Reabilitação ambiental de edifício público moderno o caso do Palácio Itamaraty

Universidade de Brasília

Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

Programa de Pesquisa e Pós-graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

REABILITAÇÃO AMBIENTAL DE EDIFÍCIO PÚBLICO MODERNO: O CASO DO PALÁCIO ITAMARATY

JOSÉ CARLOS SOARES GRILLO

Brasília, DF Dezembro de 2005

ii

Universidade de Brasília Faculdade de Arquitetura e Urbanismo

Programa de Pesquisa e Pós-graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo


JOSÉ CARLOS SOARES GRILLO

ORIENTADORA:

PROF. DRA. CLÁUDIA NAVES DAVID AMORIM

Dissertação apresentada ao Programa de Pós Graduação em

Arquitetura e Urbanismo da Faculdade de Arquitetura e

Urbanismo da Universidade de Brasília, como parte dos

Requisitos para obtenção do título de Mestre em Arquitetura

e Urbanismo. Brasília, DF Dezembro de 2005

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TERMO DE APROVAÇÃO


Dissertação aprovada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre pelo Curso de Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília Candidato: José Carlos Soares Grillo

Orientadora: ___________________________________ Profa. Dra. Cláudia Naves David Amorim Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, UnB Comissão Examinadora ___________________________________ : Prof. Dr. Otto Toledo Ribas Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, UnB _____________________________________ Profa. Dra. Roberta Vieira Gonçalves de Souza Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, UFMG Brasília, DF Dezembro de 2005

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À Inês pela ajuda nas diversas etapas

v

AGRADECIMENTOS

À Profª Cláudia Amorim, pela firme dedicação.

Á amiga Juliana Garrocho, pelo apoio constante.

Ao Grego, pela amizade e colaboração.

Ao Junior e o João, da Secretaria da PPG-FAU.

Ao Embaixador Almir Barbuda, pela confiança.

Ao Ministro Paulo César de Camargo, pelo apoio.

Aos colegas Antônio Aníbal e Patrício Porto, pela cooperação.

vi

SUMÁRIO Lista de Figuras ix Lista de Tabelas x Siglas e Abreviaturas ix

INTRODUÇÃO 1

1ª PARTE – Conforto ambiental e eficiência energética, luz natural e arquitetura, Arquitetura moderna e preservação.

Capítulo 1 –Conforto ambiental 1.1 Conforto Térmico 8

1.2 Conforto luminoso 11

1.2.1 Principais grandezas fotométricas relativas à iluminação 12

1.3 Eficiência energética 13

1.3.1 Consumo de energia no Brasil 13

1.3.2 Ações em andamento com apoio do Governo Federal 14

1.3.3 Legislação brasileira sobre o uso e conservação de energia 15

1.3.4 Normalização brasileira em conforto ambienta 15

Capítulo 2 – Luz natural e arquitetura 2.1 Projeto de luz natural e projeto arquitetônico 18

2.1.1 Condições de céu e luz natural 19

2.2 Características do clima e céu em Brasília 21

2.2.1 Disponibilidade da luz natural 23

2.3 Comportamento térmico dos edifícios 24

2.4 Estratégias para a luz natural 25

2.4.1 Funções das janelas 25

2.4.2 Estratégias para o projeto das aberturas 25

2.4.2.1 Estratégia para luz do céu 26

2.4.2.2 Estratégia para céu nublado 26

2.4.2.3 Estratégia para céu claro 26

2.4.2.4 Estratégia para luz solar direta 27

3.4.3 Acabamentos e mobiliário 27

2.5 Sistemas para a Luz Natural 27

2.5.1 Sistemas para Luz Natural, propostos para ambientes de escritórios 32

2.5.1.1 Vidros refletivos e películas de superfície para proteção solar 32

vii

2.5.1.1.1 Vidros refletivos 33

2.5.1.1.2 Película de proteção solar 34

2.5.1.1.2 Persianas para condução de luz 35

2.5.1.3 Prateleiras de luz 36

Capítulo 3 - Arquitetura moderna e preservação 3.1 O Plano Piloto de Brasília 38

3.2 A Esplanada dos Ministérios 38

3.3 Preservação 392

3.3.1 DOCOMOMO 39

3.3.2 Declarações e Tratados Internacionais 40

3.3.3 Retrofit e reabilitação ambiental de edifícios 41

3.4 Estudo de caso: O Palácio Itamaraty 42

2ª PARTE: Estudo de caso -aspectos do conforto ambiental com otimização da luz natural no Palácio Itamaraty, proposta de intervenção, avaliação das propostas e conclusões.

Capítulo 4 - Estudo de caso: Palácio Itamaraty, aspectos do conforto ambiental 4.1 Caracterização do edifício 46

4.2 Metodologia 49

4.2.1 Análise do edifício 49

4.2.2 Seleção de ambiente representativo 50

4.2.3 Identificação dos problemas ambientais do edifício 52

4.3 Propostas para melhoria dos problemas identificados 55

4.3.1 Características dos sistemas 55

4.3.2 Configuração dos sistemas 56

4.4 Avaliação das configurações propostas 57

4.4.1 Condições luminosas 58

4.4.1.1 Configuração 1 58

4.4.1.1.1 Variáveis ambientais internas 59



4.4.1.3. Configuração 3 62

viii






4.4.1.5.1.1 Condições térmicas dos ambientes 68


4.4.6.1 Variáveis ambientais internas 72

4.4.6.1.2 Variáveis ambientais internas com iluminação artificial acesa 73

4.5 Avaliação do usuário 74

Capítulo 5 - Conclusões 76

Referências Bibliográficas 82

Anexo I – Avaliação do usuário 88

Anexo II – Medições das condições ambientais do edifício 100

ix

LISTA DE FIGURAS

Capítulo 1

Figura 1 Escala índice PMV 10

Figura 2 Relação PMV e PPD 11

Capítulo 2 Figura 3 Fontes de luz natural que alcançam o edifício 19

Figura 4 Dados de radiação solar em um plano horizontal para Brasília 23

Figura 5 Transmissão de radiação solar dos vidros 32

Figura 6 Reflexão nos vidros incolor, refletivos e películas 35

Figura 7 Radiação incidente sobre um sistema de persianas 36

Figura 8 Prateleira de luz – esquema 37

Capítulo 4 Figura 9 Imagem Palácio Itamaraty 46

Figura 10 Palácio Itamaraty 47

Figura 11 Sala de trabalho 47

Figura 12 Elemento de proteção solar 50

Figura 13 Planta do segundo pavimento 51

Figura 14 Corte esquemático Palácio e entorno 51

Figura 15 Planta baixa sala de referência 52

Figura 16 Sala de referência com persianas fechadas 53

Figura 17 Sala de referência com persianas recolhidas 53

Figura 18 Prateleira de luz 58

Figura 19 Prateleira de luz 58

Figura 20 Persiana para condução de luz 60

Figura 21 Detalhe persiana para condução de luz 60

Figura 22 Prateleira de luz e Persiana para condução de luz 62

Figura 23 Prateleira de luz e Persiana para condução de luz 62

Figura 24 Película de proteção solar 64

Figura 25 Aplicação de Película de proteção solar 64

Figura 26 Prateleira de luz e Persiana e película 66

Figura 27 Vista externa após aplicação da película 66

Figura 28 Termômetro de Globo na sala de referência 68

Figura 29 Termômetro de Globo e medidor de umidade relativa do ar 68

Figura 30 Detalhe prateleira, Persiana com lamelas invertidas e película 70

x

Figura 31 Prateleira, Persiana e película para proteção solar 71

Figura 32 Vista externa do edifício após a instalação dos sistemas 71



xi

LISTA DE TABELAS

Capítulo 1 Tabela 1 Contrastes máximos no campo visual 12

Capítulo 2 Tabela 2 Classificação dos sistemas para a luz natural 1/2 30

Tabela 3 Classificação dos sistemas para a luz natural 2/2 31

Tabela 4 Transmissão nos vidros 34

Capítulo 4 Tabela 5 Consumo energético no palácio 48

Tabela 6 Variáveis ambientais sala representativa 54

Tabela 7 Avaliação de desempenho Configuração 1 59





Tabela 12 Avaliação de desempenho térmico da Configuração 5 69


Tabela 14 Variáveis ambientais com iluminação artificial parcial 73

xii

SIGLAS E ABREVIATURAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ACR- Ano Climático de Referência

ASHRAE- American Society of Heating, Refrigerating and Conditioning Engineers

CLD- Coeficiente de Luz Diurna

DLN- Disponibilidade de Luz Natural

IEA- International Energy Agency

IESNA- Iluminating Engineering Society of North America

INMET- Instituto nacional de Meterologia

ISO- International Organization for Standardization

NBR- Norma Brasileira

PMV- Predicted Mean Vote

PPD- Predicted Percentage of Dissatisfied

PROCEL- Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

xiii

RESUMO Este trabalho estuda as possíveis soluções existentes para reabilitação de edifício público

moderno, otimizando a iluminação natural, com utilização de conceitos e tecnologias

inovadoras São estudados os fatores que interferem nas condições de conforto térmico e

luminoso dos edifícios e analisados os componentes que controlam o ingresso da luz natural

nos ambientes, otimizando sua aplicação.

O trabalho foi desenvolvido por meio da implantação e avaliação de componentes disponíveis

no mercado nacional, que se apresentaram potencialmente viáveis para aplicação no objeto de

estudo, o Palácio Itamaraty, em Brasília, tendo como objetivo a busca do conforto ambiental e

eficiência energética da edificação, garantindo a preservação das características originais da

arquitetura do edifício.

A metodologia do estudo inclui medições “in loco” dos níveis de iluminâncias internas e

externas, de temperatura e umidade do ar em salas idênticas, representativas do edifício.

Numa das salas, são incorporadas tecnologias inovadoras, e na outra são mantidas as

condições originais, para comparação dos resultados.

Os dados comparativos obtidos, demonstram o potencial de melhoria do conforto ambiental,

luminoso e térmico, bem como a economia energética, decorrente da redução da carga dos

sistemas de iluminação e refrigeração, que essas inovações podem proporcionar.

xiv

ABSTRACT The present research studies the possible solutions to the rehabilitation of modern public

buildings. With the use of innovative concepts and technologies, the main goal was to

optimize the use of daylight, by analyzing factors that affect thermal and luminous comfort in

the buildings, as well as devices that control the amount of daylight entering the spaces.

The study was developed with the use and evaluation of devices available in the national

market that seemed potentially viable to be used in the object of study, the Itamaraty Palace

in Brasilia. The key objective was to achieve environmental comfort and energy efficiency,

preserving the original characteristics of the building’s architecture.

The methodology of this research included measuring, in loco, in two identical rooms, the

levels of internal and external illuminance, as well as the temperature and humidity of air. In

one room, innovative technologies were applied, while in the other, the original conditions

were kept, so that results could be compared.

The comparative data have shown the great potential of improving environmental, thermal

and luminous comfort, as well as the energy saving caused by the reduced load of lighting and

air conditioning systems that those innovations may provide.

Introdução pág. 1

Introdução A maioria das edificações no Brasil desperdiça considerável parcela de energia para obtenção

de conforto ambiental, devido à não incorporação, em seus projetos, de conceitos

arquitetônicos, materiais, equipamentos e tecnologias construtivas voltados para eficiência

energética.

Segundo dados do “Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica” PROCEL, as

edificações residenciais e comerciais são responsáveis por, aproximadamente, 48% do

consumo de energia elétrica no país. Grande parte dessa energia é consumida na geração do

conforto ambiental. Tal situação é atribuída ao fato de não serem considerados, desde o

projeto arquitetônico, passando pela construção, até a utilização final, os importantes avanços

ocorridos nas áreas de arquitetura bioclimática, materiais, equipamentos e tecnologias

construtivas, vinculados à eficiência energética. Novos conceitos de projetos sustentáveis

indicam as possibilidades de integração da natureza com os materiais e técnicas construtivas,

resultando ambientes confortáveis, energeticamente eficientes e com baixo custo de

manutenção. Do mesmo modo, é possível encontrar soluções para reabilitação ambiental de

edifícios existentes, otimizando a iluminação natural, com o uso de conceitos e tecnologias

inovadoras e preservando sua arquitetura original.

O aparente rico potencial energético do país, não estimulava, em passado recente, o emprego

das técnicas e elementos naturais de promoção de conforto ambiental nos edifícios. De acordo

com a Eletrobrás, cerca de 89,9% (1998) da energia elétrica produzida no Brasil vêm de

usinas hidrelétricas, tornando essa produção dependente dos índices pluviométricos. Com a

recente escassez de chuvas, ocorrida em 2001 e a conseqüente queda na capacidade produtiva

de energia do país, que impôs um racionamento de energia a toda população, foi constatada a

vulnerabilidade de nossos recursos.

Nos países de clima tropical, a principal causa do desconforto térmico dos edifícios é o ganho

de calor por meio do envelope. A utilização excessiva do vidro nas fachadas dos edifícios

modernos no Brasil impôs uma total dependência do condicionamento térmico artificial. As

principais estratégias bioclimáticas para combater o ganho de calor solar e a conseqüente

elevação da temperatura nos ambientes internos, consistem na correta orientação do edifício

em relação aos percursos solares, no controle da entrada de sol nos ambientes, através das

aberturas das fachadas, na redução da absorção da energia solar pelas superfícies das fachadas


e no correto dimensionamento das aberturas, em função da necessidade de iluminação natural

dos ambientes.

Considerando que o principal objetivo da arquitetura é abrigar o ser humano, as estratégias

devem priorizar os níveis de conforto, térmico e luminoso, necessários às atividades

desenvolvidas em cada tipo de edificação. A eficiência energética deve ser buscada, porém o

objetivo maior deve ser sempre o conforto do homem.

Recentes inovações tecnológicas, de materiais e componentes que controlam o ingresso da luz

natural nos ambientes, permitem reabilitar os edifícios existentes, garantindo condições mais

favoráveis de conforto, menor dependência dos sistemas mecânicos de condicionamento de

ar, maior eficiência e preservação da sua arquitetura original.

De acordo com Lamberts et al.(1997) “É possível tirar partido ou evitar a luz e o calor solar

em uma edificação, e o critério mais sábio para definir o que fazer é ter como premissas

básicas os conforto térmico e visual dos ocupantes e a economia de energia”. Ainda segundo

os mesmos autores, “o que normalmente se faz é adotar um dos enfoques (luz ou calor) como

prioridade, deixando o segundo para ser resolvido posteriormente, com sistemas artificiais –

consumidores em potencial de energia. Para romper essa tradição, o arquiteto deve

compreender de forma integrada os fenômenos térmicos e visuais em uma edificação e, em

conseqüência, as variáveis climáticas das quais decorrem”.

No enfoque bioclimático, considerando o clima como principal variável de projeto, Vianna et

al. (1997) destaca que “Para que as condições de conforto sejam atingidas, a construção tem

de oferecer ambientes favoráveis do ponto de vista do controle da radiação solar, umidade,

temperaturas do ar e ventilação.” Segundo o mesmo autor, “É dentro das relações Clima-luz,

Clima-calor e Clima-ventilação que determina-se com precisão a importância que o clima

tem para o homem e para a arquitetura. Na relação Clima-luz, tem-se desde a caracterização

da abóbada do ponto de vista da intensidade da luz natural disponível até considerações sobre

o sol, suas trajetórias e estações. É também pela compreensão e estudo de todas as variáveis

que interferem nessa relação mencionada que será possível fazer da iluminação uma das mais

fortes expressões da arquitetura, principalmente em um tipo de clima como o do nosso país,

onde a luz é abundante.”

Estudo realizado por Szabo (2001) analisa a maneira como a luz natural foi pensada na

arquitetura, no Movimento Moderno segundo a concepção de quatro arquitetos, Frank Lloyd

Wright, Walter Gropius, Le Corbusier e Louis Kahn. De acordo com o autor “detecta-se uma


clara mudança de paradigma no uso da luz natural com o advento do Movimento Moderno:

com o aumento das iluminâncias internas, tem-se a impressão de que os espaços internos

ficaram banhados pela luz”. O uso dessa luz, apesar de tratado de forma distinta, tornou-se

característico nesse movimento. Dentre os arquitetos citados, o autor identifica duas correntes

referentes à maneira de pensar a luz natural. Uma corrente aponta para soluções universais,

desvinculadas da situação geográfica (Gropius e fase purista de Corbusier). A outra procura

trabalhar com as peculiaridades locais, levando em consideração as condições climáticas e

geográficas (Frank Lloyd Wright, Louis Kahn e Corbusier, na fase brutalista). Ainda segundo

o autor, a ampla utilização desse recurso apresenta aspectos positivos, sobretudo em relação

ao “surgimento de uma nova postura para iluminação do espaço interior e sua integração com

o exterior”. Entretanto, apresenta também aspectos negativos, decorrentes da alta intensidade

luminosa dos espaços internos, que gera desconforto, devido ao ofuscamento e aumento da

temperatura interna. A esse respeito, vários autores já se manifestaram. Segundo Gammarano

(2002) “Essa larga utilização de vidros nas fachadas dos programas arquitetônicos,

praticamente impôs total dependência ao condicionamento térmico artificial, principalmente,

devido à alta capacidade de transmissão de energia solar desse material”.

