Made available in DSpace on 2015-04-01T11:58:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 7033084 bytes, checksum: 063f29a23a1345b73488effdfec70d94 (MD5) Previous issue date: 2013-10-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Due to the densification of urban centers and the verticalization, the urban grid has been modified to the point of significantly affecting the availability of daylight in buildings. Under this view, the scope of this paper discusses the influence of variables around and of the building on the illuminance and glare of its indoor environments. From a case study in Manaíra, a district in the city of João Pessoa PB, the aspects which were evaluated as independent variables were: the degree of obstruction of the surroundings, the properties of the external vertical surfaces - reflectance and solar protection elements, the height of the floor and orientation. The dependent variables related to daylighting in indoor environments were: the illuminance distribution, the percentage of the illuminated area inserted into the useful range of illuminance and the occurrence of glare. Through computer simulation, by using the Daysim software, the use of dynamic metric allowed the extraction of data of the Useful Daylight Illuminance (UDI 300-3000lux), besides values in temporal and spatial scale in the period of a year corresponding to the weather file of the city mentioned. In addition, the ratios of Daylight Glare Probability (DGP) were found through the Evalglare program. It was possible, by the use of graphic and statistical methods, to find differences between the 120 models of indoor environments inserted in three different urban settings and to compare the research variables which showed the strongest influence. It was noticed that the sun protection devices in facades contributed most significantly to the useful frequency range of illuminance compared to scenarios without shading, being it paramount to the increase of lighting levels and the reduction of visual discomfort. Additionally, it was noticed that the most clogged pavements, like the ground, were the most uniform. However, there was a level of illuminance below the range of sufficiency (UDI <3000lux). Regarding the variables of the building, the facades which are oriented Northwest and Northeast have better performance, featuring environments with minor variations of illuminance, satisfactory percentage of illuminated area above 75% of UDI, as well as larger bands of unnoticeable glare. Differently, the Southwest facade recorded the worst results in respect of lighting levels and the Southeast facade is the most prone to the increase of glare probability, especially in embedded environments of scenarios with maximum reflection of the facades and in situations without interference from the surroundings and with the contribution of direct light. / Com o adensamento dos centros urbanos e a verticalização, a malha urbana vem sendo modificada a ponto de afetar significativamente a disponibilidade da luz natural nas edificações. Sob esta ótica, o escopo do presente trabalho aborda a influência das variáveis de entorno e do edifício sobre as iluminâncias e ofuscamento nos ambientes internos. A partir de um estudo de caso no Bairro de Manaíra na cidade de João Pessoa-PB, foram avaliadas como variáveis independentes: o grau de obstrução do entorno, as propriedades das superfícies verticais externas refletância e elementos de proteção solar, a altura do pavimento e a orientação. As variáveis dependentes, relacionadas com a iluminação natural nos ambientes internos, foram: a distribuição das iluminâncias, o percentual de área iluminada inseridas na faixa útil de iluminâncias e a ocorrência de ofuscamento. Por meio de simulação computacional, utilizando o software Daysim, o uso da métrica dinâmica permitiu extrair dados de iluminâncias natural útil (INU 300-3000lux), além de valores em escala temporal e espacial no período de um ano correspondente ao arquivo climático da cidade já mencionada. Em complemento, foram encontrados os índices da probabilidade de ofuscamento da luz natural (POLN) através do aplicativo Evalglare. Com métodos gráfico e estatístico, foi possível verificar diferenças entre os 120 modelos de ambientes internos inserido em três cenários urbanos distintos e comparar as variáveis de pesquisa que apresentaram maior influência. Percebeu-se que os dispositivos de proteção solar nas fachadas contribuíram mais significativamente para frequência das iluminâncias na faixa útil quando comparadas com os cenários sem sombreamento, sendo primordial para aumento dos níveis de iluminação e redução dos desconfortos visuais. Adicionalmente, notou-se que os pavimentos mais obstruídos, a exemplo do Térreo, foram os mais uniformes, porém com iluminâncias abaixo da faixa suficiente (INU <300lux). Quanto às variáveis do edifício, as fachadas orientadas para Noroeste e Nordeste apresentaram melhor desempenho, apresentando ambientes com menores variações das iluminâncias, percentuais satisfatórios de área iluminada acima de 75% de INU bem como maiores faixas de ofuscamento imperceptível. Diferentemente, a fachada Sudoeste registrou o pior resultado em relação aos níveis de iluminação e a Sudeste a mais propensa ao aumento da probabilidade de ofuscamento, sobretudo nos ambientes inseridos nos cenários com reflexão máxima das fachadas e em situações sem interferência do entorno, com a contribuição da luz direta.

