho bastante insatisfatório, particularmente em relação à má distribuição das iluminâncias internas e aos significativos níveis de ganhos térmicos. Esta Dissertação de Mestrado apresenta uma pesquisa que, através da análise de dados medidos em modelo físico, montado na cidade Campinas, Estado de São Paulo, objetivou identificar os parâmetros principais que interferem no comportamento de prateleiras de luz. Essas são elementos que redirecionam a luz solar para o interior dos ambientes, especialmente para as regiões mais distantes das janelas, muitas vezes insuficientemente iluminadas e que, ao mesmo tempo, atenuam o excesso de radiação nas regiões mais próximas das fachadas, reduzindo, assim, os contrastes entre áreas mais claras e mais escuras. O experimento foi realizado com monitoramento simultâneo de iluminâncias externas e internas ao modelo em escala, sob as condições reais do céu local. Foram estudados seis sistemas de prateleiras: branca horizontal, branca com quatro diferentes inclinações e espelhada horizontal. Foram elaboradas comparações entre os desempenhos apresentados por estas seis tipologias, bem como entre seus resultados e aqueles observados em sistemas tradicionais de aberturas laterais, sem qualquer elemento de redirecionamento da luz. Adicionalmente, os valores medidos foram também comparados com outros dados experimentais, disponíveis no software DLN - Disponibilidade de Luz Natural.Abstract: The use of day lighting through lateral openings is almost inevitable in the constructions. However, in the conventional form as they come being projected and constructed, these openings present sufficiently unsatisfactory performance, particularly in relation to bad distribution of the internal luminance and to the significant levels of thermal profits. This work of graduate presents a research that, through the analysis of measured data in physical model mounted in the Campinas city, state of São Paulo, it objectified to identify the main parameters that intervene with the behavior of light shelves. These are elements that redirect the solar light for the interior of environments, especially for the regions most distant of the windows, many times insufficiently illuminated and that, in the same time, attenuate the excess of radiation in the regions next to the feats, thus reducing the contrasts between clearer and darker areas. The experiment was carried through with simultaneous watching of external and internal luminance to the model in scale, under the real conditions of the local sky. Six systems of shelves, horizontal white, white with four different inclinations and horizontal mirror surface had been studied. Had been elaborated comparisons between the performances presented for these six typologies, as well as between its results and the observed ones in traditional systems of lateral openings, without any element of redirectioning of the light. Additionally, the measured values also had been compared with other experimental data, available in software "DLN" - Availability of Natural Light.MestradoArquitetura e ConstruçãoMestre em Engenharia Civi

Architectural and daylighting performance: CENPES II, The new research centre from Petrobras, in Rio de Janeiro, Brazil

Este artigo apresenta os resultados do desempenho de iluminação natural do projeto do novo centro de pesquisas na Petrobras, CENPES II, no clima tropical do Rio de Janeiro, sob as condições de céu típico parcialmente nublado e com grande luminosidade. Tais estudos foram parte de um trabalho mais amplo de pesquisa e consultoria, envolvendo um número de questões ambientais incluindo luz natural, desempenho térmico e desempenho energético. O projeto arquitetônico foi objeto de concurso nacional em 2004, englobando mais de 100.000m2 de área construída a ser adicionada às instalações do centro de pesquisas existente (CENPES I), trazendo mais dez novos edifícios. De acordo com o edital do concurso, o acesso da iluminação natural deveria ser maximizado em todos os espaços interiores, sempre que permitido pelas exigências da função, oferecendo conforto visual e eficiência energética. Nesse caso, os desafios do projeto para com o desempenho ambiental estão relacionados à necessidade de proteção solar e a não ocorrência de ofuscamento, devido às condições climáticas e ao céu com grande luminosidade. Nesse contexto, o trabalho apresentado nesse artigo esta focado nos dois edifícios principais do complexo: Prédio Central e Laboratorios. As avaliações de iluminação foram realizadas com o suporte de técnicas avançadas de simulação e comparadas com critérios de desempenho nacionais e internacionais. Ao final, os estudos de simulação mostraram os efeitos positivos de estratégias convencionais de projeto, resultantes de um rigoroso processo de projeto. This paper presents the results of the performance evaluation in terms of daylighting of the Petrobras New Research Centre (CENPES II) building design in the tropical climate of Rio Janeiro, Brazil, under a typical partially cloudy and bright sky. The architectural design encompasses an área over 100,000 m2, distributed among ten new buildings. According to the design brief, daylighting should be maximized in all interior spaces whenever allowed by functional requirements, providing both visual comfort and energy efficiency. In that case, the design challenges were related to the need for solar protection and avoidance of glare, due to climatic conditions, including a fairly bright sky. This paper is focused on the two main building of the Center. The performance assessments were carried out with the support of advanced computer simulations, being compared to national and international design criteria. The results indicate the positive effects of the adoption of some conventional design strategies, which are not widely used in commercial building design in Brazil

