Devido à promoção da racionalização de energia, tem-se estimulado as boas práticas de projeto arquitetônico com o uso de iluminação natural, aplicado na eficiência energética de edificações e também no conforto visual. O uso da luz natural durante o dia claro contribui significativamente para a redução do consumo de energia elétrica, melhoria do conforto visual e bem-estar dos ocupantes, principalmente em edificações comerciais.
Do ponto de vista arquitetônico, a luz natural possui uma variabilidade e qualidade mais agradável que o ambiente iluminado pela luz artificial. Janelas e outras aberturas proporcionam aos ocupantes o contato visual com o mundo exterior e permitem também o relaxamento do sistema visual pela mudança das distâncias focais. A presença da luz natural, além de trazer uma economia real no uso da iluminação artificial (financeiros e operacionais), pode garantir uma sensação de bem-estar e um relacionamento com o ambiente maior no qual estamos inseridos (LAMBERTS et al, 1992; CHRISTOFFERSEN et al, 1998).
Atualmente, projetos arquitetônicos já consideram o uso da luz natural como referência em novas construções. Alguns exemplos são descritos em Ferraz (2004), que apresenta a mudança de tendências na arquitetura nacional, que utilizava padrões norte- americano e europeu. O artigo demonstra que aos poucos a arquitetura com traços de país tropical vai ganhando força no Brasil. Edificações como a de shoppings, já estão sendo projetadas ou reformadas para aproveitar ao máximo a luz natural. O objetivo na hora de projetar shoppings até a década de 1990, era de estimular o consumo, mas este modelo favoreceu a construção de shoppings com pouca iluminação natural e uma grande
necessidade de ar-condicionado. Como exemplo desta mudança, Ferraz (2004) menciona a reforma de um shopping no estado de São Paulo, com um novo modelo arquitetônico. Os administradores comemoraram a queda no consumo de energia elétrica, pois as novas instalações consomem cerca de 25% menos energia se comparada à área antiga. Ainda existem outros trabalhos relacionados que poderiam ser citados, como Gourlart et al, (1998), que destaca a importância das condições climáticas na construção de edificações. Entretanto, a metodologia apresentada está mais focada na construção da edificação e aplicações em conforto térmico.
Já do ponto de vista da eficiência luminosa, no capítulo que descreve sistemas de iluminação da Standard 90.1 (ASHRAE, 1999), existe uma limitação em descrever o uso da potência da iluminação interna em W.m-2, e a eficiência da iluminação externa em eficiência luminosa (lm.W-1). Ainda são apresentadas várias exceções para diversos usos especiais em ambientes internos e externos, como vitrines de lojas, salas de hospitais, monumentos históricos e ainda requisitos obrigatórios nos sistemas de controle da iluminação em função da área do ambiente.
Leal e Tiba (2006) demonstram uma relação entre a irradiação solar e a iluminância a fim de definir o melhor uso da luz natural ao invés da luz artificial. Com a aplicação de um modelo empírico, que correlaciona a irradiação solar horária, com a iluminância, obtém o valor correspondente à região vizinha, isto é, com as mesmas similaridades climáticas e geográficas. Entretanto, esta linha de pesquisa mostra que os dados de irradiação no Brasil são escassos e os dados observados de iluminância são ainda mais raros (TIBA et al.,2004; LEAL E TIBA, 2006). Logo, a alternativa proposta para esta situação é a estimação mediante o uso de outras variáveis meteorológicas mais comuns e disponíveis na localidade de interesse.
Outros trabalhos, como Perez et al. (1990) e Alados et al. (1996), propõem métodos numéricos e empíricos mais complexos, utilizando coeficientes de regressão múltipla para determinação da eficiência luminosa natural. Nestes trabalhos, são considerados os usos mais eficientes da iluminação natural em prédios comerciais, reduzindo a carga elétrica relacionada à iluminação artificial. Contudo, para a elaboração de projetos que utilizem a iluminação natural é necessária a obtenção de dados referentes a iluminância e à irradiação solar de cada região, para que seja possível determinar o nível de contribuição de iluminação natural e a correspondente redução no consumo de energia elétrica.
