ESTIMATIVA DE CONSUMO DE ENERGIA A PARTIR DO USO CONJUGADO DE LUZ NATURAL E ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL

Nos últimos anos, o interesse em incorporar a iluminação natural na arquitetura e construções tem aumentado. Isto ocorre porque a iluminação artificial se apresenta como um dos maiores consumidores de energia elétrica em edificações não residenciais (LI; LAM, 2003).

Apesar do aproveitamento da iluminação natural depender muitas vezes do comportamento habitual do usuário e do padrão de ocupação dos ambientes, no caso de existir disponibilidade de luz natural suficiente sobre o plano de trabalho, há a possibilidade de o usuário optar por não acender as luzes artificiais (LESLIE et al., 2005).

Segundo a ABILUX (1992), a técnica de se integrar a iluminação artificial com a natural é denominada Iluminação Artificial Suplementar Permanente, IASPI, proveniente do original Permanent Supplementary Artificial Lighting for Interiors, PSALI. Este conceito (figura 18) foi desenvolvido pelo Prof. Ralph Hopkinson do Building Research Station por

11 _DPI

RF: Densidade de Potência de Iluminação Relativa Final [(W/m2)/100lux]: DPIR obtida após o projeto

volta dos anos 50 na Inglaterra. Seus principais objetivos são: proporcionar a um ambiente a sensação de estar naturalmente bem iluminado, embora utilizando iluminação artificial complementar (PHILLIPS, 2004); e providenciar a iluminação artificial necessária até um nível em que não haja qualquer área escura no ambiente, sem grande consumo de energia elétrica (ABILUX, 1992).

Figura 18 – O efeito da iluminação artificial suplementar permanente (IASPI) em um ambiente. FONTE: NASSAR et al. (2003)

Nassar et al. (2003) lançaram uma questão: a luz do dia pode ser integrada com a luz elétrica de maneira eficaz?

Tanto nesta etapa do trabalho como na pesquisa, não houve pretensão de resposta a este questionamento; mas sim, a pretensão de estimar o consumo de energia de determinado ambiente que conjugasse o uso da iluminação natural e artificial.

Para este fim, escolheu-se utilizar o software Lux 2.0, desenvolvido por Alucci (2002), que simula o consumo diurno da energia de um ambiente em três condições:

condição 1: se cada ponto da sala, através de sensores, tiver a iluminação artificial acionada somente quando necessário;

condição 2: se todo o sistema de iluminação artificial for acionado quando o ponto com menor FLN não atingir a iluminância mínima desejada;

condição 3: se a iluminação artificial for acionada durante todo o tempo, ignorando-se a iluminação natural.

Além do exposto acima, a motivação para a escolha do software deu-se também pelo fato do software ser gratuito e de simples utilização, exigindo apenas o conhecimento de conceitos básicos em iluminação artificial e natural, como:

fator caixilho;

transmissão luminosa e refletância de vidros;
refletância de revestimentos internos;

potência do sistema de iluminação artificial;
nível de iluminância exigido pela NBR 5413.

Os dados de entrada são inseridos diretamente na tela e os dados de saída são apresentados em forma de relatório na mesma tela.

Figura 20 – Dados de

saída do software Lux 2.0 para a situação atual da sala E301

Relatório Final

Cidade: Curitiba

Características da área: não industrial

Dimensões do ambiente Dados das janelas largura altura fator de caixilho

largura 6,30 m janela 1 (J1) 11,85 1,35 0,2

comprimento 12,40 m janeja 2 (J2) 0,00 0,00 0

pé direito 3,00 m janela 3 (J3) 0,00 0,00 0

janela 4 (J4) 0,00 0,00 0

Refletâncias(cor superf int) Transmitância luminosa dos vidros= 0,9

parede 1 0,7

parede 2 0,7 Altura do plano de trabalho= 0,80 m

parede 3 0,7

parede 4 0,7 Potência do sistema instalado= 19 W/m²

piso 0,3

forro 0,7 Período de uso do ambiente

vidro 0,2 no dia: das 8 às 18 horas

no mês: 20 dias no ano: 12 meses

Nivel de Iluminância exigido pela NBR 5413= 200 lux

Resultados

Consumo de energia elétrica estimado se o sistema de iluminação artificial é acionado somente nos pontos onde a iluminação natural é insuficiente :

300,94 kWh/ano

Custo anual estimado= R$ 86,43

Consumo de energia elétrica estimado se o sistema de iluminação artificial é acionado assim que o primeiro ponto da sala apresenta iluminação natural insuficiente:

769,45 kWk/ano

Custo anual estimado= R$ 220,99 Voltar frequencia escolhida: 68 %

Distribuição da Iluminância (lux) para a frequência escolhida

1500-2000 1000-1500 500-1000 0-500

Nota: Só com iluminação artificial/ano inteiro, o consumo seria de: 3562,272 kWh/ano custo estimado= R$ 1.050,87 (anual)

Na figura 19, observam-se os dados de entrada do software. São eles: a cidade em que se encontra o ambiente estudado, as dimensões do ambiente e janelas, a altura do plano de trabalho, as refletâncias das superfícies, fator de caixilho das janelas, fator de transmissão luminosa e refletância dos vidros12, a característica área (industrial ou não), período de utilização do sistema de iluminação artificial (horas, dias e meses13), a densidade potência deste sistema em W/m² e o nível de iluminância exigido pela NBR 5413 e Regulamentação para Eficiência Energética.

Na figura 20, é apresentado o relatório final gerado pelo software, com os dados de consumo nas três situações descritas anteriormente.

O software não permite a modificação do custo do kWh (R$ / kWh). Portanto, na pesquisa atentou-se apenas para o consumo de energia.

Alucci (2002) explica que os cálculos da estimativa de disponibilidade de luz natural para cada cidade baseou-se no conceito de eficiência luminosa da radiação solar, visto anteriormente.

Quanto ao fator de caixilho (Kc), o software disponibiliza para seleção valores que

variam de 0 a 0,2 – uma faixa muito pequena. Acredita-se que houve uma interpretação errada14 sobre fator de caixilho quando do desenvolvimento do software. Pois esta faixa de valores indica a proporção entre área de caixilho e área de janela. Já o fator caixilho indica a área desobstruída, ou efetiva, da janela (área de janela menos área de caixilho) pela área da janela.

Sugere-se, portanto, que após encontrado o fator caixilho, subtraia-o do valor 1 (um) para encontrar seu complemento e utilizá-lo como dado de entrada no software Lux 2.0.

Por fim, estimou-se o consumo de energia elétrica para cada sala de aula em duas situações (cada qual considerando as condições 1, 2 e 3 de simulação do software explicadas anteriormente):

a atual, com a densidade de potência do sistema de iluminação artificial real;

a otimizada com a densidade de potência do sistema de iluminação artificial calculado a partir dos conceitos da nova Regulamentação para Eficiência Energética (Classificações A, B, C e D).

12 _{Dados pesquisados em Rodrigues (2002), Costa (2005) e OSRAM (2007).}

13 _{Utilizou-se 12 meses como dado de entrada, pois além do período letivo, sempre ocorrem cursos de férias na} instituição.