Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:48:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 300073.pdf: 4549721 bytes, checksum: 80ddb35ca8b0a465f5fed052391cdb8f (MD5) / O objetivo deste trabalho é desenvolver um método para prédimensionar área de janela baseado no consumo de energia elétrica em edificações comerciais, quando se utiliza a ventilação híbrida (alternando entre ventilação natural e condicionamento artificial) e a iluminação natural integrada ao sistema de iluminação artificial. Para atingir este objetivo, foram realizadas simulações nos programas Energyplus e Daysim. Foram simulados modelos de ambientes de edificações comerciais, localizadas em Florianópolis, com três geometrias, três dimensões de sala por geometria, dez áreas de janela por modelo e quatro orientações. Os modelos foram examinados por meio de quatro estudos de caso. No Caso 1 (referência), a edificação opera com sistemas de iluminação e de condicionamento artificiais; no Caso 2, ocorre a integração da iluminação natural com a artificial, com condicionamento artificial; já no Caso 3 se utiliza a ventilação híbrida e iluminação artificial; no Caso 4 se utiliza a iluminação natural integrada com a artificial e a ventilação híbrida. Realizou-se também um estudo sobre três métodos de avaliação de conforto térmico, para definir-se qual é o método mais adequado para ser utilizado em edificações comerciais híbridas, localizadas em clima com verão quente e úmido. Foram feitas comparações de consumo de energia elétrica entre os estudos de caso e determinou-se a área de janela, que é a área que leva a um menor consumo total de eletricidade. Concluiu-se que (1) o método de avaliação de conforto mais adequado para o clima em estudo é o de Givoni, (2) a utilização da iluminação natural e da ventilação híbrida apresenta potencial de economia de energia elétrica de até 64,9%, em comparação a edifícios com iluminação artificial e condicionamento artificial, (3) a área de janela foi sempre de 10% para o Caso 1, variou entre 13% (salas pequenas) e 96% (salas grandes) para o Caso 2, entre 10% (salas pequenas) e 79% (salas grandes) para o Caso 3 e, entre 21% (salas pequenas) e 100% (salas grandes) para o Caso 4 e (4) o uso da ventilação híbrida pode levar à insatisfação do usuário em determinados dias quentes, em que o sistema de ar-condicionado é desligado em algum momento após ser ligado / The objective of this work is to develop a method for pre-sizing window area based on electricity consumption in commercial buildings, using hybrid ventilation (alternating between natural ventilation and air-conditioning) and integration of daylight and artificial light. To achieve this objective, simulations were performed using EnergyPlus and Daysim computer programmes. Commercial building models located in Florianópolis with three geometries, tree room sizes per geometry, four orientations and ten window areas per model were analyzed. The models were examined by four case studies. In Case 1 (reference) the building operates with artificial lighting and air-conditioning systems. In Case 2 occurs the integration of daylight and artificial light with air-conditioning. In Case 3 hybrid ventilation and artificial lighting were used. In Case 4 integration of daylight and artificial light with hybrid ventilation were used. Additionally, a study of three evaluation methods of thermal comfort was performed to define which method is the most appropriate to be used in hybrid commercial buildings located in hot and humid summer climate. Electricity consumption comparisons among the case studies were performed and the window area was determined, which is the area that leads to the lowest total electricity consumption. It was concluded that (1) the most appropriate evaluation method of thermal comfort for hot and humid summer climate is the one proposed by Givoni, (2) daylighting and hybrid ventilation have a potential for energy savings up to 64.9% when compared to buildings with artificial lighting and air-conditioning, (3) the window area was always 10% for Case 1, ranged between 13% (small rooms) and 96% (large rooms) for Case 2, between 10% (small rooms) and 79% (large rooms) for Case 3, and between 21% (small rooms) and 100% (large rooms) for Case 4 and (4) the use of hybrid ventilation may lead to user dissatisfaction in some hot days, when the air-conditioning is turned off at some point during working hours