Para amenizar os inconvenientes da luz natural (direcionalidade e altíssima intensidade), é

necessário utilizar sistemas de controle/difusão da radiação solar que interceptem uma parte

da radiação direta, refletindo-a e difundindo-a (AMORIM, 2002).

A energia admitida em um ambiente interno afeta tanto as condições térmicas como

lumínicas. Sistemas de controle de admissão da radiação solar, corretamente projetados e

operados, podem reduzir o ganho de calor nos ambientes e reduzir o consumo energético.

Como dispositivos de iluminação natural, estes sistemas podem modificar a admissão de luz

proporcionando um ambiente mais confortável e produtivo.

Para Amorim (2002) “A intervenção da luz artificial, no entanto, deve servir para

complementar os níveis de iluminação, quando somente a luz natural, não consegue fornecer

valores adequados de iluminância dentro dos ambientes”. Nesse sentido os projetos de

iluminação natural e artificial devem ser estudados em conjunto. Os níveis de iluminação

desejados, poderão ser alcançados com economia direta, decorrente da redução dos níveis de

iluminação artificial e economia indireta, resultante da redução da carga térmica dos sistemas

de iluminação artificial, e seu impacto no sistema de ar condicionado.

Para a mesma autora, “a disponibilidade de luz natural nas regiões tropicais é grande e deve

ser usada de forma criteriosa. Não se trata de, simplesmente, abrir janelas ou zenitais


indiscriminadamente, mas sim equilibrar sabiamente o ingresso de luz difusa, bloqueando o

calor gerado pela luz solar direta, que pode criar problemas de conforto térmico e luminoso

(ofuscamento)”. Em Brasília, tem-se no verão, no mês de dezembro (21/12-12h), 98.000 lux

(iluminância no plano horizontal); no mês de março (21/03–12h), 101.000 lux (ambos com

céu parcialmente encoberto). No inverno, quando o céu é parcialmente claro, temos 96.000

lux em junho (21/06–12h) e 109.000 lux em agosto (21-08–12h). Estes valores são, em média,

o dobro do que se considera na Europa Central. Por estes motivos, é importante não repetir

soluções importadas, mas desenvolver metodologias próprias e aplicar com critério, os

componentes e tecnologias de aproveitamento da luz natural existentes no mercado,

adaptando-os quando possível às nossas necessidades específicas.

A crescente busca do conforto ambiental associado à eficiência energética, impõe o desafio de

preservar e reabilitar, criteriosamente, os edifícios de Brasília, cidade que apresenta os

fundamentos da arquitetura moderna.

Nesse contexto, este trabalho se propõe a analisar as possíveis soluções existentes para

reabilitação do Palácio Itamaraty, edifício sede do Ministério das Relações Exteriores, em

Brasília, otimizando a iluminação natural, com utilização de conceitos e tecnologias

inovadoras, que preservem sua arquitetura original.

O trabalho foi desenvolvido por meio da implantação de componentes existentes no mercado

nacional, que se apresentaram potencialmente viáveis para aplicação no objeto de estudo e

medições realizadas “in loco”, tendo como premissa a busca da qualidade ambiental, a

eficiência energética da edificação e o custo de implantação, garantida a manutenção das

características originais da arquitetura do Palácio Itamaraty.

Objetivo Geral do trabalho:

Estudar possíveis soluções para reabilitação ambiental de edifício público moderno em

Brasília, otimizando a iluminação natural, com utilização de conceitos e tecnologias

inovadoras, preservando a arquitetura original e o valor cultural do edifício.

Objetivos Específicos:

1. Analisar os problemas de conforto ambiental, verificados nos edifícios modernos, de

uso público, estabelecendo um panorama da forma com que a questão da preservação

da arquitetura moderna e a busca do conforto ambiental e da eficiência energética

vêm sendo tratadas;


2. Estudar possíveis soluções para reabilitação ambiental e preservação para a

arquitetura moderna, com utilização de conceitos e tecnologias inovadoras, com

mínima interferência na arquitetura;

3. Realizar, por intermédio de um estudo de caso, análise de implantação de soluções de

proteção solar, distribuição da luz natural e automação da iluminação artificial;

4. Calcular os benefícios alcançados no Palácio Itamaraty, em termos de conforto

ambiental e eficiência energética;

O trabalho é apresentado em seis capítulos, estruturados em duas partes principais, quais

sejam:

1ª PARTE: Revisão bibliográfica abordando os seguintes temas: Conforto ambiental,

eficiência energética, luz natural, arquitetura moderna conservação e preservação.

Capítulo 1: Conforto Ambiental: Aborda os principais aspectos referentes ao conforto

térmico e luminoso nas edificações, bem como as principais ações em andamento no Brasil,

relacionadas à eficiência energética das edificações.

Capítulo 2: Luz Natural e Arquitetura: Apresenta as principais estratégias de uso da luz

natural nas diversas fases de um projeto de edifício, bem como algumas alternativas

tecnológicas de sistemas de luz natural, indicadas para edifícios de uso público, em Brasília.

Capítulo 3 – Arquitetura moderna e preservação: Caracteriza os edifícios públicos de

Brasília, localizados no eixo monumental, e destaca a importância da sua preservação e

reabilitação.

2ª PARTE: Estudo de caso -Aspectos do conforto ambiental com otimização da luz

natural no Palácio Itamaraty, proposta de intervenção e avaliação, conclusões,

bibliografia e anexos.

Capítulo 4 -Estudo de caso: Caracteriza os ambientes de trabalho do Palácio Itamaraty, em

relação aos níveis de iluminação natural e térmico e avalia “in loco” soluções consideradas

viáveis para sua reabilitação, que otimizam a iluminação natural, utilizando conceitos e

tecnologias inovadoras, para preservação de sua arquitetura original.


Capítulo 5 -Conclusões: Apresenta as considerações finais do trabalho.

Bibliografia

Anexos: Plantas esquemáticas referentes às medições dos níveis de iluminâcias, luminâncias,

temperatura do ar, temperatura de globo e umidade relativa dos ambientes analisados e das

áreas externas do edifício.

pág 7

1ª PARTE Conforto ambiental e eficiência energética, Luz natural e arquitetura, Arquitetura moderna e preservação

Capítulo 1 - Conforto ambiental e eficiência energética pág 8

Capítulo 1 Conforto ambiental e eficiência energética

Neste capítulo serão abordados os principais aspectos referentes ao conforto ambiental

(térmico e luminoso) nas edificações, bem como as principais ações em andamento no Brasil,

relacionadas à eficiência energética das edificações.

De acordo com Vianna e Gonçalves (2001), “o conforto é uma interpretação sensorial do

homem frente a determinados estímulos físicos (de luz, som, calor, umidade, ventos etc)”,

desse modo segundo os autores não pode ser feita nenhuma distinção marcante entre

experiência sensorial e emocional, uma vez que a segunda depende da primeira e são elos

inseparáveis.

1.1 Conforto térmico O conforto térmico, de acordo com a American Society of Heating, Refrigetation and Air

Conditioning Engineers, inc ASHRAE (1993, apud LAMBERTS et al, 1997) é a condição da

mente que expressa satisfação com o meio ambiente térmico que envolve uma pessoa. Para

Frota e Schiffer (2001) “o organismo experimenta sensação de conforto térmico quando perde

para o ambiente, sem recorrer a nenhum mecanismo de termorregulação, o calor produzido

pelo metabolismo compatível com sua atividade”.

As principais variáveis que afetam o conforto térmico são as ambientais, que provocam as

trocas de calor entre o corpo humano e o ambiente, e as humanas, como atividade

desenvolvida pelo indivíduo e sua vestimenta. As trocas térmicas garantem a regulação

térmica do organismo humano, proporcionando o equilíbrio térmico. As variáveis ambientais

que influenciam a sensação de conforto térmico são a temperatura do ar, a temperatura

radiante média, a velocidade do ar e a pressão parcial de vapor d`água no ar ambiente.

O corpo humano pode ser comparado a uma “máquina térmica” que necessita de certa

quantidade de calor para seu funcionamento. É um organismo homeotérmico, isto é, sua

temperatura interna deve permanecer praticamente constante, variando entre 36,1 e 37,2ºC. A

manutenção dessa temperatura relativamente constante se faz por meio de seu aparelho

termorregulador, que comanda a redução dos ganhos ou o aumento das perdas de calor.

Para desempenhar qualquer atividade física, o organismo necessita de energia térmica

conseguida por meio do metabolismo dos alimentos ingeridos. Cerca de 20% da energia

produzida pelos alimentos é transformada em potencial de trabalho para desenvolver suas


atividades, os 80% restantes devem ser dissipados pelo organismo, por meio de seu aparelho

termoregulador, para que não ocorra um aumento exagerado da temperatura interna e sejam

mantidas as condições de equilíbrio. Esse calor é dissipado através dos mecanismos de trocas

térmicas entre o corpo e o meio ambiente e se dá através de chamadas trocas secas –

condução, convecção e radiação – e trocas úmidas – evaporação. O calor perdido para o

ambiente através das trocas secas é chamado de calor sensível e ocorre em função das

diferenças de temperatura entre o corpo e o ambiente. O calor perdido através de trocas

úmidas é chamado calor latente e envolve mudança de estado de agregação da água - tanto o

calor produzido quanto o dissipado, dependem da atividade que o indivíduo desenvolve.

Quanto maior a atividade física, maior será o calor gerado pelo metabolismo.

A resistência térmica da roupa representa uma barreira para as trocas de calor do ser humano

com ambiente por convecção e radiação. Quanto maior a resistência térmica da roupa,

menores serão as trocas de calor com o meio. Ela reduz os ganhos de calor relativo à radiação

solar direta, as perdas em condições de baixo teor de umidade e reduz o efeito refrigerador do

suor. Sua resistência térmica depende do tipo de tecido, da fibra e do ajuste ao corpo. Sua

unidade é medida em “clo” e equivale a 0,155 m²ºC/W.

As condições de conforto térmico estão relacionadas à atividade desenvolvida pelo indivíduo,

pela sua vestimenta e pelas variáveis ambientais que proporcionam as trocas de calor entre o

corpo e ambiente. Os índices de conforto térmico procuram englobar, num parâmetro, o efeito

conjunto dessas variáveis.

De acordo com Frota (2001) existem cerca de três dezenas de índices e foram desenvolvidos

com base em diferentes aspectos do conforto e podem ser classificados conforme

discriminado a seguir:

•índices biofísicos – que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente,

correlacionando os elementos do conforto com as trocas de calor que dão origem a esses

elementos;

•índices fisiológicos – que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por

condições conhecidas de temperatura seca do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e

velocidade do ar;

•índices subjetivos – que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto

experimentadas em condições em que os elementos de conforto térmico variam.


O índice escolhido para auxiliar na análise de desempenho térmico dos ambientes

selecionados neste estudo, foi o biofísico, que é o utilizado na Norma International ISO 7730.

De acordo com esta Norma, quando os parâmetros físicos de um ambiente, temperatura do ar,

temperatura radiante média, velocidade do ar e umidade do ar, bem como parâmetros pessoais

como atividades físicas desempenhadas e vestimenta utilizadas pelas pessoas são conhecidos

ou medidos, a sensação térmica do corpo pode ser estimada pelo cálculo do índice do voto

médio estimado, PMV (Predicedt Mean Vote). O PMV é um índice que prevê o valor médio

de um grande grupo de pessoas, segundo uma escala de sensações de 7 pontos. Os valores

variam entre -3 e +3 e expressam a satisfação humana em relação ao ambiente térmico. O

valor zero se refere ao ambiente neutro, valores negativos, à sensação de frio, e os valores

positivos á sensação de calor. (Figura 1)

Figura 1: Escala de índice de PMV

A partir do valor do PMV define-se o índice conhecido como Predicted Percentage of

Dissatisfed – PPD, que estabelece a quantidade estimada de pessoas insatisfeitas

termicamente com o ambiente. O índice PPD pode variar de 5 a 100%. A figura 2 apresenta a

relação entre os valores numéricos de PMV e PPD.

Segundo a norma ISO 7730 os ambientes ideais possuem valores de PMV entre -0,5 e +0,5, o

que corresponde a até 10% de pessoas insatisfeitas. São toleráveis, porém, os ambientes com

PMV entre -1 e +1 e 20% de pessoas insatisfeitas.


Figura 2: Relação PMV e PPD

1.2 Conforto luminoso

De acordo com Lamberts et al. (1997) a boa iluminação é definida pela adequada quantidade

de luz para uma tarefa visual, distribuição uniforme de iluminância, direcionalidade suficiente

para modelar objetos tridimensionais e superfícies, contrastes adequados, ausência de

ofuscamento, bem como boa distribuição de cores.

A radiação solar, radiação eletromagnética emitida pelo sol, compreende um espectro que

varia entre a região do ultravioleta (comprimentos de onda entre 290 a 3880 nm), passando

pelo visível (380 a 780 nm) até o infravermelho próximo (1780 a 2500nm). A radiação que

atravessa a atmosfera e atinge a superfície terrestre distribui-se nas regiões do espectro nas

seguintes proporções aproximadas: ultravioleta, 7%, visível 47% e infravermelho, 45%.

A parcela dessa radiação que chega à terra e ilumina o interior dos edifícios é dividida em

radiação solar direta e radiação solar difusa. Isto se deve às interferências encontradas pela

radiação solar no seu trajeto em direção à terra. A intensidade da radiação solar direta

depende da altitude solar (γ) e do ângulo de incidência dos raios solares em relação à

superfície receptora (θ). A intensidade da radiação solar difusa é determinada pela

nebulosidade do céu.


1.2.1 Principais grandezas fotométricas relativas à iluminação

As principais grandezas fotométricas relativas à iluminação são a iluminância, luminância e o

contraste. Neste estudo levam-se em consideração somente a iluminação natural e suas

relações com o conforto:

Iluminância: A energia radiante visível é medida pelo ritmo de transferência de energia

avaliada em termos de seu efeito sobre o sentido visual humano médio. Este fluxo luminoso é

expresso em lumens. A distribuição da luz sobre uma superfície é expressa em termos de

lumens por unidade de área e dá-se lhe a designação de iluminação (HOPKINSON et.al.

1966). Nível de iluminação ou nível de iluminância ou nível de iluminamento ou aclaramento

são todos sinônimos. A unidade de iluminância é o lumem por metro quadrado (lm/m²)

denominado lux, ou seja 1 lm/m² corresponde a 1 lux (lx). No Brasil o nível de iluminância

(E) ideal em ambientes é definido pela NB 57, que fixa as iluminâncias mínimas a serem

atingidas em função do tipo de tarefa visual.

Uniformidade (Uo): A uniformidade da iluminância dos ambientes é medida pela relação

entre a iluminância mínima pela iluminância média.

Luminância: Pelo fato dos raios luminosos não serem visíveis, a sensação de luminosidade é

decorrente da reflexão desses raios por uma superfície. Essa luminosidade é chamada de

luminância, portanto luminância se refere à luz refletida visível.

Contraste: É a diferença relativa de luminâncias entre um objeto e seu entorno. A avaliação

do contraste pode ser feita de forma simplificada observando-se as taxas de proporção de

luminâncias apresentadas na tabela 1:

Tabela 1 Contrastes máximos entre as tarefas e superfícies dentro do campo visual

Proporção Relação

Entre a tarefa e o entorno imediato 3:1

Entre a tarefa e superfícies escuras mais afastadas 10:1

Entre a tarefa e superfícies claras mais afastadas 0,1:1

Entre a fonte de luz (natural ou artificial) e superfícies adjacentes 20:1

Máximo contraste em qualquer parte do campo de visão 40:1

Fonte: Lamberts et al. (1997)


A perturbação, desconforto ou até mesmo a perda temporária da visibilidade, causadas por

excessivo contraste das luminâncias no campo visual é chamado ofuscamento. São

identificados dois tipos de ofuscamentos, o inabilitador e o pertubador. O ofuscamento

inabilitador é causado pelo espalhamento de luz dentro do cristalino, produzindo uma

luminância na retina e a visão é parcialmente ou totalmente perdida, por exemplo quando o

olho é confrontado com farol de automóvel em sentido contrário. O ofuscamento

desconfortável é a sensação causada por alta ou não uniforme distribuição de luminâncias no

campo visual, porém não impede o desenvolvimento da tarefa visual.

1.3 Eficiência energética

De acordo com Lamberts et alii (1997) “eficiência energética pode ser entendida como a

obtenção de um serviço com baixo dispêndio de energia”.

1.3.1 Consumo de energia no Brasil

Segundo dados do “Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica” PROCEL, as

edificações residenciais e comerciais são responsáveis por, aproximadamente, 48% do

consumo de energia elétrica no país. Grande parte dessa energia é consumida na geração do

conforto ambiental. Tal situação é atribuída ao fato de não serem considerados, desde o

projeto arquitetônico, passando pela construção, até a utilização final, os importantes avanços

ocorridos nas áreas de arquitetura bioclimática, materiais, equipamentos e tecnologias

construtivas, vinculados à eficiência energética. Novos conceitos de projetos sustentáveis

indicam as possibilidades de integração da natureza com os materiais e técnicas construtivas,

resultando em ambientes confortáveis, energeticamente eficientes e com baixo custo de

manutenção. Do mesmo modo, é possível encontrar soluções para reabilitação ambiental de

edifícios existentes, otimizando a iluminação natural, com o uso de conceitos e tecnologias

inovadoras e preservando sua arquitetura original.

