The transwall system, proposed and developed by Fuchs and McClelland, fulfills the function of a passive solar heating device as well as an architectural element the window. The significance of the transwall system, in the author's opinion, lies in its expression of technologies in an architectural way. Several directions for further development are suggested to modify the transwall system into a multifunction architectural element so as to maximize utility. These architectural uses are: (1) an adjustable thermal mass; (2) a passive cooling device; (3) an interior design element; (4) a component of a convertible greenhouse and living space; and (5) a shading device. / M. Arch.

published_or_final_version / Environmental Management / Master / Master of Science in Environmental Management

The housing estates boom was and is a result of the Southeast Asia economic growth after the economic crisis between 1997 and 1998. Housing estates, especially in the suburbs of Bangkok, are designed by considering only aesthetics and costs without considering the negative effects that might occur to the occupants and nature. These negative effects lead to the insufficiency energy crisis.Determining how to reduce the energy used and increase the living quality in the building type is the critical question for architects to answer. Redesigning the housing estate using sustainable design concepts, especially with a focus on the natural ventilation and shading device strategies, can lift up the occupants' living quality because such design can provide cross ventilation through the house and solar shading to reduce the heat gain in the house. Not only would such design improvements make houses more comfortable for inhabitants, they also would reduce the energy use.The methodologies of research start with spatial analyses to define the general character of this type of house, then the redesigning of a selected existing house is used to focus on natural ventilation and shading devices design in order to improve the occupants living quality and to reduce the energy used in the house. It is hoped that this project can be the first step for other architects to understand the logic of natural ventilation and shading control design strategies within the realm of sustainability. / Department of Architecture

Orientador: Edison Favero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-22T20:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CastroPerez_DenisRoberto_D.pdf: 27090005 bytes, checksum: 21759f595f447549c7431c982a7ea267 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O Estatuto da Cidade, Lei Federal 10.257/01 encontra-se em pleno vigor. As cidades brasileiras, porém, continuam crescendo desordenadamente, com os bairros ao redor dos grandes centros sofrendo pressões para mudanças de uso e ocupação do solo e para verticalização; e, com suas periferias crescendo ilegalmente. A morfologia atual das cidades continua sendo o reflexo do acúmulo de edificações que pouco considerou as vantagens de uma boa orientação solar e dos seus ganhos energéticos. Esta tese apresenta um estudo que propõe a aplicação do envelope solar como subsídio de determinação de formas regulatórias de adensamento e verticalização nos processos de planejamento urbano e de projeto do edifício. A escolha deste processo de utilização do envelope solar, adotado aqui, tem por finalidade verificar o potencial deste dispositivo como possível critério de diretrizes urbanísticas aplicadas no controle da ocupação do solo, buscando maior eficiência no adensamento de espaços urbanos. Como estudo de caso foram gerados desenhos nos lotes e edificações de cinco quarteirões do bairro Nova Campinas, na cidade de Campinas, SP. Adotou-se para tanto o software Rhinoceros, com os aplicativos Grasshopper e Diva, e foram introduzidos os módulos construtivos dentro dos volumes dos envelopes solares gerados, para verificação de áreas, taxas de ocupação, coeficientes de aproveitamento e altura das edificações. Conclui-se, seguramente, que o uso do envelope solar serve para recomendar diretrizes solares para o parcelamento do solo urbano, adensamento e verticalização de bairros, bem como para o projeto do edifício com garantias de direito de acesso ao Sol e qualidade ambiental / Abstract: The City Statute, Federal Law 10.257/01 is in full force. Brazilian cities, however, continue to grow wildly, with the neighborhoods around the major centers under pressure for changes of use and occupation of land and verticalization, and with their outskirts, growing illegally. The current morphology of cities reflects of the overcrowding of buildings that considered little bit the advantages of a good solar orientation and its energy gains. This thesis presents a study that proposes the application of solar envelope as subsidy determination of regulatory forms of density and vertical integration in the processes of urban planning and building design. The choice of this process of using solar envelope, adopted here, is to verify the potential of this device as a possible criterion of guidelines applied in the control of urban land use, seeking greater efficiency in the densification of urban spaces. As a case study, drawings were generated in lots and buildings of five blocks from the Nova Campinas district in Campinas, SP. In both cases the software applications Rhinoceros with Grasshopper and Diva, and the building modules were introduced within the solar envelopes volumes generated for verification of areas, occupancy rates, utilization coefficients and height of buildings. Results indicate, that the use of solar envelope serves to recommend guidelines for solar urban land subdivision, densification and verticalization of neighborhoods, as well as for the building design with guaranteed right of access to the sun and environmental quality / Doutorado / Arquitetura, Tecnologia e Cidade / Doutor em Arquitetura, Tecnologia e Cidade