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T05:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 295336.pdf: 16042984 bytes, checksum: 0a14e106fe2b3b39d834df9501c0160a (MD5) / A sala de aula é um dos ambientes nos quais as crianças passam grande parte do tempo e, especificamente durante a fase do ensino pré-escolar, as crianças entre 4 e 6 anos de idade realizam diversas atividades dentro do espaço de sala de aula, que modificam suas posturas corporais e estas, por sua vez, a altura na qual os olhos se encontram. Tais atividades podem ser desenvolvidas simultaneamente, neste mesmo ambiente, por diferentes usuários que, além, possuem diferentes tamanhos corporais. Sendo assim, a arquitetura de salas de aula para este nível de ensino e aprendizagem deveria ser projetada considerando os aspectos encionados anteriormente, pois essas características arquitetônicas influirão na qualidade da iluminação e sensação de conforto. Este trabalho teve como objetivo identificar esses aspectos da arquitetura que tem maior influência na percepção do ambiente luminoso e na sensação do ofuscamento, a partir da caracterização dos campos visuais de crianças quando muda a altura da linha de visão. A metodologia usou a simulação computacional no programa Apolux e o modelo matemático do DGI para avaliar, em condições estáticas, três aspectos importantes para caracterizar o campo visual total e as três zonas que o compõem: a área relativa dos componentes arquitetônicos no campo visual, a distribuição das luminâncias médias desses componentes e a sensação do ofuscamento. A comparação dos resultados obtidos nas 168 avaliações realizadas, permitiu identificar, para essas condições específicas, a relação da ocupação dos componentes arquitetônicos e a distribuição das luminâncias com as zonas do campo visual e a avaliação de desconforto causado pelo ofuscamento. Este trabalho permitiu reconhecer algumas diretrizes projetuais sobre aqueles aspectos da arquitetura de salas de aula de pré-escolar, como a refletância das superfícies e a distribuição e localização das aberturas, que devem ser considerados no projeto arquitetônico para melhorar a percepção do ambiente luminoso e a sensação de conforto visual nas primeiras fases de aprendizagem. / The classroom is one of the environments in which children spend most of their time, and specifically during the stage of pre-school, children between 4 and 6 years old perform various activities within the space of the classroom, which modify their body postures, and these in turn, the height at which the eyes are located. Such activities can be developed simultaneously at the same place, but for different users that, in addition, have different body sizes. Thus, the architectural of classroom for this education and learning level should be designed considering the aspects mentioned previously, because these architectural characteristics will influence the illumination quality and comfort sensation. This work aimed to identify these aspects of the architecture that have the greatest influence on the perception of the luminous environment and the glare sensation, from the characterization of the visual fields of children when the height of the line of sight changes. The methodology used the computer simulation in the Apolux software and the equation of DGI to evaluate, in static conditions, three important aspects to characterize the total visual field and the three zones that comprise: the relative area of the architecture components in the visual field, the mean luminance distribution of these components and the glare sensation. The comparison of results obtained in the 168 realized evaluations, provided to identify, for these specific conditions, the relation of the occupation of the architectural components and the luminance distribution in visual field zones and the evaluation of the daylight discomfort glare. This work allowed identifying some guidelines on those aspects of the architecture of pre-school classrooms, as the reflectance of surfaces and the distribution and location of the openings, which should be considered in the architectural design to improve the luminous environment perception and the visual comfort sensation in the early stages of learning.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:26:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225407.pdf: 17156754 bytes, checksum: 1b0a8964106687fa180a7be67a9e615c (MD5) / Habilidades e conhecimentos sobre o projeto adequado de iluminação natural são reverenciados ao longo da história da arquitetura. As considerações a respeito da luz influenciam todo o processo de projeto e incorporam ambas as considerações conceituais e estéticas tão bem quanto considerações técnicas. Atualmente percebe-se uma má qualidade das condições de iluminação natural em grande parte das edificações. Apesar do avanço em pesquisas e aparatos tecnológicos ocorridos nas últimas décadas, nota-se que existem barreiras que dificultam a integração destes no projeto arquitetônico de modo satisfatório. Objetiva-se com esta pesquisa desenvolver um ambiente de aprendizagem visando promover a compreensão do aluno sobre o fenômeno da iluminação no que se refere à propagação da luz e as modificações ocorridas ao longo desta que envolvem as principais variáveis arquitetônicas. O desenvolvimento de ambientes virtuais nos últimos anos tem servido para implementar diversos projetos educacionais nas mais variadas áreas. As múltiplas possibilidades oferecidas estão hoje diretamente relacionadas à flexibilidade que caracteriza os programas. Com este método de aprendizagem objetiva-se o entendimento no que concerne às bases dos fenômenos físicos que se referem à iluminação natural possibilitando uma base de conhecimento mais sólida e, conseqüentemente, o melhor aproveitamento da luz natural no projeto arquitetônico.