Este trabalho tem como objetivo analisar estratégias de iluminação natural utilizadas nos estágios iniciais do projeto de arquitetura capazes de aumentar a qualidade da iluminação e a conservação de energia nos edifícios escolares. Essas estratégias têm sido aplicadas com sucesso em edifícios escolares em vários países, melhorando o desempenho e o bem-estar dos estudantes e conservando energia. Entre essas estratégias, o autor selecionou um dispositivo zenital para iluminação natural com seleção angular e difusores opacos, realizou um ensaio experimental em um modelo físico reduzido de uma sala de aula padrão, sob condições de céu real e analisou comparativamente os resultados. O estudo mostrou que a adoção de uma metodologia para utilizar estratégias como a analisada neste trabalho pode conseguir um adequado controle da radiação solar para evitar a incidência direta da luz do Sol, evitar o ofuscamento e o aquecimento excessivo de ambientes de salas de aula em climas quentes e, ao mesmo tempo, aproveitar a iluminação natural, tanto difusa quanto direta refletida, para obter maior conforto visual e economizar energia. / This work aims to analyse daylighting strategies applied in early stages of architectural design as to improve lighting quality and energy savings in school buildings. Similar strategies have already been successfully applied in many countries around the world, enhancing student?s performance and well being while helping to save energy. Among the strategies studied, the author describes an experiment under real sky conditions using a physical scale model of a standard classroom equipped with a roof monitor combined with an overhang and interior vertical diffusing baffles as a way to check its influence in interior lighting conditions. The experiment has shown that the use of daylighting strategies can promote an adequate control of solar radiation, avoiding direct sunlight penetration inside the classrooms, limiting glare problems and excessive heat of hot climates. At the same time, such strategies optimise both direct and defuse use of daylight to improve visual comfort and energy savings.

Este trabalho tem como objetivo analisar estratégias de iluminação natural utilizadas nos estágios iniciais do projeto de arquitetura capazes de aumentar a qualidade da iluminação e a conservação de energia nos edifícios escolares. Essas estratégias têm sido aplicadas com sucesso em edifícios escolares em vários países, melhorando o desempenho e o bem-estar dos estudantes e conservando energia. Entre essas estratégias, o autor selecionou um dispositivo zenital para iluminação natural com seleção angular e difusores opacos, realizou um ensaio experimental em um modelo físico reduzido de uma sala de aula padrão, sob condições de céu real e analisou comparativamente os resultados. O estudo mostrou que a adoção de uma metodologia para utilizar estratégias como a analisada neste trabalho pode conseguir um adequado controle da radiação solar para evitar a incidência direta da luz do Sol, evitar o ofuscamento e o aquecimento excessivo de ambientes de salas de aula em climas quentes e, ao mesmo tempo, aproveitar a iluminação natural, tanto difusa quanto direta refletida, para obter maior conforto visual e economizar energia. / This work aims to analyse daylighting strategies applied in early stages of architectural design as to improve lighting quality and energy savings in school buildings. Similar strategies have already been successfully applied in many countries around the world, enhancing student?s performance and well being while helping to save energy. Among the strategies studied, the author describes an experiment under real sky conditions using a physical scale model of a standard classroom equipped with a roof monitor combined with an overhang and interior vertical diffusing baffles as a way to check its influence in interior lighting conditions. The experiment has shown that the use of daylighting strategies can promote an adequate control of solar radiation, avoiding direct sunlight penetration inside the classrooms, limiting glare problems and excessive heat of hot climates. At the same time, such strategies optimise both direct and defuse use of daylight to improve visual comfort and energy savings.