1.3.2 Ações em andamento no Brasil, visando à conservação de energia com

apoio do Governo Federal

PROCEL - Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica

Trata-se do programa do governo federal voltado para a conservação de energia elétrica. Foi

implantado em 1986 pelos Ministérios de Minas e Energia e da Indústria e Comércio, e é

gerido por uma Secretaria Executiva subordinada à Eletrobras. O objetivo do PROCEL é


promover a racionalização da produção e do consumo de energia elétrica, eliminando

desperdícios e reduzindo custos e investimentos setoriais.

Nessa linha de atuação o PROCEL desenvolve programas que visam o desenvolvimento

tecnológico, segurança energética, eficiência econômica e a proteção ambiental.

Desenvolvimento tecnológico implica pesquisa científica, implantação de laboratórios e

capacitação de pessoal técnico

PROCEL EDIFICA

No âmbito do PROCEL foi criado o programa PROCEL-EDIFICA, que prevê uma

articulação entre diversas entidades das áreas governamental, tecnológica, econômica e de

desenvolvimento. No âmbito desse programa, foi lançado em setembro de 2003, o Plano de

Ação para Eficiência Energética em Edificações. O plano, consoante com a LEI

N°10.925/2001, que “Dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de

Energia e dá outras providências”, tem por objetivo a promoção da conservação e do uso

eficiente da energia elétrica em edificações, reduzindo os desperdícios e impactos sobre o

meio ambiente.

Este plano tem por base o desenvolvimento de projetos de pesquisas por diferentes

instituições ou por grupos relacionados à elas. Uma das vertentes de pesquisa, trabalha na

elaboração de uma Norma de Regulamentação de índices mínimos de Eficiência Energética,

referentes aos materiais situados no envelope (fachadas e coberturas) dos edifícios novos e

passíveis de reforma, considerando os usos das edificações e as diferenças climáticas,

conforme as experiências bem sucedidas de outros países.

Metas do Programa:

O Programa tem como metas o desenvolvimento de um conjunto de projetos visando :

• Reduzir o consumo de energia elétrica nas edificações;

• Estimular as ações de consumo racional de energia elétrica;

• Divulgar os conceitos de eficiência energética em edificações, inserindo o tema

arquitetura bioclimática;

• Disseminar o uso de energias renováveis;


• Utilizar tecnologias mais eficientes em projetos, equipamentos e na fabricação de

materiais de construção;

• Conscientizar profissionais que podem influenciar o planejamento de uma cidade, na

concepção de projetos e na construção de prédios eficientes;

• Elaborar guias técnicos, incluindo a revisão de publicações existentes;

• Apoiar a realização de projetos-demonstração; divulgar boas práticas nos projetos e

construções que agreguem conceitos de conforto ambiental e eficiência energética.

1.3.3 Legislação Brasileira sobre o uso e conservação racional de energia.

Decreto n°4.059, de 19 de Dezembro de 2001

Este Decreto regulamenta a Lei n° 10.295, de 17 de outubro de 2001, que dispõe sobre a

Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia.

O Decreto estabelece as condições para a criação de regulamentações e indicadores técnicos

visando o controle dos níveis máximos de consumo de energia, ou mínimos de eficiência

energética, de máquinas e aparelhos consumidores de energia, fabricados ou comercializados

no país, bem como da edificações.

Representa uma ação impulsionadora da pesquisa voltada para a eficiência energética e

conforto ambiental. Ao estabelecer níveis máximos de consumo de energia elétrica nas

edificações, conduzirá à incorporação de recursos que otimizem o uso racional da energia nas

edificações. .

1.3.4 Normalização brasileira em conforto ambiental

Já se encontram homologadas e publicadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas -

ABNT, as normas em conforto ambiental nas áreas de iluminação natural e desempenho

térmico de edificações, que foram baseadas em texto normativo elaborado pela Universidade

de Santa Catarina, com o financiamento da Agência FINEP, no âmbito do Comitê Brasileiro

da Construção Civil (COBRACON/ABNT). As normas apresentam as seguintes estruturas:

Desempenho térmico de edificações

• NBR 15220-1 Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e

unidades.


• NBR 15220-2 Desempenho térmico de edificações - Parte 2: Métodos de cálculo da

transmitância térmica, da capacidade, do atraso térmico e do fator solar de elementos e

componentes de edificação.

• NBR 15220-3 Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento Bioclimático

Brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social..

• NBR 15220-4 Desempenho térmico de edificações - Parte 4: Medição da resistência

térmica e da condutividade térmica pelo princípio da placa quente protegida.

• NBR 15220-5 Desempenho térmico de edificações - Parte 5: Medição da resistência

térmica e da condutividade térmica pelo método fluxímetro.

No conjunto de normas apresentadas cabe destacar a NBR-15220-3 – que apresenta

recomendações quanto ao desempenho térmico de habitações unifamiliares de interesse social

aplicáveis na fase de projeto. Além de estabelecer um Zoneamento Bioclimático Brasileiro,

são feitas recomendações de diretrizes construtivas e detalhamento de estratégias de

condicionamento térmico passivo, com base em parâmetros e condições de contorno fixados.

Iluminação Natural

• NBR 15215-1 Iluminação natural - Parte 1: Conceitos básicos e definições.

• NBR 15215-2 Iluminação natural -Parte 2: Procedimentos de cálculo para a estimativa da

disponibilidade de luz natural.

• NBR 15215-3 Iluminação natural - Parte 3: Procedimento de cálculo para a determinação

da iluminação natural em ambientes internos.

• NBR 15215-4 Iluminação natural - Parte 4: Verificação experimental das condições de

iluminação interna de edificações.

O objetivo desse conjunto de normas é apresentar dados técnicos e informações básicas para

ajudar os profissionais envolvidos em projetos de edificações a lidar com questões

relacionadas à iluminação natural. Para tanto, disponibiliza métodos de cálculo e verificação

dos níveis de iluminação natural no interior das edificações com precisão adequada,

auxiliando, desse modo, na identificação das estratégias a serem adotadas para maximização

de suas vantagens


No próximo capítulo serão apresentadas as principais estratégias de projeto para a luz natural,

bem como algumas alternativas tecnológicas de sistemas de luz natural, que otimizam o seu

uso, e que são apropriadas para os edifícios públicos localizados em Brasília.

Capítulo 2 – Luz natural e arquitetura pág. 18

Capítulo 2 Luz natural e arquitetura Este capítulo apresenta as principais estratégias de uso da luz natural nas diversas fases de um

projeto de edifício, bem como algumas as alternativas tecnológicas de sistemas de luz

natural, indicadas para edifícios de uso público, em Brasília.

2.1 Projeto de luz natural e o projeto arquitetônico

Para o IEA (2000) as estratégias de iluminação natural e projeto arquitetônico são

inseparáveis. O projeto de luz natural tem início na identificação da melhor localização do

edifício e continua até a sua ocupação Este planejamento tem diferentes objetivos em cada

etapa do projeto do edifício e pode ser dividido em fases distintas:

•Fase conceitual: Desde a criação do estudo preliminar do edifício, o projeto da luz

natural influencia ou é influenciado pelas decisões básicas da forma, proporções e

aberturas do edifício, bem como sobre a integração e o papel dos sistemas

construtivos.

•Fase de projeto: Ao longo do desenvolvimento do projeto do edifício, estratégias de

luz natural vão sendo concebidas para as diferentes partes do edifício. As fachadas e

acabamentos de interiores assim como a seleção e integração dos diversos sistemas a

serem implantados, incluindo a iluminação artificial, estão relacionados ao projeto de

luz natural.

•Uso e pós ocupação: Uma vez implantados e calibrados os sistemas de luz natural, é

iniciada a progressiva operação e manutenção desses sistemas.

Este planejamento influenciará de forma determinante o projeto de iluminação artificial.

Evitará soluções de projeto que utilizem a luz artificial de forma excessiva e irrestrita . A

busca de habitabilidade e conforto nos ambientes, além da economia de energia, exigem a

concepção conjunta do projeto iluminação (artificial e natural) com o projeto arquitetônico.

A luz natural é uma fonte dinâmica de iluminação. A iluminância proporcionada pelo céu

não é constante e grandes variações da luz natural podem ocorrer em função da estação,

localização, latitude e nebulosidade. Desse modo, sistemas de controle de luz, natural e

artificial, serão necessários para adaptar, continuamente, os sistemas de iluminação às

mudanças das condições de luz natural disponível (IEA,2000).


2.1.1 Condições de céu e luz natural

A luz natural que alcança o interior de uma edificação, é resultante da divisão desse

fluxo luminoso em três componentes (figura 3):

a) CC - Componente do Céu; luz que alcança um ponto do ambiente interno, proveniente

diretamente do céu;

b) CRE - Componente Refletida Externa: luz que alcança um ponto do ambiente interno, após

ter refletido em uma superfície externa;e

c) CRI - Componente Refletida Interna que alcança um ponto do ambiente interno, somente

após ter sofrido uma ou mais reflexões nas superfícies internas.

CC CRE CRIFigura 3 - Luz natural que alcança o edifício Fonte: NBR-15215-2

A soma destas três componentes, corrigidas por fatores relativos aos efeitos redutores

produzidos pelos separadores contidos na abertura, tais como, transmissividade do vidro (kT)

e fator de caixilho (KC), representa o nível de iluminação natural num ponto do ambiente

interno.

Entre os principais fatores determinantes da disponibilidade da luz natural, cabe destacar a

latitude, o clima, a orientação, a continentalidade, e as condições morfológicas do entorno.

A latitude vai determinar os ângulos de incidência do sol e o período de sua permanência

acima do horizonte do lugar. Quanto mais alta for, menor os níveis de luz natural disponível,

sobretudo no inverno. Nas altas latitudes, as variações sazonais do nível de luz são

acentuadas, enquanto nas baixas latitudes são menos aparentes. Nesses locais, no inverno

quando o nível de luz natural é baixo, a estratégia usada pelos projetistas é maximizar a

penetração de luz natural nos edifícios, por meio do redirecionamento da luz natural vinda das


regiões mais brilhantes do céu. Nos trópicos, o nível de luz natural é alto ao longo do ano,

dessa forma a estratégia recomendada é restringir a entrada de uma parcela de radiação direta

nos edifícios, evitando dessa forma o excesso de calor.

As condições climáticas do local irão determinar a configuração básica das condições de céu1

predominante. Para efeito de estimativa de cálculo da disponibilidade da luz natural em

planos horizontais e verticais externos, a Norma NBR 15215-2, publicada em março de 2005,

estabelece três tipos básicos de céu: céu claro, encoberto e parcialmente encoberto ou

intermediário. A caracterização das condições de céu é estimada visualmente pela observação

do montante de cobertura de nuvens no céu, conforme descrito a seguir:

• céu claro: Condição na qual, dada a inexistência de nuvens e baixa nebulosidade,

as reduzidas dimensões das partículas de água fazem com que apenas os baixos

comprimentos de onda, ou seja a porção azul do espectro, emirjam em direção à

superfície da terra, conferindo a cor azul, característica do céu. Montante da

cobertura de nuvens: 0 a 35%

• céu parcialmente encoberto ou intermediário: Condição de céu na qual a

luminância de um dado elemento será definida para uma dada posição do sol sob

uma condição climática intermediária, que ocorre entre os céus padronizados como

céu claro e totalmente encoberto. Montante da cobertura de nuvens: 35% a 75%

• céu encoberto: Condição de céu na qual as nuvens preenchem toda a superfície da

abóbada celeste. Montante da cobertura de nuvens: 75% a 100%

A orientação dos planos verticais de fachadas tem um efeito decisivo na disponibilidade de

luz natural. Quando direcionadas para região do céu onde o sol faz sua trajetória, estarão

submetidas a maiores níveis de intensidade luminosa, durante períodos mais extensos do dia.

No hemisfério sul, corresponde à fachada voltada para a orientação norte e no hemisfério

norte à fachada voltada para o sul. Esta situação se acentua a medida que se afasta do

Equador. Próximo ao Equador, latitude 0º, as orientações norte e sul recebem a mesma

quantidade de radiação solar.

A continentalidade tem influência na disponibilidade de luz natural devido à capacidade de

refletir a luz natural proporcionada pelas grandes massas de água, sobretudo quando o sol se

encontra em baixos ângulos de altitude.

1 É aparência da abóbada celeste quando vista por um observador situado na superfície terrestre, que está relacionada à distribuição espacial da sua emissão de luz.


A luz natural que chega às aberturas localizadas nas fachadas pode ser obstruída por edifícios

vizinhos, vegetações e outros elementos. Essas obstruções podem alterar, significativamente,

a disponibilidade da luz natural no interior do edifício. Estudando essas obstruções o

projetista poderá estabelecer as relações das aberturas assim como locar as áreas de piso, em

relação à disponibilidade da LN. Em muitos casos os edifícios se auto obstruem. Nos climas

tropicais, isto pode se reverter como um recurso de auto-sombreamento.

2.2 Caracterização do clima e céu em Brasília

A preocupação com as condições climáticas da cidade de Brasília se apresenta desde o

momento da escolha do local para sua implantação. A comissão constituída em 1892,

denominada “Comissão Exploradora do Planalto Central do Brasil”, chefiada por Luís Cruls,

diretor do Observatório Astronômico do Rio de Janeiro, que teve por objetivo a escolha da

área destinada a futura capital, em seu relatório afirma: “nutrimos, pois a convicção de que a

zona demarcada apresenta a maior soma de condições favoráveis possíveis de se realizar, e

próprias para nela edificar-se uma grande Capital, que gozará de um clima temperado e

sadio”.

Essas condições climáticas favoráveis, foram confirmadas posteriormente por Goulart et

al.(1997), que constata que Brasília apresenta o maior percentual de horas de conforto, em

relação a outras treze cidades estudadas, localizadas em diferentes regiões do país.

Durante cerca de 41% do ano, apresenta condições de conforto térmico. O desconforto

térmico por calor pode ocorrer durante 22% e por frio durante 36% do ano. Tais índices

confirmam que durante grande parte do ano, são verificadas condições climáticas dentro dos

limites da zona de conforto.

Com base na Carta Bioclimática de Edificações2, as estratégias bioclimáticas indicadas para

projeto seriam:

- para a situação de calor - a ventilação, a inércia térmica para resfriamento e o resfriamento

evaporativo;

- para a situação de frio - a inércia térmica com ganhos solares.

2 Carta Bioclimática de edificações-foi desenvolvida e aprimorada por Givoni em 1992. Baseia-se em temperaturas internas do edifício, propondo estratégias construtivas para adequação da arquitetura ao clima. A zona de conforto encontra-se com valores de umidade relatriva entre 20% e 80% e temperaturas entre 18ºC e 29ºC. Fonte: Lamberts et alii, 1997.


Entretanto, esse potencial climático favorável do lugar não é observado na concepção de

grande parte de seus edifícios. Os indicativos dessa inadequação são, além do uso excessivo

do vidro, a orientação desfavorável, leste-oeste, sobretudo dos edifícios localizados na

Esplanada dos Ministérios.

Localizada a 15º 52’ de latitude sul, com altitude média de 1100 metros, a cidade de Brasília

tem seu clima classificado como Tropical de Altitude, caracterizado por um período seco, de

maio a setembro, com céu claro e um período quente e úmido, de outubro a abril, com

predominância de céu parcialmente encoberto.

O ano de 1987, definido por Maciel (2002) como Ano Climático de Referência (ACR)3

evidencia algumas características climáticas:

- meses com temperaturas mais elevadas - setembro (22,45°C) e outubro (22,95ºC);

- meses com temperaturas mais baixas - junho (18,9°C) e julho (19°C);

- meses mais secos - agosto e setembro;

- meses de maior umidade relativa – março e novembro.

O mês de setembro, no chamado período seco, apresenta valores elevados de radiação solar,

principalmente radiação direta, com índice de nebulosidade igual a 3.0, com céu claro. Nestas

condições, o céu azul profundo tem uma luminância muito baixa na altura do horizonte até

30º, em torno de meio dia. Por este motivo pode não ser, suficientemente, luminoso para ser a

principal fonte de iluminação interna ( figura 4).

3 Ano Climático de Referência (ACR) – a determinação ACR para um local específico é baseada na eliminação de anos em anos que contenham temperaturas médias mensais extremas, altas ou baixas, até que reste somente um ano. Os meses são classificados em ordem de importância para as comparações de energia. Fonte STAMPER (1997) apud MACIEL (2002).


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

JAN FEV MAR ABR MAI JUN JUL AGO SET OUT NOV DEZ

Meses do ano

Irrad

iaçã

o (W

h/m

2)

0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

17,5

20

22,5

25

27,5

30

Tem

pera

tura

méd

ia (º

C)

GLOBAL DIFUSA DIRETA Temp. Média média (ºC)

Fig. 4: Dados de Radiação Solar mensal num plano horizontal para a cidade de Brasília.