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:40:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 262287.pdf: 6806042 bytes, checksum: 30007bb89fc4d7b3f4dfccaff73dabd9 (MD5) / Este trabalho visa investigar como elementos horizontais de proteção solar em aberturas laterais interferem nas condições de iluminação natural no ambiente construído. O sombreamento das aberturas é aconselhável para climas quentes, onde o ganho de calor é dispensável, porém pouco se conhece sobre as condições de iluminação quando protetores são anexados às aberturas. Neste contexto, a pesquisa aqui apresentada tem como objetivo analisar a influência deste tipo de elemento, comparando diferentes composições que mantenham o mesmo ângulo de obstrução, submetidas a diferentes condições de insolação, e também sob a influência da refletância das superfícies destes elementos. As condições de iluminação foram feitas pela quantificação de iluminâncias, separadas por parcelas de contribuição que diferenciam a iluminância inicial, refletida e total. A visibilidade da abóboda celeste também foi investigada, com intuito de relacionar as condições de iluminação no ambiente e a visibilidade de partes mais brilhosas da abóboda pelos modelos. Para as soluções de protetores foi variada a percentagem de área superior do protetor que é vista pelo interior do ambiente; quanto à insolação, utilizou-se como parâmetro a percentagem de área do protetor que é insolada. A variação para obterem-se diferentes insolações foi feita quanto à latitude, sempre orientando a abertura a Norte. As análises foram feitas em apenas um dia (21/03) e um horário (12hr), com longitude 0°, através de simulação computacional, utilizando o programa Apolux Beta. Ao anexar a proteção solar as condições de iluminação são reduzidas, porém pode-se diminuir esta perda projetando a solução de proteção adequadamente e sendo aplicadas altas refletâncias nos protetores. A variação da insolação apresenta redução na admissão de luz quando é elevada a altitude solar, diminuindo assim a percentagem de área que recebe insolação direta nos protetores. Quanto à variação de refletância do protetor é tanto mais expressiva quanto a maior percentagem de área insolada visível pelo interior, que dependendo da solução, pode descaracterizar totalmente o objetivo da composição se mal aplicada. O estudo visa apresentar os resultados de forma a ser mais facilmente compreendidos pelos profissionais da área, para melhor aplicabilidade deste elemento. This work aims to investigate how horizontal elements of sun protection in side vents affect the conditions of natural lighting in the built environment. The shading of openings is suitable for warm climates where heat gain is dispensable, but little is known about the lighting when protectors are attached to openings. In this context, the research presented here aims to analyze the influence of this type of element, comparing different compositions to maintain the same angle of obstruction, under different conditions of insolation, and also under the influence of the reflectance of these elements's surfaces. The lighting conditions were made by measurement of illuminance, separated by plots of the contribution that different initial illuminance, reflected and total. The celestial arch roof view was investigated to relate the environment illumination and the visibility of the brightness parts of the arch roof by the samples. To the protecting solutions was varied from the percentage of the upper area of the protector which is seen by interior environment; about the insolation, it was used as a parameter the percentage of area of the protector which is sun lighted. The variation to obtain different insolation was on the latitude, always directing the opening to the north. The tests were made in only one day (21/03) and a time (12hr), with longitude 0 °, throughout computational simulation, using the Apolux Beta program. Attaching to the sunscreen the lighting is lowered, but you can reduce this loss of protection designing the solution being applied properly and high reflectance in protectors. The variation of insolation shows reduction in the admission of light when the high altitude sun, thereby reducing the percentage of area that receives direct sun in the protector. Regarding the change in reflectance of the protector is even more significant as the largest percentage of the sun lighted visible area inside, which depending on the solution, you can completely weakened the purpose of composition if it is poorly used. The study aims to present the results in order to be more easily understood by professionals in the area for better application of this element.

