Esta tese parte da hipótese de que nem todos os edifícios de escritório com certificação ambiental na cidade de São Paulo, construídos entre os anos 2000 a 2016, atendem de modo satisfatório as condições de iluminação natural, segundo as recomendações hoje em vigor. Esses edifícios contemporâneos possuem grandes áreas envidraçadas em suas fachadas, sem proteção solar, que causam problemas de conforto térmico e luminoso. Para evitar o ofuscamento, os usuários acionam proteções solares internas como telas e persianas, o que acaba por impedir ou diminuir o acesso à luz natural. A pesquisa realizada fez um levantamento dos padrões construtivos prevalecentes em 28 edifícios de escritório que se enquadram na especificação descrita acima para verificar questões como: a profundidade da planta, transmissão luminosa dos vidros, WWR (Wall Window Ratio), entre outras. Os dados encontrados serviram para a elaboração de modelos referenciais, usados em simulações computacionais, com o objetivo de verificar a influência de variáveis arquitetônicas no desempenho da iluminação natural. As simulações foram realizadas no plug-in Diva do programa Rhinoceros 3D, que simula a iluminação natural de forma integrada com os softwares Radiance/DAYSIM, já validados pela comunidade científica internacional. O tratamento dos dados foi feito através de um método inédito de avaliação do desempenho luminoso e os resultados obtidos mostraram que 60% dos cenários analisados foram reprovados. Esta tese propõe uma metodologia de avaliação do desempenho luminoso de edifícios de escritório que considere de modo integrado a disponibilidade de luz natural, o conforto visual e o consumo de energia. / This thesis is based on the hypothesis that not all office buildings with environmental certification in the city of São Paulo, constructed between 2000 and 2016, meet satisfactorily the conditions of daylighting, according to the recommendations currently in force. These contemporary offices have large glass areas without sun protection in their facades, causing problems of thermal and luminous comfort. In order to avoid glare, users employ indoor shading devices such as rollers and blinds, which ultimately prevent or reduce access to daylight. This research has carried out a survey on the prevailing constructive patterns of 28 office buildings that follow the specifications described above, to verify issues such as plan depth, light transmission of glasses, WWR (Wall Window Ratio), among others. The collected data were used to elaborate reference models used in computational simulations, aiming at verifying the influence of architectural variables on the performance of daylighting. The simulations were carried out with the Diva plug-in for Rhinoceros 3D program, which simulates daylighting, integrated with software Radiance/DAYSIM, already validated by the international scientific community. The data treatment was carried out through an innovative method for evaluating luminous performance, and the obtained results showed that 60% of the analyzed scenarios were disapproved. This thesis proposes that the methodology for evaluating the luminous performance of office buildings should consider the availability of daylight, visual comfort, and energy consumption in an integrated way.