Fonte: Garrocho e Amorim ( 2005)

Nos climas quentes úmidos, ao contrário, na presença de nuvens (índice de nebulosidade entre

7.0 e 8.0), a abóbada celeste é muito luminosa. O mês de fevereiro, com valores de

temperaturas semelhantes às de setembro, possui radiação global que se aproxima dos 7000

Wh/m2

e, sobretudo, tem também valores elevados de radiação solar direta. Tais condições

exigem a identificação de elementos que atuem como barreira contra os efeitos da luz direta e

da visão do céu. Sistemas de controle de luz natural reguláveis, que permitam ajustes

constantes, de acordo com a condição climática predominante, é a estratégia indicada para

Brasília.

2.2.1 Disponibilidade de luz natural

A luminância da abóbada celeste é importante fonte de Luz Natural. Entre trabalhos

desenvolvidos no sentido de verificar a disponibilidade de luz natural nos ambientes, cabe

citar a dissertação de BUSON (1998). O trabalho trata da análise e verificação dos índices

técnicos presentes no Código de Edificação do Distrito Federal – CEDF, relativos à

iluminação natural. Foram analisados e verificados os índices técnicos que tratam do tamanho

dos vãos de iluminação dos compartimentos residenciais, das dimensões das reentrâncias e

recuos nas fachadas que possuem aberturas para iluminar e dos afastamentos mínimos entre

edificações. O trabalho tem por objetivo verificar se o estabelecido no CEDF, oferece

condições aos arquitetos, engenheiros e construtores de projetarem e construirem edificações


residenciais com ambientes que ofereçam uma iluminância adequada às suas atividades,

confrontando os valores encontrados com os padrões mínimos estabelecidos pela Norma

Brasileira NB-57 (maio,97).

Um dos parâmetros incluídos para cálculo da disponibilidade de luz natural dentro dos

ambientes construídos foi o valor da luminância da abóbada celeste, verificado no Distrito

Federal.

O autor utiliza em seus cálculos o valor de iluminância externa, proveniente da abóbada

celeste, igual a 15.000 (quinze mil) lux. Esse valor foi baseado em estudos de Dresler e

utilizado por Rafael Mur Soteras, em Tese de Doutorado da Escola Superior de Arquitetura de

Barcelona sendo garantido em 100% (cem por cento) das horas do dia, durante todo o ano, no

período de 8:00 as 16:00 horas. Com base nesse valor, a iluminância mínima resultante,

recomendada para os compartimentos, poderia ser alcançada, praticamente, na totalidade do

período, se apresentando inferior estabelecido apenas em curtos períodos do início e final do

dia.

Outro importante trabalho disponível para o cálculo de iluminâncias e luminâncias é o

software DLN, de autoria do arquiteto Paulo Scarazzato. O software utiliza metodologia

proposta pelo IESNA4 para o cálculo de iluminâncias e luminâncias, produzidas pela abóbada

celeste no plano horizontal e vertical, para as diversas latitudes do Brasil e épocas do ano,

para condições de céu claro, parcialmente encoberto e encoberto.

Os dados obtidos por meio desse software foram utilizados neste trabalho no cálculo do

Coeficiente de Luz Diurna (CLD), para alguns períodos do início das medições, quando não

se dispunha de luxímetro capaz de realizar medições externas.

2.3 Comportamento térmico dos edifícios e relação com a luz natural

As trocas de energia entre o exterior e o interior de uma edificação, são processadas por meio

dos elementos construtivos expostos à radiação solar incidente. Também chamado de

envelope, esses elementos são constituído por paredes, coberturas e pisos que promovem o

contato entre o interior das edificações e o ambiente externo. Esse envelope pode ser

classificado em opaco e transparente ou translúcido.

Nos fechamentos opacos, a transmissão de calor acontece quando existe uma diferença de

temperatura entre as superfícies exterior e interior. O sentido do fluxo de calor será sempre da

4 Iluminating Engineering Society of North America


superfície mais quente para a mais fria. A intensidade do fluxo de calor depende da

condutividade térmica (λ), propriedade dependente da densidade (d) do material. A espessura

(R) do material determina o tempo que o calor levará para atravessá-lo.

Os fechamentos transparentes de uma edificação compreendem janelas, aberturas zenitais e

qualquer outro elemento transparente do edifício. As maiores trocas térmicas de uma

construção, geralmente acontecem através desse tipo de fechamento. Essas trocas podem

ocorrer através condução, convecção e radiação, sendo a radiação que os diferencia dos

fechamentos opacos, devido à propriedade desses materiais de transmitir parcela do fluxo

térmico (q), diretamente para o interior dos edifícios. Essa parcela vai depender da

transmissividade do vidro (τ). Portanto, a escolha do vidro para uma edificação deve se basear

na sua capacidade de admitir ou bloquear a luz natural, admitir ou bloquear o calor solar,

permitir ou bloquear as perdas de calor do interior e permitir o contato visual entre o interior e

exterior (LAMBERTS et al., 1997)

2.4 Estratégias para luz natural

2.4.1 Funções das janelas

Elemento básico da linguagem arquitetônica, as janelas relacionam o interior das edificações

com o exterior, controlam as trocas térmicas, a passagem de luz, de ar e dos ruídos.

Suas dimensões, tipologia da abertura, características físicas dos materiais, dispositivos de

sombreamento e a sua orientação na edificação são determinantes para as condições de

conforto térmico e luminoso dos ambientes, assim como o consumo energético da edificação.

O projeto das janelas determina a distribuição da luz no espaço. Para o IEA (2000) Janelas

escolhidas unicamente para satisfazer a composição de uma fachada, nem sempre terão

desempenho satisfatório, principalmente, porque luz natural está interligada aos ganhos

solares. Em alguns projetos e em determinadas localizações, adicionar ganhos solares pode

ser desejável, em outros, os ganhos de calor necessitam ser controlados. Existem diversas

maneiras de se controlar os ganhos solares e maximizar a luz natural no interior das

edificações. Avançadas tecnologias, permitem o controle da distribuição da luz natural em

função do posicionamento do sol e das condições de céu.

2.4.2 Estratégias para o projeto das aberturas


Os sistemas de controle de luz natural incorporados às aberturas podem ajustá-las às

mudanças das condições de céu e transmitir ou refletir a luz natural em função dos ângulos

incidentes. Os sistemas de luz natural são usados para proteção solar, proteção contra

ofuscamento e redirecionamento da luz natural. A escolha acertada da estratégia de controle

da luz natural, correspondente à fonte específica de luz, é decisiva para aproveitamento do

potencial de luz natural disponível (IEA, 2000).

2.4.2.1 Estratégia para luz do céu

Estratégias para a luz difusa do céu podem ser projetadas para céus claros ou nublados,

entretanto, a característica mais significativa dessas estratégias é a forma como elas lidam

com a luz do sol direta.

Proteção solar e proteção contra ofuscamento têm diferentes funções que requerem

considerações específicas de projeto. Proteção solar é uma função térmica que,

primordialmente, protege contra a luz do sol direta, enquanto proteção contra ofuscamento é

uma função visual que modera altas luminâncias no campo visual. Sistemas para proteger

contra ofuscamento visam não somente a luz do sol, mas a luz do céu e a luz do sol refletida

(IEA, 2000).

2.4.2.2 Estratégia para céu nublado

Estratégias de projeto de luz natural para condições de céu predominantemente nublado,

objetivam distribuir a luz do céu para o interior dos espaços quando o sol direto não está

presente. Nesses casos as aberturas costumam ser grandes e localizadas nas partes mais altas

das paredes. Em condições ensolaradas, estas largas aberturas são um ponto vulnerável,

podendo causar aquecimento e ofuscamento. Por isso, sistemas que fornecem proteção solar e

proteção contra ofuscamento são elementos indispensáveis para essa estratégia. Dependendo

do projeto, vários sistemas de sombreamento que transmite luz difusa do céu e luz do sol

podem ser aplicados. Para evitar decréscimos de luz natural sob condições de céu nublado,

são aplicados sistemas móveis, no entanto, há problemas de manutenção e, principalmente,

seu desempenho está condicionado a uma correta operação.

2.4.2.3 Estratégia para céu claro

De forma oposta às estratégias para céu nublado, estratégias que difundem a luz do céu em

climas onde predominam céus claros, devem estar sempre voltadas para o controle da luz

solar direta. A proteção da luz solar direta então, faz parte do modo operativo dessa estratégia.


2.4.2.4 Estratégia para luz solar direta

Estratégias para luz do sol e para céu difuso são totalmente distintas. A luz do sol direta é tão

brilhante que uma parcela de luz incidente no ambiente, através da abertura, é capaz de prover

luz natural em grandes espaços internos.

Considerando que a luz do sol é uma fonte de raios paralelos, a luz direta do sol pode ser

facilmente redirecionada e conduzida. Sistemas óticos para conduzir a luz do sol e sistemas de

transporte de luz são aplicáveis nesses casos.

2.4.3 Acabamentos e mobiliário

O acabamento interno das edificações faz parte da estratégia de luz natural. As estratégias que

redirecionam a luz, costumam fazê-lo para o teto do ambiente. A superfície especular do teto

reflete a luz redirecionada para o fundo da sala, contribuindo para melhorar os níveis de

iluminância dessas áreas. Desse modo, as características refletivas ou difusoras do teto

influenciam na maneira que a luz natural vai ser distribuída no ambiente. A reflexão em

paredes, pisos e no mobiliário também tem influência na impressão criada pelo espaço.

2.5 Sistemas para a Luz Natural

Os sistemas de controle da luz natural existentes, possuem características distintas

relacionadas a parâmetros de desempenho referentes às condições de exposição da edificação,

em função de sua localização. De acordo com o IEA (2000) primeiramente, o projetista

deverá considerar as seguintes questões:

• A aplicação de um sistema de controle de luz natural é recomendável no projeto em

questão?

• Que tipo de problema se pretende resolver com a aplicação do sistema de luz

natural?

• Quais os benefícios podem ser alcançados com o sistema de luz natural?

Após esta abordagem, se o uso de um sistema de luz natural se apresentar como promissor,

deverá ser identificado o tipo de sistema a ser implantado. A escolha do sistema deverá

considerar os seguintes parâmetros:

• Condições de luz natural do local – Latitude, nebulosidade, obstruções.

• Objetivo do sistema de luz natural.

• Implicações das estratégias de luz natural no projeto arquitetônico.

• Esquema e funções da janela.


• Objetivos energéticos a serem alcançados.

• Limitações operacionais – fixação/operação, manutenção.

• Integração – arquitetura e construção.

• Limitações econômicas.

É igualmente importante focalizar os principais objetivos da aplicação do sistema de luz

natural:

• redirecionar a luz natural;

• melhorar o nível de luz natural na área de trabalho;

• melhorar as condições de conforto visual, com controle de ofuscamento.

• alcance de proteção solar e controle térmico

Os sistemas para a luz natural consistem em uma adaptação nos sistemas das janelas ou na

abertura zenital que tem como objetivo melhorar e/ou otimizar a distribuição e os níveis de

iluminância em um ambiente.

De acordo com AMORIM (2002) podem ter o mesmo efeito de proteção solar que se

consegue com os dispositivos de sombreamento externo, reduzindo as temperaturas internas e

os custos com ar condicionado devido à diminuição da carga térmica. Além disso, esses

sistemas podem reduzir a ocorrência de ofuscamento causado pelo sol ou pela luz difusa e os

custos de energia para a luz artificial. Os sistemas avançados para a luz natural podem ser

elementos fixos ou móveis. No caso de elementos móveis esses podem ser controlados

manual ou automaticamente; o controle automático pode ser baseado na disponibilidade de

luz natural.

Entretanto, é necessário que a utilização desses sistemas seja planejada juntamente com o

sistema de iluminação artificial. Dessa maneira, a luz artificial apenas complementa os níveis

desejados de iluminância, reduzindo a carga térmica gerada pelos componentes da iluminação

artificial, como lâmpadas, reatores etc, com reflexos imediatos nos sistemas de ar

condicionado e conseqüente economia de energia.

Sistemas de luz natural podem ser classificados conforme suas diversas características. Ao

selecionar um sistema, o projetista deve estar atento à todas as suas propriedades. Parâmetros

de desempenho são fundamentais na seleção do sistema, entretanto, o custo de implantação e

o impacto na fachada de um edifício construído, também são importantes. Assim, para muitas

decisões do processo de projeto não existem regras a seleção de um sistema de luz natural. O

critério definitivo é a performance da solução global de projeto.


Nesse sentido, projetos arquitetônicos quando incorporam, desde sua fase conceitual, as

estratégias para o uso da luz natural, alcançam as condições ideais para ocupação confortável

dos ambientes de trabalho com eficiência energética, minimizando a carga em iluminação,

refrigeração e aquecimento.

Os sistemas e componentes que podem ser utilizados para aproveitamento da luz natural vão

desde os mais simples, proteções solares fixas, como as prateleiras de luz, até tecnologias

mais sofisticadas. Dentre estes, alguns podem ser destacados por se apresentarem adequados

aos climas quentes, oferecerem custo de implantação, relativamente, baixo, manutenção

simplificada, além de não descaracterizarem a arquitetura original do edifício.

AMORIM (2002) apresenta uma classificação dos sistemas avançados para a luz natural,

adaptado da classificação proposta pelo Institut für Licht und Bautechnick de Colônia,

Alemanha (tabelas 2 e 3).


Tabela 2

CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS PARA A LUZ NATURAL - 1/2

1. SISTEMAS COM PROTEÇÃO SOLAR Ca te go ri a

Sistema Clima

Lo ca li za ção

Critérios para Seleção

Tipo/ Nome

Desenho

Pro

teçã

o

do

Ofu

scam

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xter

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Con

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pon

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Pro

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Painéis Prismáti cos

Todos os climas

AL AZ

D D D D D D S 6

Lamelas Prismáti cas Aluminiza das

Climas Tempera

dos

AL S D S S S S S 6 7

1A.

Sist

emas

par

a U

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rim

ário

da

Lu

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ifu

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Grelha de MicroLamelas Reflexi vas

Climas Tempera

dos

AZ S N N S S N S 6

Proteção Solar c/ Guia de Luz

Climas quentes, céu claro

AL S S D D D N T 10

Persianas p/ Condu ção da Luz

Todos os climas

AL S S S D D D S 10

Prateleira de luz p/ redirecio nar luz direta

Todos os climas

AL D D S S S S S 1 2

1B

. Si

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Uso

Pri

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z D

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Lamelas Giratórias

Climas tempera

dos

AL AZ

S S/D

D S D S S 2 9 1112

AL: Abertura Lateral; ALA: Abertura Lateral Alta; AZ: Abertura Zenital; S: sim; D: depende;N: Não; T: em fase de testes; FD: em fase de desenvolvimento Fonte: UnB/FAU/TEC – Material Disciplina Estudos Especiais em Tecnologia I Profa. Cláudia Amorim


Tabela 3 CLASSIFICAÇÃO DOS SISTEMAS PARA A LUZ NATURAL – 2/2

2. SISTEMAS SEM PROTEÇÃO SOLAR

Ca te go ria

Sistema Clima

Lo ca li za ção

Critérios para Seleção

Tipo/ Nome

Desenho

Pro

teçã

o

do

Ofu

scam

ento

Vis

ta e

xter

na

Con

duçã

o da

lu

z p/

o f

un

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do a

mbi

ente

U

nif

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Ilu

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Econ

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cial

Nec

essi

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de

Se

guir

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perc

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o so

lar

Dis

pon

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Pro

duto

r,

dese

nvo

lved

or

2A

. Si

stem

as

para

C

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ção

da L

uz

Dif

usa

Prateleira de Luz

Todos os climas

AL AZ

D

S

D

D

D

N

S

6

Laser Cut Panel

Todos os climas

AL AZ

N S S S S N T 10

2B

. Sis

tem

as p

ara

Con

duçã

o da

Lu

z D

iret

a

Painéis Prismáticos

Todos os climas

AL AZ

D D D D D S/N S 6

Condutos de Luz

Todos os climas,

céu claro

S S S N S 16

2C

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orte

da

Lu

z

Forro Condutor de Luz

Climas tempera

dos céu claro

S S S FD

18

AL: Abertura Lateral; ALA: Abertura Lateral Alta; AZ: Abertura Zenital; S: sim; D: depende; N: Não; T: em fase de testes; FD: em fase de desenvolvimento Fonte: UnB/FAU/TEC – Material Disciplina Estudos Especiais em Tecnologia I Profa. Cláudia Amorim Fabricação e Desenvolvimento de Produtos: 1. Ado Roste GmbH, Colônia, Alemanha; 2. Solonia, Langeseibold, Alemanha; 3. Gesellshaft für Licht-und Bautechnik GmbH, Colônia, Alemanha; 4.VEGLA, Aachen, Alemanha; 5. Glaswerke Arnold, Merkendorf, Alemanha; 6. Siemens AG, Traunreuth, Alemanha; 7.Hüppe, Oldenburg, Alemanha; 8. EPFL, LESO, Lausanne, Suíça; 9.Seele, Gersthofen, Alemanha; 10.Queensland University of Technology, Ian Edmonds, Brisbane, Austrália; 11. Gartner, Gundelfingen, Alemanha; 12. Warema, Marktheindenfeld, Alemanha; 13. Glas Schuler, Alemanha; 14. Hunter Douglas, Düsseldorf, Alemanha; 15. Bomin Solar, Lörrach, Alemanha; 16. 3M, Dusseldorf, Alemanha; 17. Honeycomb, Himawari, Nenzlingen, Suíça; 18. LTI Heiko Schnetz, Colônia, Alemanha; 19. Helmut Köster, Frankfurt a.M. , Alemanha; 20. Okalux, Marktheidenfeld, Alemanha; 21. Bishof Glastechnik, Bretten, Alemanha; 22. Pilkington Flachglass, Gelsenkirche, Alemanha; 23 Interpane, Lauenförde, Alemanha


Dentre estes sistemas, são potencialmente viáveis para aplicação no Estudo de Caso as

Películas de superfície para proteção solar as persianas para condução de luz e as prateleiras

de luz, devido a pequena interferência na fachada, facilidade de manutenção, possibilidade de

instalação em edifícios existentes e baixo custo.

