INTRODUÇÃO
Porque, através do aproveitamento otimizado da luz natural, o uso de luz artificial pode ser reduzido, portanto, quando a luz natural for suficiente em determinado ambiente, a luz artificial pode ser desligada ou reduzida. Em edifícios comerciais, analisam Lamberts et al (1997), a utilização de ar condicionado surge muitas vezes da necessidade de aumentar as condições de conforto interior e, consequentemente, a produtividade.
JUSTIFICATIVA
Principalmente em projetos de shopping centers, há grande ênfase na arquitetura interna e no design de iluminação. A utilização de clarabóias em centros comerciais para entrada de luz natural é uma forte tendência atual.
OBJETIVO GERAL
Segundo Amorim (2000), existe uma certa uniformidade na arquitetura dos shopping centers ao redor do mundo, quase como se fosse um “estilo internacional”, ignorando as peculiaridades climáticas e ambientais de um determinado país. Os centros comerciais, em particular, têm capacidade financeira para investir em novas tecnologias de conforto e poupança de energia.
OBJETIVO ESPECÍFICO
Investigar estratégias de projeto, como componentes arquitetônicos ou sistemas avançados de aproveitamento de luz natural em ou em relação a aberturas superiores, a fim de encontrar um equilíbrio entre a otimização da luz natural e artificial e a redução da carga térmica no edifício; Estudar o painel prismático e o Okasolar, sistemas considerados promissores para o aproveitamento otimizado da luz natural, avaliando seu desempenho em relação ao contexto climático da cidade de Brasília;.
ESTRUTURA DO TRABALHO
- Clima, Luz Natural e Arquitetura
- Luz Latural: Conforto Visual, Fontes e Grandezas Físicas
- Iluminação Zenital e sua Aplicação na Arquitetura
- Tecnologias e Sistemas para uso da Luz Natural
- Iluminação Natural: Ferramentas e Metodologias
- Análise dos Resultados e Conclusões
Descreve as tecnologias e sistemas avançados atualmente disponíveis para o uso otimizado da luz natural no projeto arquitetônico. Desenvolve a análise e conclusão dos resultados obtidos com a simulação computacional de tecnologias e sistemas avançados de aproveitamento otimizado da luz natural, nas superfícies iluminantes das janelas.
CLIMA, LUZ NATURAL E ARQUITETURA
O CLIMA COMO CONDICIONANTE DE PROJETO
- Radiação Solar
- Temperatura
- Vento
- Umidade
A soma da componente direta da luz solar e da componente difusa da luz diurna que incide sobre uma superfície horizontal dá origem à radiação solar global, bem como à quantidade dessa radiação. Durante o dia, a radiação solar incidente no plano horizontal é menor em climas úmidos devido à cobertura de nuvens, o que também aumenta as perdas por evaporação.
CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA
- Clima de Brasília
- Zoneamento Bioclimático: estratégias de projeto para Brasília
- Brasília: caracterização do céu e disponibilidade de luz natural
A iluminância da luz natural varia sempre em função das condições atmosféricas, tanto durante o dia como ao longo do ano. A disponibilidade de luz natural nas áreas tropicais é elevada e os níveis de iluminância são muito elevados.
LUZ NATURAL
Assim, após análise do clima local e verificação da disponibilidade de luz natural nesta região, concluiu-se que as claraboias são soluções favoráveis para melhorar as condições de conforto interior do edifício, tendo sempre em conta a geometria solar local. É, portanto, importante enfatizar que a luz solar é a principal fonte de luz natural, mas como afirma Hopkinson et al (1975), é a luz solar difundida na atmosfera que, tal como a luz do céu, serve como luz primária. fonte de luz interior natural.
LUZ NATURAL: Conforto Visual, Fontes e Grandezas Físicas
- CONFORTO VISUAL
- GRANDEZAS FÍSICAS
- Componente Celeste – CC
- Componente Refletida Externa - CRE
- Componente Refletida Interna - CRI
- Fator de luz do dia (FLD)
- Iluminância (E)
- Luminância (L)
- Uniformidade
- Contraste (C)
- Ofuscamento
- LUZ NATURAL: fontes
- Luz do Sol
- Luz do Céu
- FENÔMENOS FÍSICOS DA LUZ
- Reflexão, Transmissão e Absorção
- Lei do Cosseno
- Refração
- Difração
A eficiência luminosa da luz solar também é maior do que muitas alternativas conhecidas de luz artificial. A difusão da luz significa que o feixe de luz refletido ou transmitido se espalha em todas as direções (em direção a uma superfície hemisférica imaginária), mesmo que o feixe de luz incidente seja proveniente de uma fonte direta (em uma única direção).
ILUMINAÇÃO ZENITAL E SUA APLICAÇÃO NA ARQUITETURA
ILUMINAÇÃO NATURAL E ARQUITETURA
ILUMINAÇÃO LATERAL
A profundidade eficiente de penetração da luz é igual a aproximadamente 1,5 a 2 vezes a altura do chão ao lintel. Em um edifício de escritórios padrão com janela de 2,5 metros de altura, isso significa uma profundidade máxima de 5 a 7 metros.