Esta pesquisa resultou na proposição de um conjunto de diretrizes que viabilizem a implementação e a redação de um projeto de regulamentação energética para edifícios de escritórios, no que se refere à luz natural. Para tanto, foi efetuado um levantamento das leis, normas e certificações em vigência nos países: Brasil, Estados Unidos, Canadá, Portugal, Reino Unido, França e Alemanha, que se referem à iluminação natural e sua interface com a iluminação artificial, em edifícios de escritórios. Foram incluídos neste conjunto de regulamentos, normas da ISO e CIE, por se tratarem de referências internacionais. A partir deste levantamento foram destacados e agrupados por assunto, os itens que continham indicadores para a avaliação da admissão de luz natural em prédios de escritórios. No Capítulo 5, Estudos de Caso, foram analisados cinco projetos de escritórios, de prédios construídos na cidade de São Paulo, quanto aos aspectos da insolação e admissão da luz natural. Os projetos foram simulados em computador e, pelos resultados obtidos com a aplicação do software Radiance, verificou-se a conformidade destes projetos com os indicadores coletados. Estas avaliações permitiram conclusões sobre os projetos e, também, sobre os indicadores utilizados. A partir destas conclusões foram apresentadas diretrizes para o caso brasileiro, apontando itens para regulamentos que quando aplicados otimizem o uso da luz natural nos ambientes de escritórios. / This research has resulted in the proposition of a group of directives which may enable the implementation and outlining of an energetic regulation project for office buildings as related to daylighting. To that end, current codes, norms and certification systems, in use in Brazil, United States, Canada, Portugal, United Kingdom, France, and Germany, all regarding daylighting and its interaction with artificial lighting in office buildings, were raised. We have added to this group of regulations the ISO and CIE norms, due to their being international references. Starting out from these regulations, the items that contain indicators for the evaluation of daylight admission in office buildings have been grouped and outlined by category. In chapter 5, Case Studies, five office buildings in Sao Paulo city have been analyzed regarding their insolation and daylight performance. The projects were computer-simulated and, through the results obtained by applying the Radiance software, the conformity of these projects with the collected indicators were verified. These evaluations led to conclusions about the projects, as well as about the used indicators. From these conclusions, directives have been presented for use in the Brazilian case, identifying items for regulations that, when applied, will optimize the use of daylight in offices.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T02:29:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T22:26:06Z : No. of bitstreams: 1 108491.pdf: 14403028 bytes, checksum: 2f89829c828e263d06f081816ea59572 (MD5) / O trabalho tem como escopo a definição de uma metodologia para determinação de iluminâncias em plano horizontal no ambiente construído sob condições de céu encoberto e céu claro para diversas alturas solares através de procedimento gráfico simplificado. Propõe-se a implementação de um método gráfico para utilização em avaliações iniciais da quantidade de luz que se obtém por determinada abertura - para verificação e comparação de sistemas de iluminação natural ou para verificação da qualidade e eficiência do projeto de iluminação em códigos de obra.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T08:29:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:50:23Z : No. of bitstreams: 1 147129.pdf: 52599406 bytes, checksum: edb8808560c2bc8d269aec666b962001 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-17T14:03:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T16:12:31Z : No. of bitstreams: 1 185405.pdf: 29883971 bytes, checksum: b368153171dc7d5d0eccc21612b557c1 (MD5) / A luz natural foi muito importante para a compreensão e definição do espaço e execução de tarefas, segurança e salubridade, chegando a ser condição fundamental para projetos de edificações, desde o início da civilização humana. Através dos tempos e devido a muitos fatores, a luz natural chegou a ser um problema a ser solucionado, ou pelo ganho térmico, ou pelo ofuscamento, ou ainda pelo grande contraste entre áreas mais e menos iluminadas. Embora tenha sido, por vezes, desprezada, atualmente há a necessidade do resgate do valor da luz natural, por causa da ecologia, economia e salubridade, muito importante quanto é verificado grande aumento da área e da altura das cidades, aumentando quase que desordenadamente a densidade construída na área urbanizada, o que prejudica ainda mais a penetração da luz solar nos ambientes.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:27:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264564.pdf: 7614059 bytes, checksum: 1e2bf1dbda0fbd5ad46ca45d96b08ade (MD5) / Entre os métodos de maior potencial para a análise do fenômeno da iluminação natural no ambiente construído, encontram-se a simulação computacional e a medição em modelos em escala reduzida expostos a ambientes de teste (céu artificial e real). Atualmente existem dezenas de programas disponíveis no mercado, alguns disponibilizados gratuitamente, e diferentes propostas de céus artificiais. A complexidade do fenômeno físico associado à emissão e propagação da energia luminosa, somados à dificuldade inerente à caracterização fotométrica da fonte de luz natural, impõem limitações de operação tanto aos algoritmos matemáticos mais sofisticados, quanto aos procedimentos experimentais empregados nos ambientes de teste. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para avaliar o desempenho das ferramentas de simulação de iluminação natural. O desafio está em proporcionar condições para a caracterização precisa da fonte de luz natural, seja no ambiente virtual, seja no ambiente real. O emprego de mapeamento digital da distribuição de luminâncias do ambiente de exposição, utilizando uma câmera especializada, possibilitou gerar dados de entrada para simulação teórica, assim como, criar contexto para a comparação do comportamento da luz entre o modelo experimental e o teórico e possibilitar a verificação das discrepâncias e validação dos procedimentos de simulação. A metodologia empregada permitiu verificar a distribuição da iluminação natural no interior da sala de estudo, bem como, possibilitou avaliar o desempenho das ferramentas utilizadas ao longo do processo e validar uma ferramenta de simulação. O processo metodológico caracterizou adequadamente as condições de exposição à luz natural e o comportamento da iluminação no interior de um ambiente, mostrando grande potencial para o processo de avaliação/validação de ferramentas de simulação de iluminação natural. Among the methods with major potential for daylighting performance analysis in the built environment there are computer simulation and experimental procedures with physical scale models exposed to controlled test environments (real and artificial skies). Currently, there are dozens of computer codes commercially available, some of them are free, and different arrangements of artificial skies. The complexity of the physical phenomena associated to the emission and propagation of light, plus the inherent difficulty to characterize the daylight sources photometry imposes operational limitations to the more sophisticated mathematical algorithms, as well as to experimental procedures used in test environments. The objective is to develop a methodology for evaluating the performance of daylighting simulation tools. The main challenge is to provide conditions for the precise characterization of the daylight source, either in the virtual environment or in the real one. A luminance distribution digital mapping, using a specialized camera, was proposed in order to generate reliable data for theoretical simulation, allowed the daylight behavior comparisons between experimental and theoretical results, error analysis, and simulation procedures validation. The methodology allowed, through the luminance digital mapping, to evaluate the performance of daylight simulation tools. The developed method allowed to adequately characterize daylight availability conditions and its behavior inside a room, showing the potential of the evaluation/validation process for daylighting simulation tools.

Daylight is renewable energy and abundant source. When used to balance the entrance of daylight and heat load within the room, brings benefits as the reduction in energy consumption. In commercial buildings lighting and air conditioning are responsible for larger proportion of final energy consumption. These buildings have great potential to reduce this consumption through balanced daylighting and air conditioning, avoiding waste. To find this balance, the computational simulation programs have been presented as a good alternative to estimate the consumption of an integrated way. This study aimed to evaluate the influence of daylighting in reducing the consumption of electric energy, whereas also, the use of air conditioning for models based on commercial buildings in Maceió. For this evaluation three models of different proportions, with a focus on depth and two sizes of different apertures were simulated in programs EnergyPlus and TropLux. In a first stage illuminances useful generated by computational simulations were evaluated where also the laminated reflective glass was used. In a second stage, the consumptions of daylighting and air conditioning were simulated integrated, considering a system of artificial lighting control. According to the analyzes were observed the illuminances useful are found in higher concentration in models with larger apertures, with lower depth and in points located closer to apertures. In the simulation integrated, the highest percentages of economy vary according to the PJFs, being considerable influence of heat load generated by the system of artificial lighting. Therefore, in the face of the cases studied, natural lighting can contribute significantly to reduce the consumption of electric energy, being important the existence of instruments which indicate guidelines for the use of daylighting in commercial buildings. / A luz natural é uma fonte de energia renovável e abundante. Quando utilizada visando equilibrar a entrada de luz natural e de carga térmica dentro do ambiente traz benefícios como a redução no consumo de energia. Em edificações comerciais a iluminação e o condicionamento de ar são responsáveis pela maior parcela do consumo final de energia. Estas edificações têm grande potencial de reduzir este consumo através da utilização balanceada da iluminação natural e do condicionamento de ar, evitando assim, desperdícios. Para encontrar este equilíbrio, o uso de programas de simulação computacional tem se apresentado como uma boa alternativa para estimar este consumo de forma integrada. Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência da iluminação natural na redução do consumo de energia elétrica, considerando também a utilização do condicionamento de ar para modelos baseados em edifícios comerciais da cidade de Maceió. Para esta avaliação foram simulados no programas TropLux e EnergyPlus três modelos de proporções diferenciadas com enfoque na profundidade e dois tamanhos de aberturas diferentes. Foram avaliadas em uma primeira etapa as iluminâncias úteis geradas pelas simulações computacionais quando da utilização de vidro laminado refletivo. E numa segunda etapa foram simulados os consumos integrados, da iluminação natural e do condicionamento de ar considerando, para isso, um sistema de controle de iluminação artificial. A partir destas análises observou-se que as iluminâncias úteis são encontradas em maior concentração nos modelos com aberturas maiores, com menor profundidade e nos pontos localizados mais próximos a abertura. Na simulação integrada, nota-se que os maiores percentuais de economia variam em função dos PJFs, sendo também considerável a influência da carga térmica gerada pelo sistema de iluminação artificial. Portanto, observa-se que diante dos casos estudados a iluminação natural pode contribuir significativamente na redução do consumo de energia elétrica, sendo importante a existência de instrumentos que apontem diretrizes para a utilização da iluminação natural em edifícios comerciais.