Submitted by Rodrigo Baeta (rodrigobaeta@yahoo.com.br) on 2017-05-31T14:32:35Z No. of bitstreams: 1 04. Trabalho Final Marcos Ivan Fonseca Gomes.pdf: 11340889 bytes, checksum: 80c69c085c441000da427988cd09f6bf (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-31T14:32:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 04. Trabalho Final Marcos Ivan Fonseca Gomes.pdf: 11340889 bytes, checksum: 80c69c085c441000da427988cd09f6bf (MD5) / O trabalho consistiu em uma análise da Colina Histórica da cidade de Igaraçu / PE para análise e elaboração de projeto de iluminação de seus principais monumentos - bem como dos logradouros, e estudo de embutimento da fiação elétrica.

Esse trabalho busca classificar sistemas de iluminação em vitrinas de ambientes comerciais para o entendimento da estrutura formal arquitetônica de lojas. O papel da luz em espaços comerciais permite a interpretação da intenção arquitetônica. Por isso, o projeto de iluminação é etapa essencial no processo criativo e conceitual do ambiente comercial e deve ser planejado conjuntamente ao arquitetônico. O objetivo da pesquisa é fazer o estudo de vitrinas, em lojas, localizadas em centros de compras, com a classificação dos sistemas de iluminação artificial utilizados, características físico-espaciais, definição e características técnicas, modelos, requisitos de desempenho e emprego da iluminação. Para tanto, a revisão de literatura baseia-se na relação entre iluminação artificial, espacialidade de edificações, conforto visual e uso da simulação computacional em arquitetura. A metodologia desenvolve-se a partir do levantamento dos critérios para elaboração de projeto de iluminação em vitrinas como elemento de transição espacial aplicados às simulações computacionais. Análises dos aspectos da espacialidade, psicológicos e fisiológicos e fatores da tarefa constatam o comportamento da luz diante das variáveis formais no intuito de investigar a relação entre forma construída que atende a um programa e o papel desempenhado por esta forma na função específica de abrigar o programa e o nível de conforto do objeto arquitetônico Com a documentação gráfica e bibliográfica reunida são estabelecidos parâmetros de comparação entre os exemplos encontrados. Os resultados dos cálculos das simulações dos modelos geométricos de vitrinas viabilizam estudos quantitativos da luz disponível no ambiente. Os estudos qualitativos se referem à condição de conforto visual em vitrinas. Ao final do trabalho a sistematização espacial dos exemplares de vitrinas e classificação dos sistemas de iluminação auxiliam na definição do conceito e partido arquitetônico para projeto de ambientes comerciais. O trabalho de pesquisa divide-se em 5 fases: 1ª fase: Aspectos de classificação espacial 2ª fase: Aspectos psicológicos e fisiológicos (conforto visual) 3ª fase: Fatores da tarefa - sistemas de iluminação 4ª fase: Simulações 5ª fase: Conclusões / This work seeks to classify lighting systems in commercial environments windows to understand stores the architectural formal structure. The role of light in commercial spaces allows the interpretation of the architectural intent. Therefore, the lighting design is an essential step in the creative and conceptual process of the commercial environment and should be planned in conjunction with the architectural design. The objective of the research is to study showcases in shops located in shopping centers, with the classification of artificial lighting systems used, physical and spatial characteristics, definition and technical characteristics, models, performance requirements and use of lighting. Therefore, the literature review is based on the relationship between artificial lighting, spatiality of buildings, visual comfort and use of computer simulation in architecture. The methodology is developed from the survey of the criteria for elaboration of lighting design project in showcases as spatial transition element applied to computer simulations. Analysis of aspects of spatiality, psychological and physiological and task factors shall establish the behavior of light before the formal variables in order to investigate the relationship between built form that meets a program and the role of this in the specific function to house the program and the comfort level of the architectural object With the graphical and bibliographical documentation gathered parameters are established for comparison between the examples found. The showcases geometric models simulations calculations results enable quantitative studies of the light available in the environment. Qualitative studies refer to visual comfort condition in display cabinets. At the end of the work space systematization of showcases specimens and classification of lighting systems assist in the definition and architectural party for commercial environments design. The research was divided into 5 stages: 1st phase: spatial classification aspects 2nd phase: psychological and physiological aspects (visual comfort) 3rd phase: Task Factors - lighting systems 4th phase: Simulations 5th phase: Conclusions