2.5.1 Sistemas para luz natural, propostos para ambientes de escritórios

2.5.1.1 Vidros refletivos e películas de superfície para proteção solar

O uso do vidro em proporções excessivas nas fachadas dos edifícios, sem elementos

adequados de proteção, vem sendo questionado devido aos problemas relacionados ao

conforto térmico e luminoso nos ambientes internos. A energia solar, ao atingir a superfície

do vidro, pode ser refletida por ele, absorvida e transformada em calor ou transmitida para o

interior dos ambientes.

A maioria dos vidros incolor transmite praticamente todas as radiações presentes no espectro

solar, desde a região do infravermelho até o ultravioleta, passando pela visível (figura 5).

Essas radiações ao penetrarem nos ambientes, são absorvidas pelas superfícies internas,

provocando uma elevação de sua temperatura e a conseqüente emissão de onda longa (até

10.000 nm) ao qual o vidro é opaco. Essa característica é a principal causa dos problemas do

uso de grandes superfícies envidraçadas.

Figura 5. Transmissão da radiação solar nas regiões do ultravioleta, visível e infravermelho, para o vidro incolor, verde, bronze, cinza e refletivo incolor.


Os produtos transparentes, produzidos recentemente tem a preocupação como controle da

transmissão de determinadas faixas do espectro solar, adicionando óxidos em sua composição

ou usando conjunto de vários materiais, como conjugação de vidros ou adição de películas

poliméricas. De maneira geral o material ideal para climas quentes, seria aquele capaz de

admitir a passagem da luz visível e, ao mesmo tempo, refletir o infravermelho próximo e,

algumas, o ultra o ultravioleta (visto que esta faixa tem influências maléficas e benéficas,

conforme o caso).

2.5.1.1.1 Vidros refletivos

O vidro refletivo pode ser fabricado com vidro monolítico incolor ou colorido, que recebe em

uma de suas faces uma camada de óxido ou sais, metálicos ou não. Essas substâncias

conferem ao produto as características de refletividade parcial. Sua fabricação pode ser

realizada por meio de dois processos: o pirolítico, ou “on line” e o processo em câmara a

vácuo, ou “off line”. No processo pirolítico, a camada refletiva é aplicada na face superior do

vidro monolítico enquanto a placa ainda não esfriou, ou após sofrer novo aquecimento. Com a

chapa ainda quente e com sua superfície em estado plástico, os óxidos penetram um pouco na

superfície; ao resfriar, a camada refletiva torna-se resistente. Neste sistema, o vidro

geralmente, apresenta maior refletividade externa. O vidro refletivo produzido por esse

sistema pode ser curvado ou termoendurecido. No processo de câmara a vácuo, a camada

refletiva é depositada em câmaras de alto vácuo, por bombardeio iônico e em atmosfera de

plasma, após o vidro sair de linha de fabricação e ser resfriado. Por esse processo os vidros

refletivos apresentam melhor desempenho de proteção solar. A tabela 4 apresenta os valores

para a transmissão da radiação solar relativa aos intervalos caracteríticos das regiões do

ultravioleta, visível e infravermelho, bem como a energia total transmitida diretamente, para

os vidros incolor, coloridos e refletivos analisados por Sichieri et alii, 1995.


Tabela 4. Transmissões relativas aos intervalos característicos e transmissão total de vidros incolor, coloridos e refletivos.

Vidro Float

Espessura

Transmissão relativa ao intervalo característico (%)

Transmissão Total

UV Visível Infravermelho (%) 4 mm 39 88 77 78 Incolor 6 mm 38 86 70 72 4 mm 18 71 43 48 Verde 6 mm 16 68 40 45 4 mm 14 61 57 56 Bronze 6 mm 11 49 54 52 4 mm 14 57 56 54 Cinza 6 mm 12 46 43 42

Refletivo prata

6 mm 18 54 63 60

Refletivo incolor

6 mm 6 34 60 53

Fonte: Labaki e Caram 1995)

2.5.1.1.2 Películas refletivas As películas de superfície para proteção solar aplicadas, diretamente, sobre uma das faces do

vidro, são compostas por uma camada metálica aplicada sobre o substrato transparente de

poliéster, conferindo uma aparência espelhada ao sistema. Existem películas mais reflexivas à

onda longa, mais reflexiva à onda curta e outras reflexivas em ambos espectros. As reflexivas

à onda curta reduzem o ingresso de calor no interior dos ambientes e as reflexivas à onda

longa reduzem as perdas de calor para o exterior. As películas de superfície podem ser

pigmentadas nas tramas de poliéster, metalizadas a vácuo, com alumínio, ou metalizadas por

bombeamento iônico. As metalizadas a vácuo têm cor prata e associadas a outras camadas de

poliéster pigmentado, originam cores do azul ao bronze refletivo e do cinza ao verde. As

coloridas por bombeamento iônico oferecem, tons neutros. Podem ser aplicadas em qualquer

superfície de vidro, exceto em vidros impressos, devido a sua superfície rugosa. As películas

podem ser utilizadas em edifícios novos, mas tem sido mais utilizadas em obras já existentes,

onde há necessidade de controle de transmissão luminosa e radiação solar, sem efetuar a

substituição da esquadria.

Pesquisa foi desenvolvida por CARAM et al. (2001) a respeito da reflexão da radiação solar

em vidros metalizados a vácuo e películas refletivas, partindo do pressuposto que o material

ideal para climas quentes, como a maior parte do Brasil, seja aquele capaz de admitir a

passagem da luz visível, e ao mesmo tempo, refletir o infravermelho – próximo. O objetivo do

trabalho foi avaliar o comportamento ótico dos vidros metalizados a vácuo e películas


refletivas, visando conhecer os coeficientes de reflexão para esses dois tipos de materiais e

compará-los, em termos de suas reflexões, conforme o ângulo de incidência da radiação ao

longo do dia.

Os resultados alcançados constataram que os coeficientes de reflexão das películas refletivas

são, significativamente, superiores aos dos vidros refletivos. Tal fato significa que para um

mesmo ângulo de incidência, a película reflete muito mais que o vidro metalizado a vácuo,

fazendo com que menos energia solar penetre no ambiente. Dessa forma, foi concluído que as

películas “refletem” mais do que os vidros, mesmo que ambos sejam denominados refletivos,

conforme apresentado na figura 6.

Figura 6. Reflexão nos vidros incolor, refletivos e películas Fonte Caram et al. (2001)

2.5.1.2 Persianas para condução de luz Este sistema é composto de lamelas horizontais com superfícies espelhadas, que captam e

redirecionam a luz do sol. Trata-se de um sistema clássico de controle da luz natural que pode

ser aplicado para proteção solar, controle de ofuscamento e redirecionamento da luz natural.

A radiação que incide nas lâminas é, parcialmente transmitida, absorvida e refletida. Para

garantir sua eficiência, suas superfícies devem ser ajustadas, regularmente, de acordo com a

posição do sol, mantendo sua capacidade de sombreamento, impedindo que a luz solar passe

diretamente entre as lamelas e mantenha iluminação uniforme no ambiente (figura 7). O

sistema exige a definição precisa da relação geométrica a ser mantida entre o sol, o sistema de

persianas e o ambiente interno. Para a condição de céu nublado, o sistema contribui para a

distribuição uniforme da luz do dia. Existem diferentes tipos de persianas para condução de

luz. São usualmente fabricadas em alumínio com a superfície superior pintada com material

altamente especular e possuem curvatura côncava para o redirecionamento da luz. Podem


possuir micro perfurações que contribuem para a distribuição da luz difusa e permitem a

visão, ainda que parcialmente obstruída, do exterior, mesmo com as lamelas totalmente

fechadas. Podem ser utilizadas em todas as orientações e em todas as latitudes, além de

apresentam pequeno impacto na fachada do edifício.

Figura 7. Caminho para a radiação incidente sobre um sistema de persianas

2.5.1.3 Prateleiras de luz São elementos horizontais posicionados dentro e/ou fora da janela, que dividem o vão de

iluminação em duas porções, sendo a superior destinada à iluminação e a inferior à visão e

ventilação. Interceptam a radiação direta do sol e redirecionam a luz para o forro; dessa

forma, reduzem o ganho de calor e uniformizam a distribuição de luz natural no ambiente

(figura 8). Algumas vezes, empregam avançados sistemas óticos para redirecionar a luz

natural para as áreas mais profundas dos ambientes. São empregadas para evitar ofuscamento

e permitir a visão externa. Sua localização é condicionada à configuração da sala e altura do

teto. Quando posicionadas fora da janela, afetam a composição da fachada e deverão ser

consideradas na fase inicial do projeto arquitetônico. Deve ser projetada especificamente para

cada orientação, latitude e configuração da sala. Elas podem ser aplicadas em situações onde

se verifica intensa luz do sol direta e em fachadas com orientação norte no hemisfério sul e

fachadas sul no hemisfério norte. Não apresentam o mesmo desempenho para orientação leste

e oeste e em climas sob predominância de céu nublado. A profundidade de uma prateleira de

luz interna, utilizada em fachadas com orientação norte no hemisfério sul, deverá ser

aproximadamente igual à altura da porção superior da janela acima da prateleira. O teto é um

importante elemento secundário do sistema de prateleira de luz, porque a luz refletida para o


teto é, conseqüentemente, refletida pelo teto para o interior do ambiente. Como os tetos com

superfície especular refletem mais luz para o interior dos ambientes, deverá ser observado e

evitado o ofuscamento resultante de reflexos da área do teto próximo à prateleira. O

acabamento final do teto com pintura cor branca fosca, e utilizado para evitar ofuscamento.

Figura8. Prateleira de luz

Ao longo da história, o uso da luz natural, sempre foi determinante nos projetos arquitetônicos

e urbanísticos. Os melhores exemplos de arquitetura estão associados ao uso criterioso da LN.

Entretanto a partir da década de 60, a inexistência de mecanismos que regulassem a

integração entre edifícios e consumo energético, bem como o baixo custo da energia elétrica e

a introdução de sistemas de iluminação mais eficiente com lâmpadas fluoresecentes que

atendiam a demanda por maiores níveis de iluminância, permitiu a introdução, no Brasil, de

soluções arquitetônicas internacionais, que privilegiam aspectos formais, desprezando a

utilização da luz natural como parceiro de projeto.

No capítulo seguinte será apresentada a caracterização dos edifícios públicos de Brasília,

localizados no eixo monumental e as alternativas tecnológicas para preservação e reabilitação

desses edifícios.

Cápítulo 3- Arquitetura moderna e preservação pág. 38

Capítulo 3 Arquitetura moderna e preservação Neste capítulo serão caracterizados os edifícios públicos de Brasília, localizados no eixo

monumental, e destacada a importância da sua preservação e reabilitação.

3.1 O Plano Piloto de Brasília

O projeto do arquiteto Lúcio Costa para Brasília, tem como ponto de partida dois eixos

que se cruzam em ângulo reto. Esses dois eixos correspondem às duas principais vias do

Plano Piloto, denominadas Eixo Monumental e Eixo Rodoviário.

O Eixo Monumental, com 9.750m de extensão, se desenvolve no sentido leste-oeste,

dividindo a cidade em uma fração norte e outra sul, denominadas Asas Norte e Sul. Ao

longo do Eixo Monumental estão implantadas áreas institucionais, como a Esplanada

dos Ministérios e a Praça dos Três Poderes, a rodoviária, os setores de diversões e

hoteleiros.

O Eixo Rodoviário, com 14.300m de extensão, se desenvolve no sentido norte-sul,

dividindo a cidade em frações leste e oeste. Ao longo desse eixo estão implantadas as

áreas residenciais, sob a forma de superquadras. As superquadras têm dimensões

aproximadas de 250m por 250m, com edifícios residenciais construídos sobre pilotis. O

solo é público e a inexistência de cercas ou muros entre as edificações garante o livre

trânsito de pedestres e a criação de grandes áreas verdes.

3.2 A Esplanada dos Ministérios

Os edifícios que abrigam os Ministérios do Governo Federal estão dispostos ao longo

do eixo monumental, no trecho compreendido entre a Catedral e o Congresso Nacional.

Com exceção dos edifícios do Ministério das Relações Exteriores e do Palácio da

Justiça, os demais são construções idênticas, de forma prismática, com nove pavimentos

de altura, com as duas fachadas principais, voltadas para as orientações leste e oeste,

inteiramente revestidas em vidro. Somente a fachada oeste possui brises metálicos

verticais, para proteção solar. As empenas laterais são cegas, revestidas de cerâmica na

cor gelo. O conjunto possui aspecto discreto, servindo para pontuar o ritmo do eixo

Monumental e focar a composição na Praça dos Três Poderes (CAVALCANTI, 2001).


A regularidade da Esplanada dos Ministérios é interrompida, pelo Palácio Itamaraty,

sede representativa do Ministério das Relações Exteriores e pelo Palácio da Justiça.

Essa distinção, já prevista no “Relatório do Plano Piloto”, estabelecia que esses edifícios

ocupariam os cantos inferiores da Esplanada, contíguos ao edifício do Congresso e

possuiriam enquadramento condigno (COSTA, 1957). Ambos os palácios, apresentam

planta quadrada, com fachadas inteiramente envidraçadas e cobertura que se projeta

além dos limites das fachadas, formando grandes beirais.

3.3 Preservação

Desde de 7 de dezembro de 1987, Brasília é considerada Patrimônio Cultural da

Humanidade, por ser a única capital do mundo totalmente projetada e construída dentro

dos ideais modernistas.

O conjunto urbanístico do Plano Piloto de Brasília, foi tombado pelo Instituto do

Patrimônio Artístico Nacional – IPHAN, órgão federal responsável pela preservação

dos bens de reconhecido valor nacional. A área tombada, definida pelo Decreto nº

10.829/87, alcança 112,25 km², sendo considerada a maior área urbana tombada do

mundo. A proteção se dá a partir de quatro escalas urbanísticas adotadas já no projeto

original do Plano Piloto de 1957: monumental, residencial, gregária e bucólica.

- a escala monumental é constituída pelo Eixo Monumental, da Praça dos Três

Poderes até a Praça do Buriti;

- a escala residencial engloba os setores residenciais das Asas Norte e Sul que, por

meio do conceito de superquadra e unidade de vizinhança, visa proporcionar uma

nova maneira de viver;

- a escala gregária, corresponde ao centro da cidade, inclui a plataforma da rodoviária,

setores bancários, comercial, hoteleiro, de diversões, médico-hospitalar, de

autarquias e rádio e televisão sul e norte;

- a escala bucólica é representada por espaços livres e áreas verdes.

3.3.1 DOCOMOMO

Uma das instituições internacionais que tem discutido a questão da preservação da

arquitetura moderna é a International Working Party for Documentation and

Conservation of Buildings, Sites and Neighborhoods of the Modern Movement -

DOCOMOMO. A organização internacional, fundada na Holanda em 1990, possui


unidades regionais em 32 países, entre eles o Brasil. O objetivo dessa instituição é

discutir e preservar o legado da arquitetura e do urbanismo modernos, produzido no

século XX. Em todos os anos ímpares, desde 1995, vêm sendo realizados seminários no

Brasil. Conferências internacionais são promovidas, em diferentes países, nos anos

pares. O 5° Seminário DOCOMOMO, que teve como tema central, “A Arquitetura e

Urbanismo Modernos: Projeto e Preservação”, contemplou debates referentes às

realizações brasileiras, frente ao panorama internacional.

Com o objetivo de avaliar a importância de um espaço construído e decidir a respeito

dos parâmetros de sua preservação, a organização elaborou a seguinte lista de critérios:

1. mérito tecnológico: quando a obra apresenta tecnologias inovadoras do ponto de

vista estrutural, plástico ou funcional;

2. mérito social: quando o projeto reflete mudanças nos padrões sociais do século XX;

3. mérito canônico: quando a obra e/ou o arquiteto são famosos;

4. valor referencial: quando a obra influenciou outros artistas ou arquitetos, devido aos

seus atributos;

5. integridade: quando a intenção original do projeto está presente e não houve

intervenções que comprometessem a integridade de sua arquitetura.