Edifícios de balanço energético nulo : um estudo para escritórios em Brasília

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, 2018.Grande parte da produção de energia elétrica é derivada de fontes não-renováveis, que incluem a queima de combustíveis fósseis, que proporcionam impactos negativos no meio ambiente. Esses impactos são agravados frente à crescente demanda por energia elétrica no mundo. Neste contexto, o Parlamento Europeu instituiu que todas as novas edificações devem atingir o padrão Nearly Net Zero Energy Building [próximos à meta de balanço energético nulo] até 31 de dezembro de 2020. No Brasil, nota-se uma incipiente busca pelas soluções para obtenção do balanço energético nulo, uma vez que é permitida pela Agência Nacional de Energia Elétrica a microgeração de energia, e a sua compensação, a partir de fontes renováveis. Portanto, o objetivo geral desta dissertação é definir diretrizes para retrofit de edifícios públicos de escritórios com características de balanço energético nulo considerando o contexto climático de Brasília. A pesquisa contou com o levantamento de 240 edifícios de escritórios na zona central de Brasília. Esta dissertação tem especificamente como foco os edifícios de 4 pavimentos. Após a definição do modelo representativo de 4 pavimentos, foram simulados os consumos de energia final para ar-condicionado, iluminação e equipamentos de escritórios (impressoras, computadores etc). Para isso, o estudo considerou as variáveis arquitetônicas de envoltória baseadas em estratégias que podem promover o balanço energético nulo, segundo a literatura revisada. Em paralelo, foram realizadas simulações de produção de energia solar fotovoltaica aplicadas ou integradas nas envoltórias dos respectivos edifícios. Conclui-se que as variáveis de Percentual de Área Envidraçada (entre 30% e 50%) e vidro (FS 43%/TL 32%) e a adição de proteções solares foram responsáveis pela diminuição de 20% do consumo energético. No total, foi obtida uma redução de 46% no consumo energético total entre o modelo de 4 pavimentos (edifício convencional de escritório, com maior consumo) e o modelo otimizado (menor consumo encontrado). No final, a meta de balanço energético nulo foi alcançada no modelo otimizado. Finalmente, a análise e a discussão dos resultados das simulações permitiram sugerir e inferir diretrizes para obtenção de edifícios NZEB no contexto climático de Brasília.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP–DF).A large amount of the consumed energy from the buildings is produced from non-renewable sources, such as oil and coal and this generates negative impacts on the environment. These impacts are aggravated due to the growing energy consumption worldwide. In this sense, the European Parliament has demanded that all new buildings must be Nearly Net Zero Energy Building by December 2020 (public buildings by December 2018). In Brazil, there is an incipient search towards Net Zero Energy Buildings, because the National Agency of Electric Energy allows the microgeneration of electricity on site and its compensation when renewable sources of energy are utilized. Thus, the main goal of this dissertation is to create guidelines towards the implementation of NZEB of public office buildings in Brasilia through retrofit. This search took into consideration the study of 240 buildings in the central zone of Brasilia. The research focuses specifically on the four-story office buildings. After the definition of the representing model of the four-story building, the electric energy consumption for the end uses of lighting, equipment and air-conditioning were simulated. To achieve the NZEB goal, it was taken into account a series of passive and active design strategies that could reduce the energy consumption according to the revised literature. Simultaneously, simulations of solar energy production were made utilizing the integration of façade and roof area (building envelope). It was concluded that the reduction of WWR to levels between 30% and 50%, the utilization of a low SHGC glass (43%) and the addition of window shading caused a reduction of 20% on the total electric energy consumption. It was achieved in this study a total reduction of 46% on the total energy consumption between the conventional four-story building (with the highest final energy consumption) and the optimal building (with the lowest final energy consumption). Finally, the discussion of the simulated results allowed to infer and suggest guidelines towards the implementation of NZEB in office buildings in the central area of Brasilia