Bibliography: leaves 166-174. / There is a lack of information suitable for planners and architects to determine the distribution and intensity of solar radiation in urban spaces. New, tall buildings often reduce the quality of their immediate environment by intercepting sunlight before it reaches street level. While planners and the local authority recognise the necessity to rehumanise the city centre and to protect spaces with human appeal, certain squares are under threat of being overshadowed by the redevelopment of old buildings on their perimeter. This study explores an alternative to existing methods for evaluating the distribution and intensity of solar radiation. Greenmarket Square in central Cape Town was selected as a study area where radiometer readings at fifty-four points were made at one minute intervals from sunrise to sunset in midwinter. Several examples of graphical methods of depicting the readings are critically discussed and results of the field work are analysed in depth using one of the methods. An attempt is made to relate observations of solar radiation levels to human use of the Square. In addition to providing specific information necessary for a full understanding of the new procedures suggested, broadly-based background material on the subject of sun and shade in urban spaces is provided.

Edificações construídas conforme os parâmetros permitidos pela legislação de uso do solo nem sempre garantem bons resultados em relação ao acesso solar. Obras com limites em divisas de terrenos, super utilização dos limites de ocupação e de altura legalmente permitidos no município de Curitiba para edificações em zonas residenciais comumente bloqueiam o acesso solar no interior das edificações, causando frequentemente sombreamento, aumento da umidade e frio no período de inverno, condições agravadas pela tendência atual de adensamento e verticalização urbanos. Considerando que Curitiba é a capital mais fria do Brasil, este fato torna-se preocupante sob a análise do conforto ambiental destes edifícios. O trabalho visa contribuir para a melhoria do conforto ambiental em construções residenciais de Curitiba, a partir da elaboração de modelos para verificação da eficácia da legislação vigente, e a proposição de parâmetros obtidos através do conceito de envelope solar que propiciem o ganho efetivo de insolação e luz natural. Para isto, foram realizadas simulações de ocupação de acordo com o permitido por lei no município com os programas Google SketchUp 7.0.657 Pro, AutoCAD 2007 e através de maquete física no equipamento Heliodon. Foram realizadas também simulações com o programa Relux Professional 2007, que forneceu dados em lux para cada implantação avaliada. Os dados obtidos com a simulação de ocupação permitida por lei foram comparados com os obtidos pela simulação desta mesma ocupação com o uso do envelope solar para dimensionamento dos limites máximos construtivos, que demonstrou um acréscimo significativo no ganho de insolação no interior da edificação. Por fim, foram sugeridas as orientações com o melhor potencial de acesso solar para cada Zona residencial avaliada. / Buildings constructed according to the parameters allowed by the law of soil use and occupation do not always yield satisfactory results with regard to solar access. Buildings erected on the plot limits, overuse of the limits of height and occupancy legally permitted in the city of Curitiba for buildings in residential areas commonly block solar access within the buildings, often causing shading, increased humidity and cold in winter conditions, together with the current trend of urban densification and verticalization. Considering that Curitiba is the coldest capital of Brazil, this fact becomes alarming with regard to indoor comfort analyses in such buildings. The thesis aims to contribute for the improvement of environmental comfort in residential buildings in Curitiba, presenting models to check the effectiveness of the current legislation in providing solar gains and daylight, next to the use of the solar envelope concept. For this, simulations were carried out regarding maximum plot occupation permitted by law with Google SketchUp 7.0.657 Pro, AutoCAD 2007 and by means of a physical model in the Heliodon device. Were also carried out simulations with the software Relux Professional 2007, which provided data in lux evaluated for each deployment The similarity of the results confirmed the reliability of the method. The data obtained from the simulation of maximum occupancy were compared to those obtained considering the use of the solar envelope concept, the latter showing a significant increase in daylight inside the building. Finally, guidelines have been suggested with the best potential for solar access for each residential area evaluated. Keywords: Soil use and occupation. Insolation. Daylight. Simulation. Solar envelope.

