A humid subtropical climate is characterized by a predominant partly cloudy sky, which increases the intensity of solar radiation, and makes shade an essential requeriment. Thus, the indoor daylighting environment may depend more on reflected light than on direct light. Planning the shape of the surfaces is an important means of making full use of the reflected sunlight. In this regard, shading devices can be designed that just obstruct the view of the sky enough to provide shade, by reflecting the sunlight for the environment, and reducing this loss. The aim of this doctoral research is to study the performance of shading devices in classrooms with regard to their luminous power when capturing reflected sunlight in Maceió, so as to determine the potential use of sunlight in these elements. Three variables of these devices were defined for this: the number of pieces, specularity and reflectance of the surfaces devices. The resulting models from the combination of these variables were analyzed to calculate the reflected sunlight efficiency, rate employed in this research. The software used for the computational simulations of these models was TropLux. Statistical analyses were conducted to determine which variables had the greatest impact on the reflected sunlight efficiency and to relate the rate to the daylighting performance through indicators of availability, distribution and the maintenance of illuminance inside the environment: these included the annual average illuminance and uniformity rate, and spatial daylight autonomy. The results showed that the reflectance of the devices is the variable that has the most positive influence on the reflected sunlight efficiency, and is able to increase the rate by up to 142%. The annual average illuminance and the spatial daylight autonomy were positively related to the efficiency and the defined parameterization also led to an increase of their values. With regard to the distribution of illuminances, the variations of the analyzed parameters resulted in a reduction of the uniformity rate in most of the cases studied. The increase in specularity and specular reflectance in the models facing east reduced the rate by up to 34% and 41%, respectively. Increasing the number of components in the system devices installed in lateral openings, only provides a valid solution for the increase of the illumination when these elements have a high reflectance, especially specular. This represents a more efficient strategy in the case of the north facade. Among the analyzed models, in the systems with the largest number of components, and where the surface finishing process provides specular reflection, there is a greater use of sunlight in the reflected form. The use of light colors, such as white, beige and yellow, also benefit the use of sunlight, especially if they are used in materials with specular reflection. In contrast, the high reflectances resulted in a reduction of the uniformity of illumination in the environment. From the results of the studies carried out into reflected sunlight efficiency, it can be stated that it is possible to increase the use of sunlight through the variation of certain shading devices and, hence, to bring benefits by making daylighting available in the environment. / O clima quente e úmido caracteriza-se pelo predomínio do céu parcialmente nublado, o que torna intensa a radiação solar, impondo a necessidade de sombreamento. Assim, a iluminação natural no interior do ambiente pode depender mais da luz refletida do que da luz natural direta. Planejar a forma das superfícies é um importante recurso para o aproveitamento da luz solar refletida. Neste sentido, dispositivos de sombreamento podem ser projetados para obstruir a visão do céu apenas o necessário para o sombreamento, refletindo a luz solar para o ambiente e minimizando essa perda. O objetivo geral desta pesquisa de doutorado é estudar o desempenho de dispositivos de sombreamento em salas de aula com relação à eficiência luminosa na captação da luz solar refletida, em Maceió, a fim de que seja identificado o potencial de aproveitamento da luz solar desses elementos. Para isso foram definidas três variáveis desses dispositivos: número de peças, especularidade e refletância das superfícies dos brises. Os modelos resultantes da combinação dessas variáveis foram analisados quanto à eficiência da luz solar refletida, índice proposto nesta pesquisa. O programa utilizado para as simulações computacionais desses modelos foi o TropLux. Análises estatísticas foram desenvolvidas a fim de identificar as variáveis de maior impacto para a eficiência da luz solar refletida e relacionar o índice ao desempenho da iluminação, através de indicadores de disponibilidade, distribuição e manutenção da iluminância no ambiente: iluminância média anual, uniformidade média anual e autonomia de luz natural espacial. Os resultados mostraram que a refletância dos dispositivos é a variável que mais influencia positivamente a eficiência da luz solar refletida, chegando a incrementar em até 142% o índice. A iluminância média anual e a autonomia de luz natural espacial foram relacionados positivamente à eficiência e a parametrização definida também contribuiu para a ampliação dos seus valores. Quanto à distribuição de iluminâncias, a variação dos parâmetros analisados resultou em redução do índice de uniformidade, na maioria dos casos estudados. O aumento da especularidade e da refletância especular em modelos voltados para Leste reduziram o índice em 34% e 41%, respectivamente. Aumentar o número de peças em sistemas de dispositivos inseridos em aberturas laterais apenas corresponde a uma solução válida para o incremento da iluminação quando tais elementos possuem alta refletância, sobretudo especular. Tal medida representa uma estratégia mais eficiente no caso da fachada Norte. Entre os modelos analisados, os sistemas com maior número de peças, cujo acabamento das superfícies proporciona reflexão especular, são capazes de promover maior aproveitamento da luz solar na forma refletida. O uso de cores claras, como branco, creme e amarelo, também favorece o aproveitamento da luz solar, sobretudo se forem empregadas em materiais com reflexão especular. Por outro lado, altas refletâncias resultaram em redução da uniformidade da iluminação no ambiente. A partir dos resultados dos estudos de eficiência da luz solar refletida desenvolvidos, pode-se afirmar que é possível ampliar o aproveitamento da luz solar através da variação de determinadas características de dispositivos de sombreamento e, consequentemente, trazer benefícios para a disponibilidade de iluminação no ambiente.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/3522 |
| Date | 12 July 2018 |
| Creators | Carvalho, Marlise Lila Silva |
| Contributors | Cabús, Ricardo Carvalho, http://lattes.cnpq.br/1150075301427239, Pedrini, Aldomar, http://lattes.cnpq.br/9012296636400514, Scarazzato, Paulo Sérgio, http://lattes.cnpq.br/2016980574229654, Barbirato, Gianna Melo, http://lattes.cnpq.br/2098110972201233, Bittencourt, Leonardo Salazar, http://lattes.cnpq.br/8764685045584103 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/3522/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/3522/1/Efici%C3%AAncia+da+luz+solar+refletida+e+desempenho+de+dispositivos+de+sombreamento%3A+estudo+para+salas+de+aula+na+cidade+de+Macei%C3%B3.pdf |
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