1.11 Modelos de céu CIE
Antigamente, pelos anos 60, se considerava a existência de um céu uniforme. Outro, o céu encoberto, era caracterizado por uma luminância no zênite (direção acima da cabeça) três vezes maior que no horizonte. Outro ainda era o céu pesadamente encoberto. Tudo isto se encontra na magistral obra de Hopkinson, Longmore e Peterbridge, Daylighting, traduzida para o português como Iluminação Natural e disponível na
biblioteca da UFPR4. Mais recentemente, devido ao trabalho de Perez e colaboradores5, foi desenvolvida
uma fórmula para caracterizar a atmosfera e seu efeito no espalhamento da luz. O resultado foram 15 mo-delos padronizados de céu, reconhecidos pela Comissão Internacional de Iluminação (Commission Interna-tionale de l'Ecláirage - CIE). São eles:
Tabela 3 - modelos de céu CIE
1.encoberto padrão CIE, muito graduado até zênite, uniforme por azimute 2.encoberto, muito graduado até o zênite, pouco mais claro perto do sol
3.encoberto, pouco graduado com uniformidade azimutal 4.encoberto, pouco graduado, pouco mais claro próximo ao sol
5.uniforme
6.nublado, sem gradação até o zênite, pouco mais claro perto do sol 7.nublado, sem gradação até o zênite, mais claro perto do sol
8.nublado, sem gradação até o zênite, coroa solar distinta 9.nublado, sol escurecido
10.nublado, claro próximo ao sol 11.branco&azul, coroa solar distinta
12.claro padrão CIE, baixa turbidez 13.claro padrão CIE, poluído 14.sem nuvens, turvo, larga coroa solar 15.branco&azul turvo, larga coroa solar
4 R.G.Hopkinson, P. Longmore, J. Peterbridge, Iluminação Natural. 776 pp. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian (1966).
5
Perez, R., Ineichen, P., Seals, R., Michalsky, J.e Stewart, R. Modeling Daylight Availability And Irradiance Components From Direct And Global Irradiance. Solar Energy Vol. 44. No. 5. pp. 271-289. 1990.
As fórmulas são bem explicadas por Darula & Kittler6. Um sítio digital muito elucidativo é o "gerador de céu
CIE"7 do arquiteto australiano Andrew Marsh (que também é desenvolvedor e autor do Ecotect, um software
famoso no início dos anos 2000).
Um aplicativo de minha autoria - o LUMOv1 - produziu as seguintes imagens para os 15 modelos de céu.
Figura 8 - Modelos de céu8
6
S. Darula, R. Kittler, CIE GENERAL SKY STANDARD DEFINING LUMINANCE DISTRIBUTIONS. Proc. Conf. eSim 2002.The Canadian conference on building
energy simulation.Em https://www.researchgate.net/publication/238782731_CIE_general_sky_standard_defining_luminance_distributions.
7
1.12 Prevenção do ofuscamento
Exploramos o conceito de ofuscamento utilizando evidências da fisiologia (geometria e funcionamento da visão), como da psicologia.
Em termos da fisiologia, independente do que tencionamos fazer, temos uma sensibilidade concentrada num cone que se forma ao redor do eixo de visão (reta segundo a qual direcionamos os olhos e o foco de nossa atenção). Obtemos tal cone a partir de uma reta afastada 30˚ do eixo de visão, que ao redor dele ro-taciona de 360˚. Colocamos dentro deste cone as fontes de luz (as superfícies visíveis) que nos interessam em cada momento. Se houver dentro deste cone superfície sem interesse mas de luminância maior, ou próxima à das superfícies que nos interessam, teremos prejuízo da acuidade e algum desconforto.
Prova-velmente, se dentro do cone houver superfícies acima do máximo tolerado de luminância de 7000 Cd/m2,
teremos uma experiência dolorosa.