A ocorrência da poluição luminosa foi detectada a partir de 1970 pela redução da visibilidade dos corpos celestes no período noturno, sendo posteriormente associada a implicações negativas relacionadas à fauna, à flora e aos indivíduos. É definida como os efeitos nocivos causados pela iluminação elétrica inadequada, sendo a iluminação pública responsável por grande parte do problema. Em Porto Alegre o fenômeno é confirmado por imagens de satélites que medem o brilho artificial do céu noturno e apontam níveis máximos na região central da cidade. Situação essa que pode ter sido agravada por grandes projetos de modificação da iluminação pública, desenvolvidos desde 2013, para aumentar o número de luminárias e iluminâncias na cidade. Inciativas que não estão previstas no Plano Diretor de Iluminação Pública da cidade, embora esse seja um instrumento que deveria orientar a implantação do sistema e, que tem entre seus objetivos combater a poluição luminosa. Neste contexto, investigou-se como a iluminação pública do Centro Histórico de Porto Alegre pode estar contribuindo para a poluição luminosa, considerando as legislações vigentes e práticas de projeto. Essa investigação foi feita por meio de uma pesquisa qualitativa, desenvolvida a partir de revisão da literatura, pesquisa documental em Planos Diretores de Iluminação, no contexto nacional e internacional, e estudo de campo no Centro Histórico de Porto Alegre. Os resultados apontaram que na área de estudo o problema está relacionado principalmente à temperatura de cor do sistema empregado e à fotometria das luminárias que provocam iluminação intrusiva, ofuscamento e brilho do céu, que são componentes da poluição luminosa. / Light pollution has been detected since 1970 due to the reduction of visibility of celestial bodies, it was associated to the consequences to the fauna, flora and human beings. It is conceptualized as the harmful effects given by electric lighting. Public lighting is responsible for the biggest part of the problem. In Porto Alegre the phenomenon is confirmed by satellite images that measure sky glow and shows the highest levels in downtown area. The situation could be intensified due to large projects of public lighting remodeling have been developed since 2013, in order to increase the number of light fixtures and the illuminances in the city. These initiatives haven´t been on Porto Alegre´s Public Lighting Master Plan, although it is a document that could guide the implantation of the system and help to fight against light pollution. With this, to propose research of how the public lighting of Porto Alegre´s historic downtown can contribute to lighting pollution, considering the currents laws and project actions. This study was organized through a qualitative research, developed from a literature review, documental research at Urban Lighting Master Plans, from international cities as well as in Brazil, and field study in Porto Alegre´s downtown area. The results show that the main cause of lighting polluion is related to lighting fixtures´ high color temperature and the equipment that allows the up light emission, causing light trespass, glare and sky glow.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Urbanismo, História e Arquitetura da Cidade, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-03-01T04:05:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337625.pdf: 8412118 bytes, checksum: a1c9885a7019a8886f438dc55102afa0 (MD5) Previous issue date: 2015 / A pesquisa aborda o papel da iluminação artificial no planejamento urbano, considerando que, entre as diversas leituras possíveis de cidade, esta pode ser incorporada em sua configuração e estruturação como elemento evidenciador do acervo de seus tempos. Entende-se que a apreensão dessa paisagem urbana depende da composição e identificação de seus elementos estruturantes, adotando-se estratégia de concepção semelhante à de um projeto expográfico museológico. A responsabilidade funcional de permitir a visão noturna encobriu, por muito tempo, outras potencialidades da luz e, foi apenas no final do século XX que mudanças tomaram forma. Buscando requalificar espaços urbanos, diversas intervenções têm sido praticadas, entretanto, sem muitas considerações com relação ao impacto que provocam sobre o contexto urbano. Analisa-se e defende-se o Plano Diretor de Iluminação (PDI) como instrumento, a partir da metodologia de iluminação urbana francesa L?Urbanisme Lumière, que recomenda o uso das intervenções luminotécnicas considerando a contextualização espacial do projeto. Para tanto, foram analisados exemplares de planos de iluminação internacionais, a saber, das cidades de: Lyon, Paris, Londres, Barcelona e Québec. Também são analisados dois exemplares identificados como pioneiros no Brasil, os planos de Fortaleza e Curitiba. Por fim, identificou-se que, atualmente, ainda se priorizam as intervenções luminotécnicas pontuais nas cidades brasileiras, relacionando-se mais diretamente com a metodologia norte-americana City Beautification, o que se buscou demonstrar através de breve análise de duas capitais brasileiras: Florianópolis e São Paulo. Tal análise comprova o potencial das paisagens urbanas brasileiras em ter suas intervenções luminoténicas direcionadas por um instrumento de planejamento como o PDI, visando uma composição mais adequada de sua paisagem urbana e favorecendo a leitura de seus elementos constituintes.