Recomendações relacionadas à iluminação de ambientes e ao conforto de indivíduos genericamente contêm métricas que se atém à aferição e cálculo de iluminâncias, quando a questão envolve parâmetros mais complexos como percepção visual, ritmo circadiano e sensação térmica, entre outros. Neste contexto, realizaram-se testes em câmara climática giratória em três estações do ano (inverno, primavera e verão) com três configurações de iluminação: natural (iluminação equatorial e não equatorial) e iluminação elétrica. A amostra foi composta por n=16, todos homens. Cada indivíduo permaneceu três dias de testes sob a influência de cada tipo de iluminação, uma vez a cada estação, das 08h00 às 13h00. Durante este horário, o índice de conforto térmico (PMV) foi monitorado, tendo permanecido predominantemente entre +0,5 e -0,5 (situação de conforto). As variáveis ambientais registradas foram a iluminância horizontal (Eh - lux), temperatura de cor aparente (CCT - K), comprimento de onda dominante (DWl - nm) e fator de ativação circadiano (acv). As variáveis individuais foram: iluminância vertical (Ev - lux), atividade eletro-dermal (EDA) e temperatura da pele (Tsk - °C). Todos os dados obtidos foram correlacionados estatisticamente com variáveis subjetivas, coletadas por meio da aplicação de questionários de percepção de luz no ambiente e percepção térmica. Como principais resultados, registrou-se correlação (Spearman) inversa (rs=-,544) entre a CCT e a expectativa dos indivíduos quanto às condições térmicas internas, corroborando a hipótese de matiz-calor. Outra correlação significativa encontrada foi a proporcionalidade inversa entre valores de DWl e a expectativa dos indivíduos quanto à temperatura ambiente, evidenciando uma contradição no que diz respeito às recomendações para manutenção da regulação circadiana e preferências individuais, visto que valores mais altos de DWl estariam adequados ao conforto térmico, mas não a funções circadianas. Por fim, observouse que a Tsk aumentou ao longo do período de testes (08h00 às 13h00), quando os indivíduos permaneceram expostos à iluminação natural, com correlações de Pearson significativas: r=,504 (iluminação equatorial) e r=,502 (iluminação não equatorial),o que não ocorreu com a iluminação elétrica (r=-,151). Este resultado é indicativo de que as características de temperatura de cor, comprimento de onda dominante e fator de ativação circadiano da luz natural podem ter levado à supressão da produção de melatonina, favorecendo a homeostase, o que não ocorreu com a luz elétrica. / Recommendations related to indoor illumination generally adopt metrics focused on illuminance, even though more complex issues should be accounted for, such as visual perception, circadian rhythm and thermal sensation, among others. In this context, tests were performed in a rotating climate chamber during three seasons of the year (winter, spring and summer) with n = 16 (height 1.80m, SD = 0.06, body weight 80 kg, SD = 8.9, age 24.9 years, SD = 3.6). Three types of lighting were evaluated: two natural (equatorial and non-equatorial lighting) and artificial lighting. Each subject was exposed during three days of testing to each type of lighting, over the three seasons and from 8 a.m. to 1 p.m. During this time, the thermal comfort index PMV was monitored, and ranged between +0,5 e = 0,5 (comfort conditions). The following environmental variables were recorded: horizontal illuminance (lux), correlated color temperature (K), dominant wavelength (nm), and circadian action factor (acv), and the individual variables were: vertical illuminance (lux), electro dermal activity (EDA) and skin temperature (° C). Objective data were statistically correlated with subjective responses to questionnaires related to lighting and thermal perception as regards the indoor environment. Main findings suggest an inverse Spearman correlation (rs=-.544) between CCT and participants' expectations regarding the indoor thermal conditions, corroborating the heat-hue theory. Another correlation found, this time inversely proportional between DWI values and participants' expectations regarding indoor thermal conditions, showed a contradiction with respect to recommendations for maintenance of circadian regulation and individual preferences, since higher values of DW1 would be adequate for thermal comfort, but not to circadian functions. Finally, it was observed that Tsk increased during each session (8 a.m. to 1p.m.), when subjects were exposed to natural light, with statistically significant correlations Pearson r=.504 (equatorial façade exposure) and r=.502 (non-equatorial façade exposure), and virtually no correlation for artificial lighting (r=-.151). Such finding indicates that the characteristics of color temperature, dominant wavelength and circadian action factor of natural light may have been responsible for melatonin suppression during exposure.