3.3.2 Declarações e Tratados Internacionais pertinentes à preservação

de bens culturais

Além da legislação nacional específica e de outros instrumentos legais, tais como a

legislação ambiental, de arqueologia e de turismo cultural, a preservação de bens

culturais é orientada por Cartas, Declarações e Tratados Nacionais e Internacionais.

Entre as Cartas Internacionais, destacamos a Carta de Burra (Austrália, 1980). Reunido

em Burra, em 1980, o Conselho Internacional de Monumentos e Sítios – ICOMOS,

elaborou esse documento, que define o significado e extensão dos termos pertinentes à

preservação de edifícios que possuam significação cultural. No seu o Artigo 1°,

estabelece que o termo conservação “designará os cuidados a serem dispensados a um

bem para preservar-lhe as características que apresentem uma significação cultural. De

acordo com as circunstâncias, a conservação implicará ou não a preservação ou

restauração, além da manutenção; ela, poderá, igualmente, compreender obras mínimas

de reconstrução ou adaptação que atendam às necessidades e exigências práticas”. No

âmbito dos fundamentos dessa carta, as intervenções nos edifícios de valor histórico de


diversos países, vêm se baseando no emprego de técnicas de retrofit imobiliário,

solução que preserva o patrimônio histórico e ao mesmo tempo permite a utilização

adequada do imóvel.

3.3.3 Retrofit e reabilitação ambiental de edifícios

O conceito de retrofit, cujo significado seria reconversão, tem origem nas expressões

latina retro (movimentar-se para trás) e inglesa fit (adaptação, ajuste). Surgida na

Europa e Estados Unidos no final dos anos 1990, esta prática tem o objetivo de

revitalizar edifícios antigos, aumentando sua vida útil, por meio da incorporação de

modernas tecnologias e utilização dos mais avançados materiais (FAGGIN , 2004).

No Brasil, essa prática tem sido observada em edifícios comerciais construídos em áreas

centrais e que se encontram subutilizados ou quase vazios, com seus valores

depreciados em função de sua obsolescência tecnológica e da inadequação dos seus

espaços, aos usos e atividades atuais. Algumas dessas edificações são tombadas ou

estão sob regime de proteção ou preservação, que impede sua demolição (SILVA e

QUALHARINI, 2004). A alternativa encontrada para torná-los mais atrativos,

comercialmente, respeitando a legislação pertinente, tem sido a readequação dessas

edificações por meio da incorporação de tecnologias, que agreguem valor ao imóvel,

através da racionalização do consumo energético e do incremento do conforto

ambiental.

Para Lamberts et. al. (1997) “o Retrofit consiste no estudo de otimização energética do

prédio e na implementação das medidas de conservação por ele determinado”.

Nesse contexto, verifica-se ainda o emprego corrente de vários termos como

“recuperação”, “renovação”, “revitalização”, “restauro”, “requalificação” e sobretudo

“reabilitação”, sem que o seus significados estejam suficientemente definidos.

Dentre eles, o termo mais abrangente é o de reabilitação. A reabilitação pode ser

aplicada em vários contextos, sendo os mais correntes os aplicados à cidade e ao

edifício. No contexto da cidade, o objetivo é a reabilitação urbana, que, segundo Aguiar

(1997) pode ser definida como o conjunto de estratégias e ações destinadas a

potencializar os valores sócio-econômicos, ambientais e funcionais de determinadas

áreas urbanas, para elevar a qualidade de vida das populações residentes, melhorando as

condições físicas das edificações, os níveis de habitabilidade e equipamentos


comunitários, infra-estruturas, instalações e espaços livres. Quanto à reabilitação no

contexto do edifício, é adequado distinguir duas linhas de ações distintas, uma para

edifícios correntes e outra para edifícios com valor cultural. O primeiro caso, de acordo

com o Royal Intitution of Chartered Surveyors, corresponde ao conceito de

refurbishement, que pode ser definido como reparação, renovação e modificação de um

edifício para colocá-lo de acordo com critérios econômicos ou funcionais equivalentes

aos exigidos a um edifício novo, para o mesmo fim. Pode envolver a execução de

instalações e sistemas de serviços, acessos, iluminação natural, equipamentos e

acabamentos aproveitando apenas a estrutura do edifício antigo. O segundo caso,

corresponde ao conceito de Rehabilitation, que é definido com ato ou processo de

possibilitar um uso eficiente e compatível de uma propriedade, através de reparações,

alterações e acréscimos, preservando ao mesmo tempo, as partes ou características que

transmitem os seus valores histórico, cultural e arquitetônico.

Este último conceito conduz, quando em um edifício predomina a sua natureza de bem

cultural, ao conceito de conservação, definido pelo ICOMOS como “todo o processo de

cuidar de um lugar com o fim de manter a sua importância cultural”.

Cabe salientar que as intervenções de reabilitação dos edifícios tendem a incidir com

maior freqüência no envelope, visando controlar os ganhos ou perdas de calor por esse

elemento e nas instalações do edifício. São essas intervenções as que podem contribuir,

mais significativamente, para o conforto ambiental (térmico e luminoso), para reduzir os

impactos ambientais e os custos da sua utilização.

3.4 Estudo de caso: O Palácio Itamaraty

O Palácio Itamaraty, sede do Ministério das Relações Exteriores, em Brasília, projetado

em 1962 por Oscar Niemeyer, é apontado por diversos autores como um dos últimos

exemplos da produção modernista no Brasil.

Foi inicialmente, chamado de Palácio dos Arcos, entretanto a tradicional identificação

do edifício sede da diplomacia brasileira no Rio de Janeiro, no período de 1899 a 1970,

Palácio Itamaraty, levou o Palácio de Brasília a ser conhecido pelo mesmo nome. O

costume tornou-se lei com o Decreto nº 60.502, de 1967.

O edifício é constituído por um volume envidraçado, recuado da seqüência de arcos

plenos em concreto armado aparente. Esse volume não chega até a laje de cobertura,


pois o último andar é ocupado, em grande parte, por um grande jardim suspenso,

iluminado por uma estrutura em pérgola. Esses recursos criam no observador a sensação

que o volume de vidro é independente da estrutura. A arquitetura arrojada do palácio,

com vãos livres de até 36 metros, em concreto armado convencional, só foi possível

graças à contribuição inestimável de Joaquim Cardozo, poeta e calculista das principais

obras projetadas por Niemeyer, em Brasília. Milton Ramos foi o arquiteto responsável

por todo o desenvolvimento e detalhamento do projeto, bem como o acompanhamento

da obra, executada pela Construtora Pederneiras.

O elemento de transição que o separa do espaço público é um espelho d`água,

pontilhado por jardineiras com vegetação amazônica, projetado por Burle Marx, que

circunda todo o prédio, potencializando o seu efeito plástico, ao refletir as suas arcadas.

Sobre a água se destaca a escultura de Bruno Giorgi, “Meteoro”, símbolo dos cinco

continentes do planeta Terra, cujas relações pacíficas e justas são objeto da diplomacia”

(ESCOREL, 2002). O “Meteoro” é uma das esculturas mais importantes da arte

contemporânea brasileira, sendo reconhecida como símbolo visual de Brasília.

No interior do palácio, onde o governo brasileiro recebe as missões estrangeiras,

diversas manifestações de artistas brasileiros merecem destaque. A paginação do piso

em mármore e o revestimento das paredes do imponente hall de entrada e ainda a

grande treliça de madeira instalada no mezanino, são criação de Athos Bulcão. Os

jardins de Burle Marx, os relevos de Sérgio de Camargo, Rubem Valentim e Emanoel

Araújo, o afresco de Volpi e tantas outras obras conferem ao edifício uma harmonia

perfeita entre arquitetura e artes plásticas.

Entretanto, seus escritórios são voltados para orientações leste e oeste em fachadas,

totalmente, envidraçadas e sem elementos de proteção solar que garantam a eficiência

do controle da entrada de sol nos ambientes. O conforto ambiental das áreas de trabalho

depende dos sistemas mecânicos de refrigeração e de iluminação artificial. A concepção

do edifício foi fundamentada num momento histórico em que havia ampla oferta de

energia, a baixo custo. A crise energética mundial, iniciada na década de 1970, fez

surgir uma grande preocupação voltada para o uso racional de energia e redução dos

impactos causados pela sua produção. A partir de então, passaram a existir condições

favoráveis ao desenvolvimento de uma arquitetura fundamentada no respeito às

condições bioclimáticas locais, reduzindo sua dependência da energia elétrica, para

obtenção de conforto ambiental.


Desse modo, considerando a importância desse edifício na obra de Niemeyer e na

arquitetura contemporânea, a possibilidade de aproveitamento da pesquisa na solução de

problemas semelhantes existentes em outros edifícios e as condições favoráveis para o

desenvolvimento da pesquisa nesse edifício, o Palácio Itamaraty foi escolhido como

objeto do Estudo de Caso deste trabalho.

No próximo capítulo, será avaliada a implantação de soluções para reabilitação do

Palácio Itamaraty, otimizando a iluminação natural, com utilização de conceitos e

tecnologias inovadoras, que preservem sua arquitetura original.

pág 45

2ª PARTE Estudo de caso-Aspectos do conforto ambiental com otimização da luz natural no Palácio Itamaraty, propostas de intervenção, avaliação das propostas.

Capítulo 4 - O palácio Itamaraty, aspectos do conforto ambiental pág. 46

Capítulo 4 – Estudo de caso: O Palácio Itamaraty – Aspectos do conforto ambiental Neste capítulo é descrito o estudo de caso do Palácio Itamaraty e a metodologia adotada

no estudo

4.1 Caracterização do edifício

O Palácio Itamaraty está localizado no canto inferior da Esplanada dos Ministérios, ao

lado do edifício do Congresso Nacional (figura 9).

Figura 9. Imagem Palácio Itamaraty Fonte: Google Earth

O edifício é constituído por um volume de planta quadrada, envidraçado, recuado 6

metros em relação ao limite da cobertura (figura 10), o que não garante sombreamento

suficiente nas fachadas. Possui um pavimento subsolo e mais três pavimentos: o subsolo

abriga o auditório, salas de reuniões e exposições. O pavimento térreo e o segundo são

ocupados por escritórios e o terceiro pavimento abriga salões de exposições e

banquetes. Os escritórios localizados no térreo e segundo pavimentos estão voltados,

predominantemente, para as fachadas sudeste e noroeste do Palácio.


Figura 10. Palácio Itamaraty

As fachadas do edifício apresentam esquadrias de alumínio natural, com janelas do tipo

guilhotina, equipadas com vidros fumê de 6mm de espessura. Todas as salas possuem

persianas verticais, fabricadas em tecido, na cor verde (figura 11). Os pisos são de

assoalho de madeira do tipo ipê, tetos em gesso, pintados na cor branca. As paredes

opostas às janelas são revestidas com madeira do tipo freijó e as laterais pintadas na cor

branca.

Figura11. Sala de trabalho

O sistema de iluminação artificial passou por um “retrofit” no ano de 2002, quando foi

substituído todo o sistema original composto, fundamentalmente, de luminárias com

lâmpadas halógenas do tipo palito com potências que variavam entre 300W e 2000W. O

sistema instalado nos escritórios foi projetado para alcançar nível de iluminância de 500

lux, sem a contribuição da luz natural. Foram utilizadas luminárias de embutir para duas


lâmpadas fluorescente de 32W, com refletor e aletas parabólicas em alumínio brilhante

e reatores eletrônicos. Em cada sala, o sistema de acionamento das luminárias é

comandado por um detector de presença e sensor de luz modelo “Occus LRM 1050”,

fabricado pela Philips, instalado no teto. O sensor incorpora, internamente, uma célula

fotoelétrica, que realiza a leitura da luz natural disponível, impedindo que a iluminação

seja acionada quando o nível de iluminância for superior à 500lux, mesmo que haja

detecção de presença. De acordo com o fabricante esse valor pode ser ajustado entre 10

lux e 1000lux. Cada um dos sistemas instalados no edifício tem seu consumo

discriminado abaixo (tabela 5).

1 ILUMINAÇÃO DOS ESCRITÓRIOS 19,881.52 7,638

2 MÁQUINAS, EQUIPAMENTOS, AR CONDICIONADO DE JANELA, DEMAIS SISTEMAS DE ILUMINAÇÃO

136,744.28 52,357

3 AR CONDICIONADO CENTRAL 71,083.10 39,825

260,277.00 100CONSUMO TOTAL

CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA, POR ÁREA CONSTRUÍDA DO EDIFÍCIO: 12,75kw h/mês

CONSUMO (kwh/mês)

CONSUMO ENERGÉTICO DO EDIFÍCIO

ITEM SISTEMA INSTALADO PARTICIPAÇÃO NO CONSUMO TOTAL (%)

Tabela 5- Consumo energético do edifício

No entanto, em conseqüência da insolação direta e da busca de privacidade, as persianas

existentes permanecem fechadas durante quase todo o dia, acarretando níveis de

iluminação inferiores a 500 lux e, conseqüentemente, acionando o sistema de

iluminação. O sistema empregado não permite o controle dos níveis de iluminação em

função da luz natural disponível. Nas medições das iluminâncias internas realizadas

durante o dia, com as luzes acesas, foram constatados níveis muito superiores aos 500

lux adequados ao tipo de ambiente. A avaliação evidencia a não integração entre os

sistemas de iluminação natural e artificial, o que acarreta, no caso desta repartição

pública de funcionamento predominantemente, diurno, um consumo de energia elétrica

desnecessário em iluminação.

O edifício possui sistema central de condicionamento de ar de expansão indireta por

água gelada, composto por torres de resfriamento de água, refrigeradores e dutos de

insuflamento de ar. O sistema se apresenta insuficiente para promover condições de


conforto térmico, sendo complementado por aparelhos individuais, instalados nas

janelas, que comprometem a composição da fachada do edifício.

4.2 Metodologia do estudo A metodologia utilizada desenvolve-se nas seguintes etapas:

1- Análise do edifício – estudo do projeto de arquitetura e da insolação; observação do

comportamento dos usuários em relação às condições ambientais;

2- Seleção de ambiente representativo para medições – levantamento das condições

luminosas e térmicas das áreas de escritórios representativos, nas duas fachadas

ocupadas;

3- Identificação dos problemas ambientais do edifício – medições “in-loco” dos

parâmetros ambientais;

4- Propostas para melhoria dos problemas identificados – identificação dos sistemas de

luz natural passíveis de utilização;

5- Avaliação das configurações propostas – análise dos parâmetros ambientais medidos;

6- Avaliação do usuário – aplicação de questionário simulando o desenvolvimento de

atividades típicas dos ambientes em análise;

7- Análise dos resultados;

8- Conclusões.

A seguir serão descritas, detalhadamente todas as etapas.

4.2.1 Análise do edifício

Insolação- Os ambientes de trabalho estão localizadas nas áreas do edifício voltadas

para as orientações sudeste (107º 36’) e noroeste (287º 36’). A fachada sudeste recebe

sol desde as primeiras horas do dia até às 9:30h, aproximadamente. A fachada noroeste

recebe sol a partir das 15:30h.

Sistema de proteção – O sistema de proteção solar existente nos ambientes de trabalho

é composto por persianas verticais em tecido, na cor verde, instaladas do piso ao teto.

Estas ao impedirem o ingresso da luz solar direta, bloqueiam a visão do exterior,

privando os usuários do contato visual com o meio externo.

Elemento arquitetônico de proteção – O único elemento de proteção solar do edifício

é o grande beiral da cobertura, que envolve todo o edifício (figura 12). Apesar de

apresentar seis metros de largura, este não oferece proteção suficiente contra a insolação


direta nas salas, principalmente no início da manhã, fachada NE e final da tarde,

fachada NO.

Figura 12. Elemento de proteção solar

Vidros: O vidro utilizado nas esquadrias do Palácio é o cristal (comum) fumê com 6mm

de espessura. Este vidro permite a transmissão de raios infravermelhos, que aquecem o

ambiente e impede a transmissão, para o exterior, do infravermelho longo (emitido

pelos corpos aquecidos). Suas características principais são: Transmissão relativa ao

intervalo característico - ultravioleta 12%, visível 48%, infravermelho 44%. Fonte:

Santa Marina. Fator Solar – 0,60. Fonte: Lamberts et al. (1997).

4.2.2 Seleção de ambiente representativo

Foram selecionados dois ambientes idênticos, localizados no segundo pavimento do

edifício, voltadas para a fachada sudeste (figura 13). A escolha de duas salas de mesma

configuração, contíguas e com revestimentos idênticos, teve como objetivo futura

análise comparativa do desempenho face à implantação de sistemas avançados de luz

natural. Medições preliminares, indicaram ser essa fachada a mais vulnerável aos efeitos

negativos da incidência da luz solar direta. Os raios solares incidentes na fachada

noroeste são, parcialmente, bloqueados pelo edifício do Ministério da Saúde, localizado

paralelamente a essa fachada. (figura 14).


C OD IGO

Figura 13. Planta baixa do segundo pavimento

Figura 14- Corte esquemático Palácio e entorno

Nessas salas, identificadas como representativas dos ambientes de trabalho do Palácio,

foram realizadas medições dos níveis de iluminâncias internas (figura 15).