<br> / Abstract : The research focuses on the role of urban artificial lighting in urban planning considering that, among several possible readings of city, the lighting can be incorporated on cities? configuration and structuring as an highlighting element for the collection of its times. It is understood that the apprehension of this urban landscape depends on the composition and identification of its structural elements, adopting a design strategy similar to an expographic design of a museum. The functional responsibility to enable night vision blinded, long, other potentials of light and it was only in late twentieth century that changes took shape. Seeking to requalify urban spaces, several interventions have been practiced, but without many considerations regarding the impact that causes on urban context. Analyzes and Defends the Lighting Master Plan (PDI) as an instrument, based on the french urban lighting methodology L'Urbanisme Lumière, which recommends the use of lighting design interventions considering a spatial context of the project. Therefore, copies of international Lighting Plans were analyzed, within the cities of: Lyon, Paris, London, Barcelona and Quebec. Also, two plans were identified as pioneers in Brazil and analyzed, the plans of Fortaleza and Curitiba. Lastly, it was identified that currently specific interventions are still a priority in lighting design in Brazilian cities, relating directly to the north American methodology City Beautification, what we sought to demonstrate through a brief analysis of two Brazilian capitals: Florianopolis and Sao Paulo. This analysis attests the potential of Brazilian urban landscapes in having its lighting interventions based on a planning tool as the PDI, seeking a more suitable composition of its urban landscape, reaching for a reading of its constituent elements.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-10-19T13:20:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339043.pdf: 8116643 bytes, checksum: 913e1f8bc5c82d3ee6dde4865120871c (MD5) Previous issue date: 2015 / Raras ferramentas simplificadas oferecem a possibilidade de avaliar o impacto do aproveitamento da luz natural no consumo energético de edificações de forma completa devido à dificuldade de modelar a sua dupla influência: no sistema de iluminação artificial e condicionamento de ar. Este trabalho teve por objetivo investigar as possibilidades e as limitações da aplicação de redes neurais artificiais (RNAs) para estimar o potencial energético do aproveitamento da iluminação natural em edificações não residenciais por meio da metamodelagem de suas variáveis-chave. O método adotado apresentou duas etapas: a primeira, de abordagem sistemática investigativa; e a segunda, de abordagem propositiva. Na etapa investigativa, identificou-se a necessidade de avaliar o desempenho das RNAs diante de técnicas estatísticas já estudadas, adotando-se a regressão linear multivariada (RLM), e de avaliar o potencial das RNAs para a metamodelagem das principais variáveis-chave da iluminação natural referentes: a descrição, a localização e o desempenho do edifício. Para a comparação entre a precisão dos modelos RNA e RLM, repetiu-se um estudo anterior que propôs uma equação baseada em RLM para modelar uma zona termoluminosa, propondo-se uma RNA e comparando-se a precisão das técnicas. A investigação das variáveis da descrição do edifício teve como principal norteador a verificação do potencial das RNAs para modelar variáveis que operam em diferentes escalas. A investigação das variáveis do contexto do edifício avaliou o potencial das redes para modelar o comportamento de edificações em diferentes climas. Para a investigação das variáveis de desempenho do edifício, as redes foram testadas diante de diferentes agrupamentos de variáveis de desempenho de iluminação natural e de consumo energético. Essas avaliações foram desenvolvidas conforme: a) a seleção das variáveis; b) a amostragem dos dados (direcionada ou aleatória através de Hipercubo Latino); c) a simulação energética (EnergyPlus e plug-in DIVA do programa Rhinoceros, conforme a etapa do estudo priorizasse tempo ou precisão da simulação); d) o treinamento da RNA; e e) a análise dos resultados e a definição da ação seguinte. Para a realização das simulações integradas no DIVA, propôs-se um algoritmo de parametrização desenvolvido no plug-in Grasshopper, que permite a simulação de mais de 10 milhões de casos diferentes. A metamodelagem baseou-se em uma única zona termoluminosa, partindo-se da rede mais simples que pudesse aprender e generalizar soluções. A acurácia das RNAs foi verificada através da utilização de novos modelos, com características diferentes das conhecidas pela rede. A abordagem propositiva do método dispôs um método simplificado para determinar a redução do consumo energético de edifícios devido ao aproveitamento da iluminação natural. A variável de saída