Figura 9 - eixo e cone de visão
As relações acima valem para a pessoa em qualquer posição - pé, sentada ou deitada. É motivo pelo qual não se coloca uma abertura zenital, ou mesmo uma luminária acima da cabeceira da cama.
Do ponto de vista psicológico, o ofuscamento é o critério do que queremos ver e o que não importa ver. Se estamos em repouso, ou entrando em repouso, provavelmente não nos interessem estímulos visuais. 1.13 Variação da intensidade: o diagrama polar
Voltamos agora para o conceito de intensidade, que está diretamente relacionado ao ofuscamento. Acima, tivemos a explicação de ser a intensidade o fluxo por unidade de ângulo sólido. Se consideramos que uma fonte de luz a espalha não igual, mas desigualmente, haverá direções mais favoráveis, e direções menos favoráveis para olharmos para essa fonte de luz. Da mesma forma, haverá posições mais propícias para colocarmos, num projeto, fontes de luz artificial, ou para provermos aberturas, evitando que através delas se mostrem o sol, o céu ou mesmo o entorno e sua reflexão (albedo).
Luminárias e lâmpadas com uma característica direcional própria são representadas pelos diagramas pola-res. Eles são representações planas, geralmente em planos ortogonais, de como varia a intensidade de acordo com a direção. Dois diagramas polares ortogonais são usualmente superpostos. Tal representação não sintetiza todas as situações possíveis, mas é suficiente para a maioria das situações de projeto.
Figura 10 - exemplo de diagrama polar
Este diagrama orienta tanto a posição como, neste caso de iluminação de rua, a frequência com que as lu-minárias aparecem.
Suponha que a luminária da Figura 10 será instalada a 10 m de altura e com uma fonte luminosa de 30 mil lm.
Podemos prever que o facho produzirá, sob o plano inclinado que passa pelo centro da luminária e paralelo à rua, uma distribuição de iluminância conforme a tabela.
Tabela 5 - distribuição da iluminância na direção transversal à rua
Sobre a rua, para conhecer a luminância em posições intermediárias aos dois eixos (paralelo à rua e trans-versal), é possível fazer uma composição entre as duas tabelas. Como o valor da
Tabela 5 vai de 0 a 99, aproximamos uma porcentagem, e usamos isto para multiplicar os valores da Tabe-la 4. Obtemos a TabeTabe-la 6.
Podemos assim, ainda, traçar o diagrama de iluminância debaixo da luminária.
Figura 11 - distribuição de iluminância na rua
Observe ainda que no diagrama polar apresentado como exemplo, um pedestre caminhando na rua recebe raios de luz dentro do seu cone de 30˚. Portanto, essa luminária deve causar ofuscamento.
Figura 12 - ofuscamento 1.14 Iluminação lateral & iluminação zenital
Como foi mencionado, a ideia do cone de visão se aplica ao posicionamento de janelas e superfícies que recebem a radiação solar direta, tanto dentro, como fora dos ambientes.
Um especialista em iluminação elétrica que participou de projetos dos primeiros edifícios de Brasília, em vi-sita à UFPR, uma vez, afirmou que a iluminação natural o atrapalhava em sua carreira. O que ele queria di-zer: a iluminação elétrica é concebida, planejada, trabalha com valores de iluminância cuidadosamente cal-culados. Mas esse resultado pode ser relativizado se houver luz natural visível no ambientes. A luz natural é caprichosa - varia a cada minuto. Se houver radiação solar direta, dentro como fora, é bem provável o ad-vento do ofuscamento.
Esta discussão remete à dicotomia que existe, na iluminação natural, entre as aberturas laterais ou zenitais. A princípio, aberturas zenitais só são possíveis no pavimento superior de um edifício ou, com um bom deta-lhamento, no pavimento imediatamente inferior. Isto posto, as diferenças entre a iluminação lateral e zenital são diversas.