Iluminação natural em edificações : calculo de iluminancias internas-desenvolvimento de ferramenta simplificada

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro TecnologicoO trabalho tem como escopo a definição de uma metodologia para determinação de iluminâncias em plano horizontal no ambiente construído sob condições de céu encoberto e céu claro para diversas alturas solares através de procedimento gráfico simplificado. Propõe-se a implementação de um método gráfico para utilização em avaliações iniciais da quantidade de luz que se obtém por determinada abertura - para verificação e comparação de sistemas de iluminação natural ou para verificação da qualidade e eficiência do projeto de iluminação em códigos de obra

A INFLUÊNCIA DA LEGISLAÇÃO URBANA NA ILUMINAÇÃO NATURAL DE EDIFÍCIOS: UM ESTUDO DE CASO EM DOMINGOS MARTINS - ES

A crise no âmbito social, econômico e ambiental têm apontado para a necessidade de se buscar práticas mais sustentáveis no processo de projeto e planejamento urbano. No que tange aos aspectos ambientais, a busca pela eficiência energética nas edificações, associada à adoção de estratégias bioclimáticas no projeto, mostra-se como uma forma adequada para se atingir parte desse objetivo. Nesse sentido, a iluminação natural desempenha um importante papel visto que o seu aproveitamento contribui para o conforto ambiental e redução no consumo de energia elétrica. Entretanto, a disponibilidade de luz natural no ambiente interno depende, dentre outros fatores, da geometria urbana, sendo esta normalmente resultante dos parâmetros estabelecidos pelas regulamentações urbanas. Sendo assim, o objetivo principal desta pesquisa é investigar a influência da legislação urbana, por meio de seus principais parâmetros urbanísticos, na disponibilidade de iluminação natural no ambiente interno, adotando como objeto de estudo a cidade de Domingos Martins ES. A principal estratégia para obtenção dos dados foram as simulações computacionais no programa Troplux, adotando-se três tipos de céu padrão da CIE (3, 7 e 12). A pesquisa dividiu-se em duas etapas, sendo que na primeira buscou-se verificar a adequabilidade da legislação vigente e da legislação anterior tendo como base a ocupação urbana existente; e na segunda fase, analisou-se a interferência dos parâmetros largura da via, altura das edificações e afastamento lateral, tendo em vista as áreas de expansão urbana e futuros loteamentos. A partir dos resultados, pôde-se constatar que apesar de não ter sido considerada nenhuma metodologia específica relacionada ao conforto ambiental na elaboração da atual regulamentação urbana de Domingos Martins-ES, o Plano Diretor Municipal, por meio do estabelecimento de parâmetros urbanos mais restritivos, contribui com o aumento da disponibilidade de iluminação natural no ambiente interno. Adicionalmente, percebeu-se também que o Código de Obras, regulamentação que vigorava até a aprovação do PDM e que propunha índices mais permissivos, não era pernicioso em relação ao potencial de aproveitamento da luz natural no interior das edificações. Pôde-se constatar, inclusive, que, dentre os parâmetros urbanos analisados, a altura das edificações obstruidoras é o índice que exerce maior influência para a variação dos níveis lumínicos e dos percentuais de UDI, entretanto, o efeito das obstruções pode ser minorado mediante a adoção de uma maior largura de via, reforçando a relevância da vinculação entre a altura das edificações e afastamentos entre as mesmas. Além disso, confirmou-se também a importância de se considerar as características climáticas de cada contexto e as orientações das vias e edificações na definição dos índices urbanísticos, visto que para cada tipo de céu e orientação uma determinada geometria urbana apresenta melhor desempenho para o aproveitamentos da luz natural. Palavras-chave: iluminação natural, legislação urbana, simulação computacional