da RNA foi a Densidade de Potência de Iluminação em Uso (DPU), que é ponderada pela área de zonas de iluminação natural para determinar a DPU do edifício. Para a definição da área das zonas, foram propostas equações que consideraram o dinamismo do clima. Como resultado, 799 redes foram testadas diante de 19 variáveis da descrição, 14 do contexto e 15 do desempenho do edifício. Foram simulados 12.041 casos (21.187 simulações de iluminação natural e termoenergéticas). Os resultados da etapa investigativa apontaram as RNAs como método mais preciso que a RLM, a ponto de melhorar o coeficiente de determinação de 0,62 para 0,99. Quanto à investigação das variáveis da descrição do edifício, as RNAs foram capazes de modelar a influência dos parâmetros orientação, percentual de abertura da fachada e transmissão visível com erro percentual inferior a 5%. Quanto ao contexto do edifício, os melhores resultados foram obtidos agrupando-se variáveis de localização geográfica, características térmicas e disponibilidade de luz e considerando-se cidades de diferentes hemisférios na mesma rede, num total de 11 climas. Quanto às variáveis de desempenho, as redes apresentaram maior facilidade na predição das variáveis de consumo energético isoladamente do que de medidas de iluminação natural isoladamente ou de ambos na mesma rede. Quanto à etapa propositiva, o método simplificado resultou em erros inferiores a 5% quando comparado à simulação computacional. Como conclusão geral, as RNAs apresentaram elevado potencial para serem utilizadas em métodos simplificados de iluminação natural sob o enfoque energético para diversas localidades com precisão superior à RLM. Os objetivos do trabalho foram cumpridos, visto que se obteve um panorama das potencialidades da metamodelagem da iluminação natural utilizando RNAs diante de suas principais variáveis-chave e das estruturas de RNAs mais difundidas para a representação de funções. Como principal contribuição social e prática do trabalho, destacam-se um método passível de ser aplicado em todo o território nacional e a contribuição para códigos e normas locais. Como contribuição científica e teórica, destaca-se o avanço nos estudos de aplicação de inteligência artificial para a modelagem dos fenômenos físicos dinâmicos no ambiente construído (luminoso e térmico).<br> / Abstract : Few simplified tools offer the possibility of evaluating the impact of comprehensively using daylighting on energy consumption, since it is difficult to model its dual influence: on the artificial lighting system and on air conditioning. This work aimed at investigating the possibilities and the limitations of applying artificial neural networks (ANN) to predict daylight harvesting in non-residential buildings through metamodeling its key variables. There are two stages in the adopted method: the first one used a systematic investigative approach and the second one used a purposeful approach. In the investigative stage, it was identified the necessity of evaluating the ANN performance by adopting multivariate linear regression (MLR) facing other traditional statistical techniques, and to assess the ANNs potential for metamodeling the main daylighting key variables referring to: building description, building location and building performance. In order to compare the accuracy of ANN and MLR models, a previous study that had proposed a RLM-based equation to model a luminous-thermal zone was repeated, by proposing an ANN and comparing the accuracy of the techniques. The investigation of the building description variables was mainly guided by the verification of the ANNs potential, in order to model variables that operate at different scales. The investigation of the building context variables aimed at verifying the networks potential to model the buildings behavior in different climates. In order to research the variables related to building performance, different grouping parameters connected to daylighting and energy consumption were tested. The evaluation actions were developed according to: a) variables selection; b) sampling data (directed or random by Latin Hypercube); c) energy simulation (EnergyPlus and plug-in DIVA Rhinoceros software, when the study stage prioritized time or simulation accuracy); d) ANN training and e) results analysis and next actions definition. In order to perform the integrated simulations into DIVA, a parameterization algorithm developed at the Grasshopper plug-in that allows the simulation of more than 10 million different cases was proposed. The metamodel experiments were based on interactions using only one luminous-thermal zone and it started from the simplest network that could learn and generalize solutions. The accuracy of the ANNs was verified by using new models, whose characteristics were different from the ones that were already known by the network. The purposeful approach of the method disposed a simplified process for determining the reduction of buildings energy consumption due to the daylighting harvesting. The ANN output variable was the Lighting Density Power in Use (LDPU), which is weighted by the daylit to determine the building LDPU. Aiming at computing the daylit zones area, equations that consider the weather dynamism were proposed. As a result, 799 networks were tested facing 19 building description, 14 building context and 15 building performance key variables. 