Maceió, the capital of a North-eastern state in Brazil, has abundant sun and sky light during the whole year. Despite this natural resource the electrical lighting system works in full-scale throughout the day in many office buildings. The main objective of this study is to evaluate the performance of the natural light in typical office buildings of the city, in order to suggest and recommend guidelines for future constructions, taking into account the rationalization of artificial lighting use. The study was based on a previous diagnosis of the actual conditions of different office buildings in Maceió, and was developed through computer simulations of standard office buildings. The investigation was divided in three stages: the first was an assessment of the conditions of sun lighting in the office rooms in a typical luminous day of each of the four seasons, considering the buildings four most recurrent directional references. In the second stage, light shelves were added to the openings of the largest rooms in reference to the four directions. Lastly, it was added a high continuous window turned to the side corridor of the building s largest rooms in two directions. The insertion of constructive elements in the last two stages of the simulation aimed at investigating the influence of the performed changes in the improvement of the lighting uniformity in the office rooms. As a result of the first stage of the simulation, it was verified an average of 75% of variation in the illuminance between the nearest and the most distant points from the opening for the largest rooms; the addition of light shelves caused this rate to decrease to an average of 70% in the rooms with the same dimensions and of 65% with the addition of a continuous high window. The addition of the two proposed interventions (light shelves and continuous opening turned to the corridor) caused the variation between points to decrease to 50%. Therefore, the results obtained through computer simulations show that the changes suggested have significantly improved the lighting uniformity of the ambiance. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A cidade de Maceió possui uma quantidade de luz abundante, proveniente do sol e do céu. Por sua vez, os sistemas de iluminação artificial funcionam integralmente ao longo do dia em muitos edifícios de escritórios. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o desempenho da iluminação natural em salas típicas de edifícios de escritórios implantados na cidade, de modo a sugerir diretrizes e recomendações para futuras construções, tendo em vista a racionalização do uso da iluminação artificial. Foi desenvolvida com base em simulações computacionais em salas de escritório padronizadas, a partir de um diagnóstico da situação atual dos edifícios de escritórios localizados em Maceió. Foram realizadas três baterias de simulações: na primeira, obteve-se uma avaliação das condições de iluminação natural das salas de escritórios nos solstícios e equinócios e nas quatro orientações mais recorrentes na cidade em estudo. Na segunda etapa, foram adicionadas prateleiras de luz às aberturas das salas mais profundas nas quatro orientações. Na terceira, foi incluída uma abertura alta contínua voltada para a circulação lateral do edifício nas salas mais profundas e em duas orientações. A inclusão dos elementos construtivos nas duas últimas etapas de simulação teve como objetivo investigar suas influências na melhoria da uniformidade luminosa das salas de escritórios. Como resultado da primeira etapa de simulação, verificou-se uma média de 75% de variação entre as iluminâncias dos pontos mais próximos e mais afastados da abertura nas salas mais profundas; com a inclusão das prateleiras de luz, essa variação diminuiu para, em média, 70% nas salas com as mesmas dimensões e com a inclusão da janela alta contínua para 65%. Se forem adicionadas as duas intervenções propostas nas salas (prateleira de luz + abertura contínua voltada para a circulação lateral), essa variação entre os pontos será de 50%. Então, os resultados obtidos por meio das simulações computacionais mostram que a utilização das intervenções propostas melhorou significativamente a uniformidade luminosa do ambiente. Portanto a utilização destas intervenções pode implicar em projetos mais eficientes em relação ao uso da iluminação natural, e consequentemente uma melhora na eficiência energética da edificação.