- quanto à direção dos raios de luz: a iluminação lateral ilumina bem planos verticais que são perpendicula-res aos raios de luz, e menos os horizontais. De modo oposto, iluminação zenital ilumina bem os planos ho-rizontais e menos os verticais.
- quanto à existência de obstáculos externos: de aberturas laterais se avistam árvores, muros, e prédios que podem obstruir a visão de céu. De uma abertura zenital se avista o céu.
- quanto à existência de obstáculos internos: a luz proveniente de aberturas laterais, no seu trajeto até as superfícies a iluminar, encontra armários, biombos, pessoas. A luz proveniente de aberturas zenitais tem, em geral, percurso livre até o solo.
- quanto à possibilidade de ofuscamento: pessoas em pé ou sentadas voltadas para as fachadas têm den-tro de seu cone de visão as janelas e podem por elas avistar céu, senão superfícies ensolaradas. As mes-mas pessoas não enxergam as aberturas zenitais, que assim se tornam fontes ocultas de luz.
- quanto à distribuição: é mais fácil prover cada ponto de um pavimento com iluminação zenital, que lateral. - quanto à fonte de luz celeste: as zenitais se abrem para porções comumente mais claras do céu que as laterais (embora este efeito possa ser invertido a depender do modelo de céu presente).
- quanto à incidência de radiação solar direta: sobre as aberturas laterais é mais fácil o controle de radiação solar direta, mediante seleção das fachadas a receber aberturas. Sobre as aberturas zenitais sempre have-rá radiação solar direta durante todo o dia, o ano inteiro. Ofuscamento e superaquecimento podem ser con-sequências.
- quanto à manutenção: nas aberturas verticais, o vidro é autolimpante. Nas zenitais, o vidro na horizontal acumula sujeira e requer acesso especial à cobertura para limpeza.
- quanto à vista externa: as aberturas laterais provêm uma conexão visual com o exterior. As zenitais, não. Estes itens são sintetizados na Tabela 7
Tabela 7 - comparação entre abertura lateral e zenital
critério abertura lateral abertura zenital
- planos preferencialmente iluminados verticais horizontais
- obstáculos externos frequentes raros
- obstáculos internos frequentes raros
- ofuscamento comum menos comum
- distribuição na planta limitada ilimitada
- luminância do céu visível menor maior
- possibilidade de radiação solar direta limitada contínua
- manutenção fácil difícil
- quanto à vista externa presente ausente
Chegamos ao ponto de poder sintetizar funções da iluminação.
Basicamente, ao iluminar, modificamos as condições de visibilidade - não necessariamente para melhor, pois abrindo passagem para a luz dentro do cone de visão de alguém, diminuímos sua visibilidade de ou-tras regiões do cone.
Aberturas tornam o exterior visível. De noite, a presença de pessoas no interior dos edifícios e seus hábitos, com suas cores de luz e de paredes se tornam aparentes através do vidro.
Aberturas tornam o interior claro para que nele se possa: - identificar objetos
- identificar pessoas - enxergar o caminho - perceber detalhes
A luz natural também pode ser planejada para se visualizar o exterior, com controle de sombras e da lumi-nância das fachadas e detalhes.
1.16 Função da luz elétrica
Definidas as funções da luz natural, torna-se fácil compreender a função da luz elétrica: modificar as condi-ções visuais naturais. A iluminação elétrica permite tanto a imitação da luz natural em circunstâncias em que ela não seria possível, como a produção de efeitos irreais, principalmente na iluminação noturna tanto de fachadas como de interiores, mediante recursos diversos:
- focalização;
- delineamento de percursos; - tingimento;
- dramatização de sombras e texturas
- dinamismo, mais recentemente levado ao extremo mediante uso de projetores digitais.
A iluminação artificial permite expandir os limites da realidade que apreendemos e a que nos condiciona-mos dada pela luz natural. À noite, na ausência de fontes de luz geral, um processo aditivo permite a cria-ção de uma nova realidade.