12,041 cases were simulated (21,187 daylighting, thermal and energy simulations). The investigative stage results indicated that the ANNs were a more accurate method than the linear regression, since the determination coefficient improved from 0.62 to 0.99. Regarding the investigation of the building description variables, the ANNs were able to model the influence of the following parameters: orientation, window to wall ratio and visible transmission, showing a percentage error lower than 5%. Concerning the building context, the best results were obtained by grouping variables regarding: geographic location, thermal characteristics and daylight availability. It considered cities from different hemispheres in the same ANN, adding up 11 different climates. The percentage error of the best network solution was lower than 10%, thus it was higher than 30% for the test set individually. On the subject of building performance parameters, the networks showed better results when predicting the energy consumption parameters separately than when predicting daylighting parameters independently, or when both of them were in the same network. Respecting the purposeful approach stage, the simplified method error was lower than 5% when compared to the computer simulation. As a general conclusion, it can be stated that the ANN technique shows a potential for being applied to develop simplified daylighting methods in line with the energy approach for multiple locations with greater precision than the MLR. The research goals have been met, since it was possible to obtain an overview of the potential using ANNs to daylighting metamodeling facing its main key variables and the most widespread ANNs structures. The main social / practical contribution of this research is the possibility of applying the method across the country and contributing to local codes and standards. As a scientific / theoretical contribution, it can be highlighted the progress in studies on artificial intelligence application for metamodeling dynamic physical phenomena in the built environment (luminous and thermal).

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:30:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho traz modelos para a descrição da iluminação natural externa em Florianópolis e para a descrição do desempenho luminoso de ambientes internos, através de modelagem empírica. A tese é composta por duas etapas complementares: a primeira é constituída pela medição de grandezas de iluminação natural externa, feitas de forma sistematizada pela primeira vez em território nacional; a segunda consiste no desenvolvimento de modelos matemáticos simplificados que descrevem a iluminação natural em ambientes internos a partir de poucas variáveis. Os dados obtidos na primeira etapa servem de base para as análises realizadas na segunda etapa. Para a implementação da primeira etapa dos estudos propostos foi instalada em Florianópolis, através do LABCON UFSC, uma estação de medição de iluminação natural, nos moldes do padrão geral da IDMP, International Daylighting Measurement Programme (CIE, 1994). Esta estação obtém dados das seguintes grandezas: iluminação global e difusa em plano horizontal desobstruído e iluminação global vertical nas orientações norte, sul, leste e oeste; iluminância de zênite; irradiância global direta e irradiação difusa em plano horizontal desobstruído (medidas pelo LABSOLAR UFSC) e irradiância global nas orientações norte, sul, leste e oeste. Estes dados são tratados de forma a obter valores médios mensais, da disponibilidade de luz natural de dias claros, encobertos e parcialmente encobertos. A partir dos dados tratados são apresentados modelos matemáticos para a caracterização da eficácia luminosa da radiação solar em suas três principais componentes: difusa, direta e global; para a cidade de Florianópolis. Para tal foram avaliados modelos existentes na literatura científica, adaptados para as condições locais de Florianópolis ou foram desenvolvidos modelos específicos para melhor caracterizar estas condições locais. Na segunda etapa, o desempenho luminoso de ambientes internos é descrito a partir de modelos matemáticos empíricos, desenvolvidos através de dados obtidos de medições realizadas em modelos em escala simultaneamente a dados externos. A partir da seleção das variáveis que apresentam maior peso na iluminação e distribuição de luz em ambientes internos e da identificação da tendência física apresentada por estas, os modelos são desenvolvidos de forma a descrever o fenômeno. Após a avaliação estatística dos modelos gerados, estes foram comparados a outros métodos de predição de iluminâncias internas e mostrou-se que o método aqui proposto possui desempenho equivalente aos demais métodos analisados. Ressalta-se que os estudos estão restritos a sistemas de iluminação lateral com iluminação difusa, não considerando elementos externos.