Current designs of high performance buildings utilize hourly building energy simulations of complex, interacting systems. Such simulations need to quantify the benefits of numerous features including: thermal mass, HVAC systems and, in some cases, special features such as active and passive solar systems, photovoltaic systems, and lighting and daylighting systems. Unfortunately, many high performance buildings today do not perform the way they were simulated. One potential reason for this discrepancy is that designers using the simulation programs do not understand the analysis methods that the programs are based on and therefore they may have unreasonable expectations about the system performance or use. The purpose of this study is to trace the origins of a variety of simulation programs and the analysis methods used in the programs to analyze high performance buildings in the United States. Such an analysis is important to better understand the capabilities of the simulation programs so they can be used more accurately to simulate the performance of an intended design. The goal of this study is to help explain the origins of the analysis methods used in whole-building energy simulation, solar system analysis simulation or design, and lighting and daylighting analysis simulation programs. A comprehensive history diagram or genealogy chart, which resolves discrepancies between the diagrams of previous studies, has been provided to support the explanations for the above mentioned simulation programs.

The use of daylight brings many advantages, as a better quality lighting, psychophysiological benefits and the outside view. In addition, it minimizes the use of artificial lighting and it contributes to the recent interest in energy efficiency. But, despite the daylight s availability existing in Brazil, especially in its Northeast, and despite the great number of daylighting simulation tools, the concern with its optimization hardly takes part on the inicial design of buidings. This thesis is embedded within this context and it aims to analyze and compare the lighting performance between classrooms, trying to support daylighting in these environments. With the TropLux, the simulation of a standard classroom in the city of Aracaju, state of Sergipe, designated Geometry 1, the simulation of some changes in its characteristics, designated Geometries 2 and 3, and the simulation of new geometries with daylighting systems, designated Geometries 4 and 5, were proceeded. In both cases, the CIE Sky types 1 (overcast), 10 (partly cloudy) and 14 (clear) were considered. To analyze the lighting performance of these geometries, it was created isocurves graphics with percentages of illuminances inside the interval 300 lx < E < 2000 lx. From these isocurves graphics, different behaviours of the geometries under the Sky types analyzed were observed. To compare its performances, the average of illuminance s average, the average of the illuminance s percentages inside the interval above and the maximum and minimum values of the illuminance s average were calculated. These values evidence that isolated interventions in the standard classroom (Geometry 1), like increasing the ceiling reflectance (Geometry 2) or adopting a dropped ceiling plan (Geometry 3), does not contribute with the lighting performance s improvement in the illuminance`s interval considered. Nevertheless, they evidence na evolution in the lighting performance of Geometry 5 in relation to the standard classroom (Geometry 1). / O uso da luz natural traz diversas vantagens, dentre as quais destacam-se uma melhor qualidade da iluminação, benefícios psicofisiológicos e o contato com o meio exterior. Além disso, reduz o uso dos sistemas de iluminação artificial, contribuindo com o recente interesse pela eficiência energética. Mas, apesar da disponibilidade de luz natural existente no Brasil, especialmente na sua região Nordeste, e da existência de ferramentas de simulação computacional da luz natural, a preocupação com a sua otimização dificilmente faz parte da fase inicial de projeto das edificações. É dentro desse contexto que o presente trabalho está inserido, com o objetivo de analisar e comparar o desempenho luminoso entre salas de aula, tentando favorecer o uso da luz natural nesses ambientes. Utilizando-se o TropLux, procedeu-se à simulação de uma sala de aula padrão da cidade de Aracaju, no estado de Sergipe, designada Geometria 1, e de duas salas com alterações de algumas de suas características, designadas Geometrias 2 e 3, além de duas novas geometrias contendo elementos de controle e redirecionamento da luz natural, designadas Geometrias 4 e 5. Em ambos os casos foram considerados os céus CIE 1 (encoberto), 10 (parcialmente encoberto) e 14 (claro). Para a análise do desempenho luminoso das geometrias foram gerados gráficos de isocurvas contendo os percentuais de iluminâncias dentro do intervalo 300 lx < E < 2000 lx. A partir deles, observou-se os diferentes comportamentos das geometrias sob os tipos de céu analisados. Para a comparação entre os seus desempenhos, foram calculadas a média das iluminâncias médias, a média dos percentuais de iluminâncias dentro do intervalo proposto e os valores máximo e mínimo das iluminâncias médias. Tais valores demonstram que intervenções isoladas na sala de aula em estudo (Geometria 1), como o aumento da refletância do teto (Geometria 2) ou a inclusão de um teto rebaixado plano (Geometria 3), não trazem melhorias em relação ao seu desempenho luminoso dentro do intervalo de iluminâncias considerado. Apesar disso, sugerem uma evolução no desempenho luminoso da Geometria 5 em relação à sala de aula em estudo (Geometria 1).

Made available in DSpace on 2015-04-01T11:58:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7267685 bytes, checksum: 7941e0f129dcfe23dee81204cbbd6304 (MD5) Previous issue date: 2012-06-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The built environment must be adapted to the climate in which it is inserted to minimize the environmental impact caused by the unbridled consumption of natural resources. The development of new technologies capable of assessing natural lighting can assist in project directed to the use of energy efficient lighting in architecture. Grounded in the literature review related to these new technologies, this study aimed to analyze the potential use of natural light in the classrooms of municipal schools in the city of João Pessoa. The sample represents a number of schools constructed under the standard design adopted in recent managements of the City of João Pessoa, and still in use. The methodology consisted in situ measurements and computer simulations did using the software Daysim. The results showed that there is great potential for use of daylighting, however, there is a need to implement actions to control glare. The existence of 10 schools constructed under the same project in different sites, allowed us to analyze the degree of influence surrounding the availability of natural light into the classrooms. / O ambiente construído deve adequar-se ao clima em que está inserido para minimizar o impacto ambiental causado pelo consumo desenfreado dos recursos naturais. O desenvolvimento de novas tecnologias capazes de avaliar a iluminação natural pode auxiliar no projeto direcionado ao uso energeticamente eficiente da iluminação na arquitetura. Alicerçada na revisão bibliográfica referente a essas novas tecnologias, essa pesquisa teve como objetivo analisar o potencial de aproveitamento da luz natural em salas de aula da rede municipal de ensino, na cidade de João Pessoa. A amostra selecionada representa um conjunto de escolas construídas segundo o projeto padrão adotado nas últimas gestões da Prefeitura Municipal de João Pessoa, e que ainda se encontra em uso. A metodologia adotada consistiu em medições in loco e simulações computacionais feitas com a utilização do software Daysim. Os resultados obtidos permitiram concluir que há grande potencial de aproveitamento da iluminação natural, contudo, verifica-se a necessidade de implementar ações de controle da luminosidade excessiva. A existência de 10 escolas construídas, sob o mesmo projeto, em sítios diferenciados, permitiu ainda analisar o grau de influência do entorno na disponibilidade de luz natural dentro das salas de aula.

This thesis deals with the illuminance space through light guide. It describes it's basic principles, technical features and ways of differentiation between the technologies. The thesis also includes latest methods for evaluation of illumination of space supported by various computer simulations.