Para atenuar o impacto visual, que acomete o motorista ao ingressar em túneis rodoviários durante o período diurno, utiliza-se a luz artificial, com alto nível inicial e gradual diminuição para o interior do túnel. Tal solução apresenta dois inconvenientes imediatos, relacionados ao consumo de energia e à segurança. Devido à radiação solar direta, as imediações da entrada do túnel tornam-se fontes de ofuscamento de elevada intensidade e a iluminação deve estar dimensionada para permitir, ao motorista que se aproxima da entrada do túnel, a visualização de seu interior, implicando em elevado consumo de energia para uma tarefa com pouco requisito visual. Quanto à segurança, na hipótese de falta de energia aumenta-se a probabilidade de acidentes, pois o reflexo do motorista pode ser frear. As soluções arquitetônicas, objeto da pesquisa, correspondem a um Sistema para Adaptação Visual (SAV), implantado no trecho de rodovia aberta anterior à entrada do túnel, que, por um lado, atua nos elementos causadores do problema e, por outro, fornece a iluminação necessária no interior do túnel através das fontes de luz natural (Sol e céu). Para sua concepção, são propostas cinco estratégias. O desempenho do SAV, assim constituído, foi testado em uma aplicação prática nos túneis do trecho Oeste do Rodoanel Mário Covas, sem apresentar os inconvenientes identificados na solução convencional (iluminação artificial). A segurança no ponto crítico ficou garantida por característica intrínseca do sistema. Além de reduzir o consumo, a energia para o período noturno pôde ser gerada pelo próprio SAV, se incorporados módulos fotovoltaicos, e a sazonalidade característica da luz natural é acompanhada pelo sistema, favorecendo o conforto visual por diminuir a faixa em que ocorre o processo de adaptação visual. / The usual adopted solution to defuse the drivers visual impact at the highway tunnel entrance during the daytime, has been the use of electric lighting, with high initial level and gradual reduction towards the internal side of the tunnel. This brings two immediate problems, concerning energy consumption and security. Direct sunlight causes high intensity glare sources around the tunnel entrance, and the lighting level should be enough to allow the interior visibility, when the driver approaches the tunnel, entailing high energy consumption to a low accurate task. Security-wise, in case of power supply failure, collisions possibility increases, due to the drivers instinctive reaction to brake suddenly. Architectural solutions, this research object, are related to a Visual Adaptation System (VAS) positioned on the open road before the tunnel entrance, which, on the one hand, acts into the problem causes, and, on the other, provides the necessary lighting inside the tunnel by natural light sources (Sun and sky). Five strategies are proposed designing the VAS. A practical application on Metropolitan Area Ring Road Mario Covas West segment tunnels checked the so-built VAS performance, not presenting the identified deficiencies in the conventional solution (artificial lighting). The intrinsic system feature assured the critical point security. Besides the consumption reduction, the energy supply for nighttime could be generated by the VAS, if photovoltaic modules are added, and the natural light seasonal feature is followed by the system, favoring the visual comfort by decreasing the visual adaptation process range.

Para atenuar o impacto visual, que acomete o motorista ao ingressar em túneis rodoviários durante o período diurno, utiliza-se a luz artificial, com alto nível inicial e gradual diminuição para o interior do túnel. Tal solução apresenta dois inconvenientes imediatos, relacionados ao consumo de energia e à segurança. Devido à radiação solar direta, as imediações da entrada do túnel tornam-se fontes de ofuscamento de elevada intensidade e a iluminação deve estar dimensionada para permitir, ao motorista que se aproxima da entrada do túnel, a visualização de seu interior, implicando em elevado consumo de energia para uma tarefa com pouco requisito visual. Quanto à segurança, na hipótese de falta de energia aumenta-se a probabilidade de acidentes, pois o reflexo do motorista pode ser frear. As soluções arquitetônicas, objeto da pesquisa, correspondem a um Sistema para Adaptação Visual (SAV), implantado no trecho de rodovia aberta anterior à entrada do túnel, que, por um lado, atua nos elementos causadores do problema e, por outro, fornece a iluminação necessária no interior do túnel através das fontes de luz natural (Sol e céu). Para sua concepção, são propostas cinco estratégias. O desempenho do SAV, assim constituído, foi testado em uma aplicação prática nos túneis do trecho Oeste do Rodoanel Mário Covas, sem apresentar os inconvenientes identificados na solução convencional (iluminação artificial). A segurança no ponto crítico ficou garantida por característica intrínseca do sistema. Além de reduzir o consumo, a energia para o período noturno pôde ser gerada pelo próprio SAV, se incorporados módulos fotovoltaicos, e a sazonalidade característica da luz natural é acompanhada pelo sistema, favorecendo o conforto visual por diminuir a faixa em que ocorre o processo de adaptação visual. / The usual adopted solution to defuse the drivers visual impact at the highway tunnel entrance during the daytime, has been the use of electric lighting, with high initial level and gradual reduction towards the internal side of the tunnel. This brings two immediate problems, concerning energy consumption and security. Direct sunlight causes high intensity glare sources around the tunnel entrance, and the lighting level should be enough to allow the interior visibility, when the driver approaches the tunnel, entailing high energy consumption to a low accurate task. Security-wise, in case of power supply failure, collisions possibility increases, due to the drivers instinctive reaction to brake suddenly. Architectural solutions, this research object, are related to a Visual Adaptation System (VAS) positioned on the open road before the tunnel entrance, which, on the one hand, acts into the problem causes, and, on the other, provides the necessary lighting inside the tunnel by natural light sources (Sun and sky). Five strategies are proposed designing the VAS. A practical application on Metropolitan Area Ring Road Mario Covas West segment tunnels checked the so-built VAS performance, not presenting the identified deficiencies in the conventional solution (artificial lighting). The intrinsic system feature assured the critical point security. Besides the consumption reduction, the energy supply for nighttime could be generated by the VAS, if photovoltaic modules are added, and the natural light seasonal feature is followed by the system, favoring the visual comfort by decreasing the visual adaptation process range.