Nas leituras de iluminâncias foram observadas as prescrições da Norma NBR 15215-4

Iluminação Natural-Parte 4 -“Verificação experimental das condições de iluminação

interna de edificações-Método de medição”. O ambiente foi dividido em 25 áreas iguais,

medindo 90cmx95cm. As medições foram realizadas no centro de cada uma dessas

áreas, em dezembro de 2004 e janeiro de 2005, durante a vigência do horário de verão,

às 10:00h, 13:00h e 16:00h. As salas estavam desocupadas e o sistema de iluminação


artificial desativado.O equipamento utilizado nas medições foi um luxímetro digital,

marca TES, modelo 1332, apoiado em suporte de madeira, nivelado a 75 cm do piso,

altura esta correspondente à das superfícies de trabalho existentes nos ambientes.

SALA DE REFERÊNCIA

7.5 563.5

581.

57.

558

5.5

15

67.5

42

66

39

móvel com ar-cond.

da esquadriaao montante

SALA DE TESTE móvel com ar-cond.

da esquadriaao montante

Figura 15- Corte esquemático Palácio e entorno

4.2.3 Identificação dos problemas ambientais do edifício - Medições “in

loco”

As medições dos parâmetros ambientais, primeiramente níveis de iluminância e

luminância, foram realizadas em 28/12/2004 e 04/01/2005, com as persianas fechadas,

com lamelas verticais paralelas ao plano da janela, situação de uso predominante (figura

16), e com as persianas recolhidas (figura17).


Figura 16- Sala com persianas fechadas

Figura 17- Sala com persianas recolhidas


CLDMÉD MÍN MÁX (%)

PERSIANA 28-Dec 10:00 467.52 175 1,200 0.374 20,4:1 1.416VERTICAL 28-Dec 13:00 34.80 11 132 0.316 16:1 0.077FECHADA 4-Jan 16:00 33.56 10 69 0.298 6,5:1 0.101PERSIANA 28-Dec 10:00 5,727.20 1,460 13,940 0.255 52,5:1 17.000VERTICAL 28-Dec 13:00 703.80 308 1,866 0.438 26:1 1.574

RECOLHIDA 4-Jan 16:00 645.24 360 1,183 0.558 27:1 1.955

9:00 22.4 75 6 PE 64.9 33.0 55.912:00 PE 102.6 44.7 21.915:00 24.7 65 9 PE 64.9 33.0 10.6

9:00 22.1 80 9 PE 64.9 33.0 55.912:00 PE 102.9 44.8 21.715:00 26.1 59 8 PE 64.9 33.0 10.5

contrastes superiores a 40:1

UMIDADE RELATIVA

(%)GLOBAL

VERTICAL

MEDIÇÕES - 28 de DEZEMBRO de 2004 e 04 de JANEIRO de 2005

iluminâncias superiores a 2.000 lux

28/dez28/dez28/dez

04/jan04/jan04/jan

Uo

TEMP DO AR

(°C)

TIPO DE

CÉU

NEBULOSIDADE (0-10)

ILUMINÂNCIA (klux)GLOBAL

HORIZONTALDIFUSA

HORIZONTALHORADIA

CONDIÇÕES INTERNASO

RIG

INA

L

CONDIÇÕES EXTERNAS

SALA CONTRASTEDIASISTEMAILUMINÂNCIA (lux)

HORA

Tabela 6. Variáveis ambientais sala representativa1

Conforme pode ser observado na tabela 6, devido à alta incidência de luz solar direta,

que ocorre a partir das primeiras horas do dia, as persianas são mantidas fechadas, com

as lamelas verticais paralelas ao plano da janela, para garantir o bloqueio total dos raios

solares. Nessas condições o nível de iluminância interna dos ambientes só alcança

valores iguais ou superiores a 500 lux, enquanto houver incidência de raios solares

diretos sobre a fachada, ou seja, até às 10:30h. A partir desse horário os valores

encontrados são inferiores a 500 lux, provocando o acionamento automático do sistema

de iluminação artificial existente. Essa configuração é mantida, normalmente, ao longo

de todo o dia, em função do ofuscamento provocado pelo excessivo contraste entre as

superfícies internas da sala e o exterior. As salas, apesar de estarem localizadas no

segundo pavimento do edifício, são devassadas pelos que transitam na rua contígua.

Esse fato é outro aspecto apontado pelos usuários para manutenção das persianas

fechadas. Nessas condições, com a persiana totalmente fechada, o nível de iluminância

1 Nessa data, 28/12/2005, as variáveis ambientais externas foram obtidas por meio do programa DLN e pelos dados, disponíveis, do INMET (tabela 3), já que naquela data havia disponibilidade de apenas um luxímetro, com capacidade de até 20.000lux, inferior portanto às condições de iluminâncias externas, verificadas naquela data. Nessa medição o tipo de céu verificado foi Parcialmente Encoberto – PE


medido na sala, ao longo do dia, alcança valores inferiores ao nível de referência de

acionamento do sistema de iluminação artificial, 500 lux, provocando o seu

acionamento automático.

4.3 Propostas para melhoria dos problemas identificados

A partir da identificação dos problemas, foram estudados os diversos sistemas para Luz

Natural apresentados nas tabelas 2 e 3, do Capítulo 3, de forma a otimizar problemas de

conforto luminoso e térmico. Dentre os sistemas, foram identificados aqueles

potencialmente viáveis para aplicação no Palácio Itamaraty. As prateleiras de luz,

persianas para condução de luz e películas para proteção solar, devido a pequena

interferência na fachada, facilidade de manutenção, possibilidade de instalação em

edifícios existentes e baixo custo, se apresentaram como mais adequadas para melhorar

as condições de conforto dos ambientes.

Das duas salas idênticas, inicialmente identificadas para o estudo, uma foi definida

como sala de referência e teve suas características originais mantidas, para a avaliação.

Na segunda, chamada de sala de teste, foram implantados os sistemas selecionados,

conforme caracterização apresentada abaixo.

4.3.1 Características dos sistemas:

Prateleira de luz: Executada em poliestireno expandido, na cor branca, instalada 2,50m

acima do nível do piso e com profundidade de 50 cm.

Persianas para condução de luz: Sistema composto por lamelas horizontais com

superfícies espelhadas e microperfuradas. Na vertical, o sistema foi dividido em duas

porções, com controle diferenciado de recolhimento e de inclinação das lamelas sendo,

uma instalada na altura de 2,50 metros (coincidindo com a altura da prateleira de luz)

até o piso, chamada nas medições de persiana inferior e outra, instalada do nível da

prateleira, 2,50 m até o teto, chamada nas medições de persiana superior.

Película refletiva de superfície: Filme de fabricação da empresa Solar Gard, referência

“Sterling 60”, para instalação em vidro comum de 6mm de espessura, apresentando de

acordo com o fabricante, o seguinte desempenho:

Em relação à energia solar:

- transmissão: 35%; absorção: 39%; reflexão: 26%

Em relação à energia térmica:


- coeficiente de transmissão de calor: no verão:1,01; no inverno: 1,03;

- coeficiente de sombreamento: 0,53;

- coeficiente de ganho de calor solar: 0,45.

Os sistemas foram avaliados individualmente e em conjunto. Dessa forma foram

testadas 6 (seis) configurações diferentes dos sistemas.

4.3.2 Configuração dos sistemas

Os três sistemas selecionados foram implantados, progressivamente, em seis etapas para

avaliação individual e conjunta de seu desempenho. Dessa forma, foram obtidas seis

configurações, passíveis de avaliação comparativa.

Configuração 1- Prateleira de Luz

Configuração 2 – Persiana para condução de luz

a) Persiana superior com lamelas posicionadas a 0º (transversais ao vidro)

b) Persiana inferior fechada a 90º

Configuração 3 – Prateleira de luz e persiana para condução de luz

a) Persiana superior recolhida


Configuração 4 – Película de proteção solar

Persiana recolhida

Configuração 5 – Prateleira de luz, persiana para condução de luz e película de

proteção solar

a) Persiana superior recolhida


Configuração 6 - Prateleira de luz, persiana para condução de luz com lamelas

com concavidade para cima e película de proteção solar

a) persiana superior recolhida

b) persiana inferior fechada a 90º e

c) persiana inferior fechada a 60º

4.4 Avaliação das configurações propostas

Para avaliação do desempenho dos sistemas, foram realizadas medições internas

simultâneas dos parâmetros ambientais, nas duas salas. Foram monitorados os níveis de


iluminâncias, luminâncias, temperatura do ar, temperatura de globo e umidade do ar. As

medições externas foram realizadas apenas em alguns períodos, devido à

indisponibilidade, nas primeiras medições, de equipamento apropriado. O período de

medição se desenvolveu entre dezembro de 2004 e outubro de 2005. As medições foram

realizadas às 9:00h, 12:00h e 15:00, sendo que as realizadas durante a vigência do

horário de verão ocorreram às 10:00h, 13:00h e às 16:00h. Os dados referentes aos

níveis de conforto térmico foram coletados nos períodos das 8:00h às 17:00h, com as

salas desocupadas.

Os equipamentos utilizados nas medições foram:

Iluminâncias: luxímetros digitais, marca TES , modelos 1332 e 1335

Luminâncias: Luminancímetro digital, Mavolux Digital, marca Gossen

Temperatura do ar: Temperature Datalogger, marca “Prova”, modelo 69

Temperatura e umidade relativa do ar: Humidify-temperature meter, marca TES, mod.

1365

Temperatura de globo: Termômetro de Globo, marca Intruterm, modelo TGD-200.


4.4.1 Condições luminosas

4.4.1.1 Configuração 1 (figuras 18 e 19)

Prateleira de luz

Figura 18- Prateleira de luz

Figura 19- Prateleira de luz



PER SIA N A 28-Dec 10:00 467.52 175 1,200 0.374 20,4:1 1.416V ER T IC A L 28-Dec 13:00 34.80 11 132 0.316 16:1 0.077F EC HA D A 4-Jan 16:00 33.56 10 69 0.298 6,5:1 0.101PER SIA N A 28-Dec 10:00 5,727.20 1,460 13,940 0.255 52,5:1 17,00V ER T IC A L 28-Dec 13:00 703.80 308 1,866 0.438 26:1 1.574

R EC OLHID A 4-Jan 16:00 645.24 360 1,183 0.558 27:1 1.955

28-Dec 10:00 3,063.20 800 8,000 0.261 50:1 9.28228-Dec 13:00 702.20 285 1,690 0.406 25:1 1.5704-Jan 16:00 646.96 238 810 0.368 26:1 1.960

9:00 22.4 75 6 PE 64.9 33.0 55.912:00 PE 102.6 44.7 21.915:00 24.7 65 9 PE 64.9 33.0 10.6

9:00 22.1 80 9 PE 64.9 33.0 55.912:00 PE 102.9 44.8 21.715:00 26.1 59 8 PE 64.9 33.0 10.5


04/jan



HORIZONTAL

04/jan04/jan

DIFUSA HORIZONTAL

GLOBAL VERTICAL

CONDIÇÕES INTERNAS

MEDIÇÕES - 28 de DEZEMBRO de 2004 e 04 de JANEIRO de 2005

SALA SISTEMA DIA HORAILUMINÂNCIA (lux)

Uo CONTRASTE

REF

ERÊN

CIA

TEST

E

PR A T ELEIR A D E LU Z

HORA


DIATEMP DO AR

°C

UMIDADE RELATIVA

(%)

NEBULOSIDADE (0-10)

TIPO DE

CÉU

28/dez

28/dez28/dez

Tabela 7. Avaliação do desempenho da configuração 12

4.4.1.1.1 Variáveis ambientais internas

Nessas condições, as medições realizadas na sala de referência, com as persianas

recolhidas, comparadas às realizadas na sala de testes, revelaram redução dos níveis de

iluminância às 10:00 horas, na sala de testes. Nas demais medições ao longo do dia,

houve alteração mínima desses níveis. Os contrastes permaneceram inalterados, em

níveis elevados. O Coeficiente de Luz Diurna-CLD3 também não sofreu alteração. Os

altos níveis de iluminância verificados indicam a incidência de luz solar direta no

ambiente, e os resultados obtidos com a utilização do sistema, significam redução de

2 Nessa data, as variáveis ambientais externas verificadas, foram obtidas por meio do programa DLN e dados, disponíveis, do INMET (tabela 5). Nessa medição o tipo de céu verificado foi Parcialmente Encoberto – PE. 3 O Coeficiente de Luz Diurna-CLD foi calculado em função da iluminância média no ambiente em relação à iluminância da abóbada celeste naquele horário, baseado nos dados de iluminância horizontal externa obtidos por meio do programa DLN, sem a contribuição da luz direta do sol. O cálculo de CLD não foi realizado para as medições realizadas às 10:00 horas, já que nesse horário há predominância de luz do sol direta nos ambientes.


aproximadamente 50% da incidência o que corresponde a expressiva redução da carga

térmica no ambiente. Essa redução da carga térmica é determinante na redução da

demanda do equipamento de condicionamento de ar e no consumo de energia elétrica.

(tabela 7).


Persianas para condução de luz

Figura 20- Persianas para condução de luz

Figura 21- Detalhe das persianas para condução de luz



P ER SIA N A 19-Mar 9:00 397.92 162 1,115 0.407 20,4:1 2.904VER T IC A L 19-Mar 12:00 33.48 10 120 0.299 16:1 0.200F EC H A D A 19-Mar 15:00 30.60 9 64 0.294 6,5:1 0.223P ER SIA N A 19-Mar 9:00 3,690.84 1,350 9,760 0.366 50:1 26.934VER T IC A L 19-Mar 12:00 698.80 370 1,480 0.529 25: 3.967

R EC OLH ID A 19-Mar 15:00 587.60 250 1,740 0.425 25:1 4.289

19-Mar 9:00 539.68 286 884 0.530 4,5:1 3.93919-Mar 12:00 130.72 78 250 0.597 2,85:1 0.81119-Mar 15:00 86.73 42 150 0.484 1,5:1 0.633

9:00 21.0 70 4 CLARO 79.2 13.7 73.212:00 CLARO 117.1 16.1 3.915:00 26.6 50 7 CLARO 79.2 13.7 2.5


DIA

19/mar19/mar19/mar

MEDIÇÕES - 19 de MARÇO de 2005




TIPO DE CÉU

NEBULO SIDADE (0-10)


HORIZONTALDIFUSA

HORIZONTAL

UMIDADE RELATIVA

(%)GLOBAL

VERTICALHORA

TEMP DO AR

(°C)

CONTRASTEDIASALAILUMINÂNCIA (lux)

HORA Uo

TEST

ER

EFER

ÊNC

IA

P ER SIA N A P A R A

C ON D UÇÃ O D E LUZ

SISTEMA

Tabela 8- Avaliação do desempenho da configuração 24


A análise comparativa das medições realizadas na sala de referência, com suas persianas

de tecido fechadas, e na sala de testes, revelou grande aumento de iluminância média

em todos os horários, sendo que a iluminância média verificada às 9:00h atingiu níveis

superiores aos 500 lux necessários. Nas demais medições, às 12:00h, o aumento foi

superior a 300% e às 15:00h o aumento foi de 183%. Os contrastes foram reduzidos a

níveis ideais e o Coeficiente de Luz Diurna-CLD5 aumentou significativamente, em

todas as medições (tabela 8). Entretanto, os valores verificados às 12:00h de 130 lux e

às 15:00h de 86 lux, ainda se revelaram inferiores aos 500 lux ideais para o tipo de

ambiente. Apesar de, isoladamente, o sistema não haver se revelado capaz de garantir a

iluminância necessária ao ambiente foi constatada a significativa contribuição desse

4 Nessa data, as variáveis ambientais externas verificadas, foram obtidas por meio do programa DLN e dados disponíveis, do INMET. 5 O Coeficiente de Luz Diurna-CLD, foi calculado em função da iluminância média no ambiente em relação à iluminância da abóbada celeste naquele horário, baseado nos dados de iluminância horizontal externa obtidos por meio do programa DLN, sem a contribuição da luz direta do sol.


sistema para a redução da carga de iluminação artificial requerida e conseqüente

redução do consumo de energia elétrica.