ILUMINAÇÃO ZENITAL
- Tipologias de Aberturas Zenitais
- Lanternin
- Sheds
- Clarabóia
- Átrio
- Tipologias de edifícios com iluminação zenital
- Museus – espaços culturais
- Edifícios de escritórios
- Edifícios comerciais
- Conclusão
Pode-se dizer que estes edifícios estão cada vez mais sujeitos a intervenções, ou são concebidos com elementos arquitetónicos que permitem a penetração da luz natural. Por outro lado, um exemplo de solução eficiente é a aplicação de sistemas avançados de aproveitamento otimizado da luz natural nas aberturas superiores. Para criar uma atmosfera específica, a grande maioria dos projetos destes edifícios contam com elementos arquitetônicos como átrios e lanternas para reforçar a entrada de luz natural.
Porém, o sistema de iluminação artificial não deve ser desconsiderado, mas sim integrado de forma integrada à luz natural. De outra forma, este estudo pretende verificar o melhor desempenho de configurações de claraboias e materiais existentes ou sistemas avançados para aproveitamento otimizado da luz natural em edifícios tipo shopping center na cidade de Brasília.
TECNOLOGIAS E SISTEMAS PARA USO DA LUZ NATURAL
CARACTERÍSTICAS DOS FECHAMENTOS TRANSPARENTES
A Tabela 4.1 apresenta o aspecto da incidência solar (comprimento de onda) e o tipo de material transparente recomendado para o ambiente construído, pois o equilíbrio na utilização desses materiais é uma questão a ser considerada. Cool-Lite – Fabricado por Santa Marina ** Sun Guardian (SG) – Fabricado por Sun Guardian *** Antélio – Fabricado por Bliindex **** Museu – Fabricado por Courtaulds. 27 Segundo BAKER et al (2002), a proporção de raios UV transmitidos através de vidros de janelas e clarabóias varia de acordo com o tipo, espessura e ângulos de incidência.
Por exemplo, uma única janela comum feita de vidro transparente de 4 mm transmite aproximadamente 50% da radiação UV total num ângulo de incidência de 0°; é em média cerca de 80% acima de 350 nm, diminuindo rapidamente para cerca de 7% em 320 nm, com apenas uma pequena porção sendo radiação UVA. Para a maior parte da banda de ondas UVA (320-380 nm), esses valores de transmissão permanecem relativamente constantes em ângulos de incidência de até 60°.
MATERIAIS CONVENCIONAIS
- Vidros
- Vidro Comum
- Vidro Termo - absorvente
- Vidro Laminado
- Vidro Refletivo
- Acrílico
- Policarbonato
As dimensões conformadas variam de acordo com o fabricante, mas já estão disponíveis no mercado chapas de até 2m por 6m. Geralmente são encontradas chapas onduladas com espessura de 1mm a 12mm, transparentes, coloridas ou opacas com dimensões de até 2m por 6m, que variam conforme o fabricante. Existem policarbonatos duplos ou multicamadas, com até quatro ou cinco paredes de espessura, formados como material de células lineares, em larguras padrão, normalmente 1,25 ou 2,1m.
São de dupla camada com espessura de até 16 mm; você pode obter uma camada de três camadas com espessura de até 40 mm. Quanto à transmissão de luz: varia entre 82% para 12mm e 90% para material de 1mm de espessura.
COMPONENTES ARQUITETÔNICOS E SISTEMAS PARA A LUZ NATURAL
Chapas galvanizadas planas lisas estão disponíveis em espessuras de 2 mm a 6 mm, chapas onduladas lineares com células têm 16 mm de espessura e até 1200 mm de largura. Quanto à transmissão de luz: o PMMA pode transmitir luz de forma muito intensa; atinge 92% para espessuras entre 1 e 25 mm. A superfície do material geralmente é revestida com silicone polimérico, o que confere à placa resistência adicional à abrasão.
Espaços de luz intermediários
Obstruções Solares
Componentes de Passagem
A passagem de luz pela cobertura é caracterizada como iluminação zenital e pode ocorrer através de aberturas como: teto de dupla inclinação, clerestório, galpões, telhado translúcido e cúpulas (BAKER et al, 1993). Os componentes de passagem podem ter contato direto com o exterior ou abrir-se nos espaços formados pelos componentes guia.
Elementos de Controle
SISTEMAS AVANÇADOS PARA USO DA LUZ NATURAL
- Prateleiras de luz (light shelf)
- Painéis Prismáticos
- Laser Cut Panel (LCP)
- Zenital Angular Seletivo (LCP)
- Laser Cut Panel em aberturas zenitais em Brasília: exemplos de aplicação
- Sistema Laser Cut Panel e as Aberturas Zenitais
- Plexiglas Daylight (Inglas Y)
- Okasolar
Verão Inverno Figura 4.12: Esquema de posicionamento do corte a laser de acordo com a estação do ano. Figuras 4.14 e 4.15: Painel cortado a laser – a luz incidente em ângulos elevados é refletida quando é espalhada; enquanto os raios de luz penetram no zênite com baixa inclinação. A Figura 4.18 ilustra uma imagem obtida em uma tentativa de simulação com o painel de corte a laser sobre a superfície iluminada de um pico.