Daylighting properly employed provides quality to the building. It must be present in every environment, even indirectly, because it complements the psycho-physiological human needs. The light well is a device that can contribute in certain proportions with the interior lighting of a building. Its application requires a careful design as physical principles of light and different for each location under study. This paper aims to contribute to improving the use of daylighting in architectural projects through understanding of parameters and variables that influence the light well s performance in a residential building in the context of Maceió-AL. This evaluation is looking for quantify the reduction of daylighting, as a function of the light well s depth that reaches the bathroom on each floor; the evaluation includes also the distribution of illuminance in a work plan provided for a different size window, a light well s inverted section, as well as, compared to the same environment without a well; analyzing the influence of the reflectance of internal surfaces of the well and the bathroom in the overall average illuminance of the point under study and verify the contribution of the sky and the sun in the most frequent skies in Maceió, in obtaining the illuminance at the same given point for each month of the year and evaluate the influence of azimuth due to seasonality with the purpose of indicate the most appropriate directionrough the deep well. Simulations were performed to indicate the efficiency of the lighting device only for the ninth floor to the existing window size. By increasing the width of the window, we can reach the minimum illuminance values down to the sixth floor, according to the data generated by Troplux 3.12 software. It is also noted the differentiation of the internal illuminance due to the window s orientation and the significant variation of lighting, when studying the contribution of the sky s and sun s light, for the different standardized types of skies and suitable to climate of Maceió. Finally, Finally we can say that the efficiency of the device is only showed on window installed in the top floor with a vertical distance of 1.5 m and 2m horizontal to the point studied. With a window which has an area 2.5 times larger, the light penetrated three floors until the sixth floor to a vertical distance of 10.4 m and 2m horizontal, and that presented higher expectations. The south had the highest illuminance for the option of the existing window, even when a variation of the specular surfaces of the well. Then, the direction north also had good results, then east and finally west. / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Alagoas / A iluminação natural corretamente empregada proporciona qualidade à edificação. Deve estar presente em todo ambiente, mesmo que indiretamente, por complementar as necessidades psico-fisiológicas do homem. O poço de luz é um dispositivo de projeto que pode contribuir dentro de certas proporções com a iluminação interna de uma construção. Seu emprego requer um desenho minucioso conforme os princípios físicos da luz e diferente para cada localidade em estudo. O presente trabalho tem como objetivo contribuir para a melhoria do uso da iluminação natural no projeto de arquitetura através da compreensão dos parâmetros e variáveis que influenciam no desempenho de um poço de luz em um edifício residencial no contexto de Maceió-AL. A avaliação busca quantificar a redução da iluminação natural, em função da profundidade do poço de luz, que chega ao banheiro de cada pavimento; avaliar a distribuição das iluminâncias no plano de trabalho proporcionada por um tamanho diferente de janela, uma seção invertida do poço de luz e também comparando ao mesmo ambiente sem o poço; analisar a influência da refletância das superfícies internas do poço e do banheiro na iluminância global média do ponto em estudo; verificar a contribuição do céu e a do sol, nos céus mais freqüentes em Maceió, na obtenção das iluminâncias num mesmo ponto dado para todos os meses do ano e avaliar a influência do azimute em função da sazonalidade com o objetivo de indicar a orientação mais adequada para a obtenção da iluminação através do poço de luz. Foram realizadas simulações que, apontam a eficiência