Recomendações relacionadas à iluminação de ambientes e ao conforto de indivíduos genericamente contêm métricas que se atém à aferição e cálculo de iluminâncias, quando a questão envolve parâmetros mais complexos como percepção visual, ritmo circadiano e sensação térmica, entre outros. Neste contexto, realizaram-se testes em câmara climática giratória em três estações do ano (inverno, primavera e verão) com três configurações de iluminação: natural (iluminação equatorial e não equatorial) e iluminação elétrica. A amostra foi composta por n=16, todos homens. Cada indivíduo permaneceu três dias de testes sob a influência de cada tipo de iluminação, uma vez a cada estação, das 08h00 às 13h00. Durante este horário, o índice de conforto térmico (PMV) foi monitorado, tendo permanecido predominantemente entre +0,5 e -0,5 (situação de conforto). As variáveis ambientais registradas foram a iluminância horizontal (Eh - lux), temperatura de cor aparente (CCT - K), comprimento de onda dominante (DWl - nm) e fator de ativação circadiano (acv). As variáveis individuais foram: iluminância vertical (Ev - lux), atividade eletro-dermal (EDA) e temperatura da pele (Tsk - °C). Todos os dados obtidos foram correlacionados estatisticamente com variáveis subjetivas, coletadas por meio da aplicação de questionários de percepção de luz no ambiente e percepção térmica. Como principais resultados, registrou-se correlação (Spearman) inversa (rs=-,544) entre a CCT e a expectativa dos indivíduos quanto às condições térmicas internas, corroborando a hipótese de matiz-calor. Outra correlação significativa encontrada foi a proporcionalidade inversa entre valores de DWl e a expectativa dos indivíduos quanto à temperatura ambiente, evidenciando uma contradição no que diz respeito às recomendações para manutenção da regulação circadiana e preferências individuais, visto que valores mais altos de DWl estariam adequados ao conforto térmico, mas não a funções circadianas. Por fim, observouse que a Tsk aumentou ao longo do período de testes (08h00 às 13h00), quando os indivíduos permaneceram expostos à iluminação natural, com correlações de Pearson significativas: r=,504 (iluminação equatorial) e r=,502 (iluminação não equatorial),o que não ocorreu com a iluminação elétrica (r=-,151). Este resultado é indicativo de que as características de temperatura de cor, comprimento de onda dominante e fator de ativação circadiano da luz natural podem ter levado à supressão da produção de melatonina, favorecendo a homeostase, o que não ocorreu com a luz elétrica. / Recommendations related to indoor illumination generally adopt metrics focused on illuminance, even though more complex issues should be accounted for, such as visual perception, circadian rhythm and thermal sensation, among others. In this context, tests were performed in a rotating climate chamber during three seasons of the year (winter, spring and summer) with n = 16 (height 1.80m, SD = 0.06, body weight 80 kg, SD = 8.9, age 24.9 years, SD = 3.6). Three types of lighting were evaluated: two natural (equatorial and non-equatorial lighting) and artificial lighting. Each subject was exposed during three days of testing to each type of lighting, over the three seasons and from 8 a.m. to 1 p.m. During this time, the thermal comfort index PMV was monitored, and ranged between +0,5 e = 0,5 (comfort conditions). The following environmental variables were recorded: horizontal illuminance (lux), correlated color temperature (K), dominant wavelength (nm), and circadian action factor (acv), and the individual variables were: vertical illuminance (lux), electro dermal activity (EDA) and skin temperature (° C). Objective data were statistically correlated with subjective responses to questionnaires related to lighting and thermal perception as regards the indoor environment. Main findings suggest an inverse Spearman correlation (rs=-.544) between CCT and participants' expectations regarding the indoor thermal conditions, corroborating the heat-hue theory. Another correlation found, this time inversely proportional between DWI values and participants' expectations regarding indoor thermal conditions, showed a contradiction with respect to recommendations for maintenance of circadian regulation and individual preferences, since higher values of DW1 would be adequate for thermal comfort, but not to circadian functions. Finally, it was observed that Tsk increased during each session (8 a.m. to 1p.m.), when subjects were exposed to natural light, with statistically significant correlations Pearson r=.504 (equatorial façade exposure) and r=.502 (non-equatorial façade exposure), and virtually no correlation for artificial lighting (r=-.151). Such finding indicates that the characteristics of color temperature, dominant wavelength and circadian action factor of natural light may have been responsible for melatonin suppression during exposure.