Esboço da utilização do avançado sistema de corte a laser de painéis em aberturas superiores com inclinação de 45°, 50° e 55° em formato triangular. O efeito da luz que entra no InglasY varia dependendo do ângulo de incidência, com quase toda a luz difusa entrando diretamente no edifício.
ILUMINAÇÃO NATURAL: FERRAMENTAS E METODOLOGIAS
METOLOGIAS E FERRAMENTAS DISPONÍVEIS
- Modelo em escala reduzida
- Métodos Manuais: métodos gráficos, analíticos ou matemáticos convencionais
- Simulação Computacional
- Programas computacionais estudados e trabalhados
- RAYFRONT versão 1.04
Dentre os softwares existentes, foram escolhidos o 3DSOLAR – programa de modelagem de objetos 3D – e o RAYFRONT, que é adequado para simular o uso da iluminação natural, principalmente por permitir a simulação de componentes arquitetônicos e sistemas avançados de aproveitamento da luz natural. E por último, Sketch-View (ver fig. 5.4) permite visualizar o modelo, bem como rodar e ajustar temporariamente a imagem. Uma vez concluída a modelação geométrica no 3Dsolar, esta pode ser automaticamente exportada e lançada no programa Rayfront (ver fig. 5.5), o que é uma das grandes vantagens do programa.
Depois disso, você pode criar e salvar a versão, escolher o tipo de céu, a data e hora da simulação (ver figura. Após editar os elementos, é necessário ajustar os parâmetros de simulação determinando (ver figura 5.9), neste ponto, o que está planejado para o cálculo: iluminância ou radiância.
PROCEDIEMENTOS DE ESTUDO
ZENITAL 3 ZENITAL 1
- Elaboração do Modelo
- Escolha das configurações dos zenitais
- Simulações computacionais
- Condições de contorno
Existem três tipos de aberturas zenitais projetadas, geralmente projetadas em edifícios tipo shopping center, e possíveis modelagens no programa de computador utilizado (isso porque o 3Dsolar é uma versão de aprendizagem, ou seja, é uma versão que permite modelar e exportar para o Rayfront a partir de Rayfront limitado). máximo 40 elementos) são: a cobertura de dupla inclinação, a lanterna e o telheiro orientado a sul. As simulações no programa Rayfront foram realizadas aplicando três materiais diferentes nas superfícies translúcidas das claraboias: um material convencional, vidro incolor e dois sistemas avançados: o painel prismático e o okasolar. Zenithal 1 (teto de dupla inclinação) foi simulado com superfícies de iluminação a 45 graus, dispostas no sentido norte/sul; no programa Rayfront a orientação correspondente é 0 graus.
No zenital 3 (galpão a sul), como o nome sugere, as superfícies luminosas foram simuladas voltadas a sul, orientação no programa de computador: 180º. Portanto, foram adotados os valores obtidos no programa DLN (Natural Light Availability) como parâmetros globais de radiação no plano horizontal para Brasília.
ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES
- ANÁLISE DOS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES
- Zenital 1 – Teto de dupla inclinação .1 Vidro incolor
- Zenital 3 – Shed para sul .1 Vidro incolor
- CONCLUSÕES SOBRE OS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES
- Material utilizado nas superfícies iluminantes
- Configuração das aberturas zenitais
- Utilização do software Rayfront
- CONSIDERAÇÕES FINAIS
- SUGESTÕES PARA PROSSEGUIMENTO DO ESTUDO
Apresentou valores de uniformidade de distribuição de luz próximos ao índice adotado como parâmetro em todos os horários e dias simulados. Porém, os valores de iluminância obtidos nas simulações em todos os horários e datas simulados não são suficientes para que ocorra a visibilidade do ambiente. Nas simulações com vidros incolores observam-se valores de iluminância muito baixos, bem como falta de uniformidade na distribuição da luz e, portanto, ausência de contrastes marcantes.
Figuras 6.18 e 6.19: Iluminâncias no ambiente simulado no dia 23 de setembro - 12h00 - céu parcialmente coberto com painel prismático nas superfícies iluminantes. Em contraste com o sistema avançado - painel prismático que, apesar de também proporcionar uma boa distribuição de luz, não atingiu valores de iluminação significativos para o ambiente.
In: VIII Encontro Nacional de Conforto no Ambiente Construído (ENCAC) - IV Encontro Latino-Americano de Conforto no Ambiente Construído (ELACAC). Racionalização e eficiência energética como fundamentos da gestão do consumo de energia elétrica na indústria: um estudo de caso. In: Anais do IX Congresso Brasileiro de Energia: IV Seminário Latino-Americano de Energia: Soluções Energéticas no Brasil. Processos.
Eficiência energética no Brasil sob a perspectiva da inovação tecnológica In: IX Congresso Brasileiro de Energia: IV Seminário Latino-Americano de Energia: soluções para energia no Brasil. Potencial de aproveitamento de luz natural através da utilização de sistemas de controlo automático para poupança de energia eléctrica.