Em relação à regulamentação internacional sobre o uso de iluminação artificial, Brotas e Wilson (2002) afirmam que, em Portugal, não existe um regulamento específico,
mas somente referências em regulamentos de outras áreas que condicionam e influenciam o acesso da iluminação aos edifícios. No caso português, os cálculos de iluminação são normalmente baseados em condições de céu encoberto, mas existem regiões onde as condições atmosféricas são predominantemente de céu aberto (sem nuvens), portanto a componente da luz natural não poderia ser excluída.
Brotas e Wilson (2002) mostram também que, com um céu encoberto, o Sol é invisível à superfície, mas existe luminosidade do céu Já em um céu encoberto, considerado padrão de céu Standard, a iluminância varia conforme o ângulo do ponto em relação ao zênite8, sendo independente da posição do Sol, mas para as mesmas altitude e azimute9. Mostra ainda que os cálculos utilizando este tipo de distribuição usualmente consideram uma iluminância difusa horizontal em torno de 10.000 lux e que a iluminância, no caso de céu limpo, varia em termos do ângulo de altitude e azimute.
Como exemplo, na figura 3.10, é apresentado um cálculo teórico de iluminância global, através de um software chamado “Radiance” para a cidade de Lisboa (Portugal). É observado que em um céu encoberto a quantidade de luz que chega à superfície é muito inferior do que com céu claro (sem nuvens), sendo que em termos práticos a utilização de um ou de outro céu para cálculos de iluminação natural em edificações tem conseqüências diretas em todo projeto do sistema de iluminação artificial. Logo, o grande desafio está em estabelecer uma correlação entre variação da iluminação natural e o uso de luz artificial.
Figura 3.10 – Iluminância global teórica (em Lux) em um plano horizontal com diferentes característica de céu do software Radiance, para Lisboa durante o solstício de verão
(fonte: Brotas e Wilson, 2002).
8 Zênite: ponto no qual a vertical ascendente de um lugar encontra a esfera celeste.
9 Azimute: ângulo entre um plano, por onde se move um corpo celeste, que contém o eixo vertical de um
Vale destacar que, a qualidade e a quantidade de iluminação em um ambiente, bem como escolher adequadamente a fonte de luz natural ou artificial, é em alguns aspectos subjetivo e varia conforme o indivíduo, a hora do dia e outros fatores contextuais. O emprego preferencial da luz natural permite as pessoas maior tolerância à variação do nível de iluminação. Entretanto, existe no Brasil a adoção da Norma Brasileira – NBR 5413, estabelecida pela ABNT, que define os níveis mínimos de iluminância para cada ambiente de trabalho de modo a permitir o conforto visual. Estes níveis são apresentados na tabela 3.5, a seguir:
Tabela 3.5 – Especificações de iluminância por tipo de atividade definida pela NBR 5413 (fonte: elaboração do autor, a partir de Costa, 2006).
Faixa ABNT Iluminância (lux) Tipo de atividade
20 – 50 Áreas públicas com arredores escuros 50 – 200 Recintos não usados para trabalho
contínuo, depósitos. A
Iluminação geral para áreas de tarefas visuais simples
200 – 500 Tarefas com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, escritórios. 500 – 1.000 Tarefas com requisitos visuais normais. B
Iluminação geral para área
de trabalho 1.000 – 2.000
Tarefas com requisitos especiais, gravação manual, inspeção, indústria de roupas. 2.000 – 5.000 Tarefas visuais exatas e prolongadas,
eletrônica de tamanho pequeno. 5.000 – 10.000 Tarefas visuais muito exatas, montagem de
microeletrônica. C
Iluminação adicional para tarefas visuais difíceis