do sistema de iluminação apenas para o nono andar da geometria existente. Ao aumentar a largura da janela, podem-se alcançar mínimos valores de iluminância até o sexto andar, de acordo com processamento no programa Troplux 3.12. Constata-se também a diferenciação da iluminância interna em função da orientação da janela e a variação significativa da contribuição da luz do céu e do sol, para os tipos de céu comuns em Maceió. Enfim, para a janela existente, a eficiência do dispositivo foi apenas para o andar mais alto com uma distância vertical de 1,5m e horizontal de 2m até o ponto estudado. Com a janela grande, de área 2,5 vezes maior, a luz penetrou três pavimentos até o sexto andar a uma distancia vertical de 10,4m e horizontal de 2m, apresentando valores esperadamente mais altos. A orientação sul obteve maiores iluminâncias para a opção da janela existente, até quando se variou a especularidade das superfícies do poço. Em seguida, a orientação norte também apresentou bons resultados, posteriormente a leste e por último a oeste.

Light is one of the most important elements for seizure of the architectural space and can be considered the most valuable resource by the architect, responsible for biological effects, psychological and human visual system. You can also reduce the use of artificial lighting systems, contributing to the growing global awareness of the depletion of natural resources of the planet. However, its use in architecture should be made based on criteria in order to optimize its benefits. Thus, the light shelf can be used as a daylighting control element, which reduces the direct incidence of sunlight, can more evenly distribute light within the room. Using computer simulation software TropLux proceeded to the simulation of a basic room with no light shelf and weather data for the city of Maceio. From there, nine other rooms were created with light shelf and each received a different reflectance configuration of 0.9, 0.7 and 0.5, ranging from diffuse, specular and mixed. the values were compared between the standard room and the other as well as between the points of the same depth between the different rooms in order to establish which setting has allowed a better light performance. As a result, we arrived at the conclusion that the use of light shelf to fully diffuse surface, provided a greater uniformity in the distribution of natural lighting within the environment in comparison to the use of mixed or specular surfaces. The light shelves with reflectance of 0.5 in comparison to others, showed better uniformity of illuminance. / A luz é um dos mais importantes elementos para apreensão do espaço arquitetônico e pode ser considerado o recurso mais valioso pelo arquiteto, sendo responsável por efeitos biológicos, psicológicos e visual do homem. Pode ainda reduzir o uso de sistemas artificiais de iluminação, contribuindo com a crescente conscientização mundial do esgotamento de recursos naturais do planeta. Entretanto, seu uso na arquitetura deve ser feito a partir de critérios, de modo a otimizar seus benefícios. Nesse sentido, a prateleira de luz pode ser usada como um elemento de controle da iluminação natural que permite reduzir a incidência de radiação solar direta, podendo distribuir mais uniformemente a luz dentro do ambiente. Utilizando o software de simulação computacional TropLux, procedeu‐se a simulação de uma sala base sem prateleira de luz e com dados climáticos para a cidade de Maceió. A partir daí, foram criadas outras nove salas com prateleira de luz e cada uma delas recebeu uma configuração diferente com refletância de 0,9, 0,7 e 0,5, variando entre difusa, especular e mista. Foram comparados os valores entre a sala padrão e as demais, bem como entre os pontos de mesma profundidade entre as diferentes salas a fim de estabelecer qual configuração permitiu um melhor desempenho luminoso. Como resultados, chegou‐se à conclusão que a utilização da prateleira de luz com superfície totalmente difusa, proporcionou uma maior uniformidade na distribuição da iluminação natural no interior do ambiente em comparação à utilização de superfícies especulares ou mistas. As prateleiras de luz com refletância de 0,5 em comparação as demais, foram as que melhor distribuíram e uniformizaram a luz natural.