Persianas para condução de luz e Prateleira de luz

Figura 22- Persianas para condução de luz e prateleira de luz

Figura 23- Persianas para condução de luz e prateleira de luz


MÉD MÍN MÁX

PERSIANA 10-Apr 9:00 353.0 147 1,008 0.416 20,4:1 2.654VERTICAL 10-Apr 12:00 28.9 9 110 0.311 16:1 0.184FECHADA 10-Apr 15:00 27.9 8.5 58 0.304 6,5:1 0.209PERSIANA 10-Apr 9:00 823.5 410 1,758 0.498 50:1 6.190VERTICAL 10-Apr 12:00 401.8 220 780 0.603 25:1 2.559RECOLHIDA 10-Apr 15:00 315.3 190 545 0.548 26:1 2.370

10-Apr 9:00 543.1 200 1,167 0.368 3:1 4.08310-Apr 12:00 198.5 151 244 0.761 2,85:1 1.26410-Apr 15:00 149.2 130 160 0.871 1,5:1 1.121

PERSIANA 25-Jun 9:00 259.60 113 550 0.435 20,4:1 2.140VERTICAL 25-Jun 12:00 22.6 7 85 0.310 16:1 0.154FECHADA 25-Jun 15:00 21.48 8 45 0.372 6,5:1 0.216PERSIANA 25-Jun 10:00 630.44 316 1,355 0.501 50:1 5.210VERTICAL 25-Jun 12:00 309.32 170 600 0.550 25:1 2.118RECOLHIDA 25-Jun 15:00 236.24 160 420 0.677 25:1 2.386

25-Jun 9:00 468.56 154 1,056 0.329 3:1 3.87225-Jun 12:00 149.76 115 182 0.768 2,85:1 1.02525-Jun 15:00 114.72 100 146 0.872 1,5:1 1.158




DIA

10/abr10/abr

TIPO DE CÉU

NEBULOSIDADE (0-10)


HORIZONTALDIFUSA

HORIZONTAL


UMIDADE RELATIV

A (%)GLOBAL

VERTICALHORA

TEMP DO AR

(°C)

10/abr

25/jun25/jun25/jun

CLD (%)SISTEMA


MEDIÇÕES - 10 de ABRIL e 25 de JUNHO de 2005

SALAILUMINÂNCIA (lux)

HORA Uo

REF

ERÊN

CIA

TEST

E PERSIANA E PRATELEIRA

CONTRASTEDIA

REF

ERÊN

CIA

TEST

E PERSIANA E PRATELEIRA




fechadas (condição predominante de uso), comparadas às realizadas na sala de testes,

revelaram grande aumento dos níveis de iluminância em todos os horários, na sala de

6 Nessa data, foram realizadas medições dos níveis de iluminância global externa por meio de luxímetro digital. Os níveis de iluminância difusa foram obtidos meio do programa DLN e os níveis de nebulosidade, temperatura e umidade relativa do ar, foram obtidos no INMET (tabela 5).


testes. Os contrastes foram reduzidos a níveis ideais e o Coeficiente de Luz Diurna-

CLD7 aumentou significativamente, em todas as medições. Em relação à configuração

2, houve aumento nos níveis de iluminâncias médias bem como no Coeficiente de Luz

Diurna-CLD (tabela 9).


Película de proteção solar

Figura 24- Filme de proteção solar

Figura 16- Aplicação do filme de proteção solar

7 O Coeficiente de Luz Diurna-CLD, foi calculado em função da iluminância média no ambiente em relação à iluminância da abóbada celeste naquele horário, baseado nos dados de iluminância horizontal externa obtidos por meio do programa DLN, sem a contribuição da luz direta do sol.



21-Aug 9:30 586.58 330 996 0.563 35:1 6.11021-Aug 12:00 360.28 214 498 0.594 20:1 2.45021-Aug 15:00 296.68 188 430 0.634 16:1 2.197

21-Aug 9:30 445.40 210 740 0.471 32:1 4.63921-Aug 12:00 279.72 188 469 0.672 17:1 1.90221-Aug 15:00 242.48 160 400 0.660 15:1 1.796


21/ago21/ago21/ago

GLOBAL VERTICAL


MEDIÇÕES- 21 de AGOSTO de 2005


DIA TIPO DE CÉU

NEBULOSIDADE (0-10)


HORIZONTALDIFUSA

HORIZONTAL

UMIDADE RELATIVA

(%)

Uo CONTRASTEDIA

HORATEMP DO AR

(°C)

ILUMINÂNCIA (lux)HORA

TEST

E

PELÍCULA DE

PROTEÇÃO SOLAR

SALA

REF

ERÊN

CIA

PERSIANA

VERTICAL

RECOLHIDA

SISTEMA

PERSIANA VERTICAL FECHADA




recolhidas, comparadas às realizadas na sala de testes, revelaram diminuição dos níveis

de iluminância, proporcionada pela película instalada na sala de testes, em todas as

medições realizadas. Os contrastes também sofreram diminuição, tendo permanecido,

entretanto em níveis elevados. O Coeficiente de Luz Diurna-CLD9 também sofreu

pequeno decréscimo. Dessa forma, apesar da melhoria alcançada, o sistema revelou-se

insuficiente para promover condições desejáveis de conforto luminoso no ambiente

(tabela 10).

8 Nessa data, foram realizadas medições dos níveis de iluminância global e difusa, por meio de luxímetro digital. Os níveis de níveis de nebulosidade, temperatura e umidade do ar foram obtidos no INMET (tabela 11).

9 O Coeficiente de Luz Diurna-CLD, foi calculado em função da iluminância média no ambiente em relação à iluminância da abóbada celeste naquele horário, baseado nos dados de iluminância horizontal externa obtidos por meio de medição na cobertura do edifício, sem a contribuição da luz direta do sol.



Prateleira de luz, persiana para condução de luz e película de proteção solar

Figura 26- Prateleira de luz, persiana para condução de luz e película de proteção solar

Figura 27- Vista externa após aplicação da película



PERSIANA 28-Aug 9:00 152,28 58.0 279.0 0,38 20,4:1 1,103VERTICAL 28-Aug 12:00 25.77 9.6 52.7 0.373 16:01 0.179FECHADA 28-Aug 15:00 19.04 7.4 36.4 0.389 6,5:1 0.135PERSIANA 28-Aug 9:00 646.56 196.0 1,632.0 0.303 35:1 4.935VERTICAL 28-Aug 12:00 372.56 145.0 512.0 0.389 20:1 2.388RECOLHIDA 28-Aug 15:00 306.08 113.0 474.0 0.369 16:1 2.336

28-Aug 9:00 374.84 200.0 530.0 0.534 3:1 2.71628-Aug 12:00 131.77 107.1 157.5 0.813 2,85:1 0.88428-Aug 15:00 92.00 75.4 107.8 0.820 1,5:1 0.226

PERSIANA 3-Sep 9:00 139.4 29.0 306.0 0.208 20,4:1 0.844VERTICAL 3-Sep 12:00 28.6 8.4 53.2 0.294 16:01 0.182FECHADA 3-Sep 15:00 29.3 7.5 57.9 0.256 6,5:1 0.124PERSIANA 3-Sep 9:00 670.2 203.0 1,660.0 0.303 35:1 5.116VERTICAL 3-Sep 12:00 385.7 146.0 517.0 0.379 20:1 2.472RECOLHIDA 3-Sep 15:00 319.2 116.0 486.0 0.363 16:1 2.436

3-Sep 9:00 361.2 217.0 557.0 0.601 3:1 2.1873-Sep 12:00 135.8 101.1 168.0 0.744 2,85:1 0.8993-Sep 15:00 136.3 131.5 168.6 0.965 1,5:1 0.559

9:00 20.8 45 7 CLARO 74.0 13.8 62.012:00 CLARO 102.0 14.9 12.015:00 28.8 29 2 PE 75.8 14.1 12.0

9:00 21.9 64 1 CLARO 70.1 16.5 59.112:00 CLARO 101.4 15.1 11.315:00 28.7 30 8 CLARO 79.9 23.5 9.403/set

28/ago

03/set03/set

MEDIÇÕES - 28 de AGOSTO e 03 de SETEMBRO de 2005



DIA DIFUSA HORIZONTAL

UMIDADE RELATIVA

(%)GLOBAL

VERTICALHORA

TEMP DO AR

(°C)

Uo

28/ago28/ago

TIPO DE CÉU

NEBULOSIDADE (0-10)


HORIZONTAL

REF

ERÊN

CIA

TEST

E PRATELEIRA PERSIANA PELÍCULA

SALA

REF

ERÊN

CIA

TEST

E

CONTRASTEDIA

PRATELEIRA PERSIANA PELÍCULA

SISTEMAILUMINÂNCIA (lux)

HORA


4.4.1.5.1 Variáveis ambientais internas Nessas condições, as medições realizadas na sala de referência, com as persianas

fechadas, comparadas às realizadas na sala de testes, revelaram a influência da película

de proteção solar no desempenho do sistema persiana/prateleira de luz, no decréscimo

dos níveis de iluminâncias, na sala de testes, em todas as medições realizadas (tabela

11).

10 Nessa data, foram realizadas medições dos níveis de iluminância global e difusa, por meio de luxímetro digital. Os níveis de níveis de nebulosidade, temperatura e umidade do ar foram obtidos no INMET (tabela 10).


4.4.1.5.1.1 Condições térmicas dos ambientes Visando avaliar a influência da película de proteção solar nas condições térmicas do

ambiente. foram realizadas, somente nessa configuração, medições das temperaturas de

globo, de bulbo úmido e seco, do ar e umidade relativa das salas. As medições foram

realizadas com portas e janelas fechadas e com os sistemas de ar condicionado

desligados. A partir dos dados obtidos foram calculados, por meio do programa

Análises CST, os índices PMV (Predicted mean vote) e PMV (Predicted Percentage of

Dissatisfied). Nesses cálculos foram considerados para o usuário uma vestimenta

correspondente a 0,85 clo, desenvolvendo atividade de 70w/m², com velocidade do ar

de 0m/s (tabela 12).

Figura 28- Termômetro de globo na sala de referência

Figura 29- Termômetro de globo e medidor de temperatura e umidade relativa do ar


28-Aug 8:00 28.3 29.661 46.3 1.46 48.9128-Aug 9:00 29.8 31.301 41.2 1.69 61.1328-Aug 10:00 28.5 29.291 42.5 1.43 47.1028-Aug 11:00 27.7 28.493 42.6 1.18 34.4928-Aug 12:00 27.5 27.900 41.5 1.07 29.0028-Aug 13:00 27.3 27.817 40.8 1.06 28.6528-Aug 14:00 27.3 27.682 40.5 1.06 28.6528-Aug 15:00 27.3 27.682 39.9 1.05 28.3028-Aug 16:00 27.2 27.717 39.0 1.05 28.3028-Aug 17:00 27.3 27.700 40.1 1.05 28.65

28-Aug 8:30 26.8 28.673 46.6 1.28 39.2028-Aug 9:30 28.8 30.248 41.1 1.53 52.7328-Aug 10:30 27.8 29.042 42.0 1.23 36.5928-Aug 11:30 27.1 28.041 42.2 0.94 23.6228-Aug 12:30 26.8 27.500 41.1 0.97 24.7328-Aug 13:30 26.7 27.400 39.5 0.92 22.7428-Aug 14:30 26.7 27.635 39.0 0.91 22.4528-Aug 15:30 26.7 27.636 38.4 0.92 22.7428-Aug 16:30 26.8 27.636 38.0 0.92 22.74

03/set 8:30 29.1 31.400 52.9 1.81 67.3503/set 9:30 29.3 31.839 51.4 1.97 75.4703/set 10:30 28.0 29.362 51.1 1.55 53.5303/set 11:30 27.6 28.254 51.3 1.30 40.1903/set 12:30 27.3 27.800 49.7 1.13 31.8903/set 13:30 27.4 28.054 46.5 1.11 30.7903/set 14:30 27.5 28.154 44.8 1.24 37.3803/set 15:30 27.6 27.621 42.8 1.23 36.59

03/set 8:00 27.4 30.710 51.5 1.47 49.1203/set 9:00 29.0 29.120 50.1 1.62 57.5703/set 10:00 28.0 29.654 50.0 1.55 53.5503/set 11:00 27.2 28.711 50.0 1.29 39.7903/set 12:00 27.0 27.400 49.0 1.13 31.8903/set 13:00 26.8 27.455 46.6 1.01 26.9003/set 14:00 27.0 27.794 43.0 1.08 29.7103/set 15:00 27.0 27.794 42.7 1.07 29.35

MEDIÇÕES

REF

ERÊN

CIA


TEST

E PRATELEIRA PERSIANA PELÍCULA

PRATELEIRA PERSIANA PELÍCULA

DIASALA SISTEMA

TEST

ER

EFER

ÊNC

IA


TEMP DO AR (°C)

TEMP RADIANTE MÉDIA (°C)

UMIDADE RELATIVA

(%)HORA PPD (%)PMV

TEMPERATURA E UMIDADE RELATIVA DO AR INTERNO

Tabela 12- Avaliação do desempenho térmico da configuração 5

Nas medições de temperatura e umidade, foi utilizado termômetro de globo e “data

logger” de temperatura e umidade (figuras 28 e 29). Foi constatada a diminuição dos

níveis de temperatura do ar e radiante média, índices PMV e PPD, em todas as

medições realizadas ao longo do dia. Os valores calculados de PMV e PPD foram

superiores a 0,5 e 10%, respectivamente, indicando que o ambiente ainda não havia

alcançado os níveis de conforto térmico considerados ideais, prescritos na norma ISO


7730. A significativa redução da temperatura do ar verificada, é representativa para

dimensionamento e demanda do equipamento de condicionamento de ar e, conseqüente,

consumo de energia elétrica. Considerando que os novos sistemas de luz natural,

instalados na sala de teste, possibilitam a ventilação natural através das janelas, sem

comprometer seu desempenho, o conforto térmico poderá ser alcançado, sem

equipamento de condicionamento de ar, em alguns meses do ano (tabela 12).

Foi constatada ainda a redução de 1,7°C na temperatura do ar, do ambiente. No mesmo

horário, o Predicted Mean Vote-PMV, foi reduzido de 1,97 para 1,62 e o Predicted

Percentage of Dissatisfied-PPD, foi reduzido de 75,47 para 57,57, revelando sucesso do

sistema. Os resultados obtidos não são suficientes para garantir, isoladamente, as

condições de conforto requeridas pelos usuários. A significativa redução da temperatura

do ar verificada, é representativa para o dimensionamento e definição da demanda do

equipamento de condicionamento de ar e, conseqüente, consumo de energia elétrica.

4.4.1.6 Configuração 6 (figura 30, 31 e 32)

Prateleira de luz, persiana para condução de luz e película de proteção solar

Nessa situação as lamelas das persianas para condução de luz foram reposicionadas com

a concavidade para cima.

Figura 30- Detalhe da prateleira de luz, persiana para condução de luz com lamelas invertidas e película de proteção solar


Figura 31- Prateleira de luz, persiana para condução de luz, com lamelas invertidas e Película de proteção solar,

Figura 32- Vista externa da sala de teste com película de proteção solar, prateleira de luz e persiana para condução de luz, com lamelas invertidas



PERSIANA 22-Oct 10;00 92.56 36 166 0.389 20,4:1 0.120VERTICAL 22-Oct 13:00 34.92 11 54 0.315 16:1 0.149FECHADA 22-Oct 16:00 24.60 8 40 0.325 6,5:1 0.142PERSIANA 22-Oct 10:00 764.64 232 1,850 0.303 35:1 2.929VERTICAL 22-Oct 13:00 444.56 170 610 0.382 20:1 1.899

RECOLHIDA 22-Oct 16:00 361.04 132 550 0.366 16:1 2.087

22-Oct 10:00 579.16 345 705 0.596 3:1 2.21922-Oct 13:00 226.60 115 275 0.508 2,85:1 0.96822-Oct 16:00 146.36 118 183 0.806 1,5:1 0.846

22-Oct 13:00 274.40 161 351 0.587 3,2:1 1.17222-Oct 16:00 199.32 152 262 0.763 2,5:1 1.152


22/out22/out22/out

MEDIÇÕES - 22 de OUTUBRO de 2005



DIA DIFUSA HORIZONTAL

UMIDADE RELATIVA

(%)GLOBAL

VERTICALHORA

TEMP DO AR

(°C)

DIASALA

REF

ERÊN

CIA

TIPO DE CÉU

NEBULOSIDADE (0-10)


HORA

TEST

ETE

STE

PRATELEIRA PERSIANA 90º

PELÍCULA

PRATELEIRA PERSIANA 60º

PELÍCULA

Uo CONTRASTE


HORIZONTAL



Nessas condições, a análise comparativa dos dados revelou que a persiana com lamelas

com concavidade voltada para cima, posicionadas a 60°, proporciona maiores níveis de

iluminação nas medições realizadas sem a presença de luz solar direta, às 13:00h e

16:00h. Na medição das 10h, as lamelas foram posicionadas a 90°, para impedir o

ingresso de luz solar direta, normal à fachada. Desse modo o sistema alcança níveis de

desempenho semelhantes aos registrados na Configuração 3 (prateleira de luz e

persiana, sem películas nos vidros) (tabela 13).

4.4.1.6.1.2 Variáveis ambientais internas com a iluminação

parcialmente acesa

A fim de avaliar a integração dos sistemas de iluminação natural e artificial, foram

realizadas, somente nessa configuração, medições internas na sala de teste com a

iluminação artificial acesa, reduzindo em 50% o número de luminárias.


MÉD MÍN MÁX

22/out 13:12 501,32 358 600 0,714 1,25:122/out 16:12 406,24 313 533 0,770 1,28:1

P R A T ELEIR A P ER SIA N A 60º

P ELÍC ULATEST

E

MEDIÇÕES - 22 de OUTUBRO de 2005 - ILUMINAÇÃO ARTIFICIAL 50% ACESA CONDIÇÕES INTERNAS


HORA Uo CONTRASTEDIASALA

Tabela 14- Variáveis ambientais internas com a iluminação artificial parcialmente acesa

Nessas condições, as medições revelaram que a implantação dos sistemas de luz natural

propostos, integrados ao sistema de iluminação artificial permite que sejam alcançados

níveis muito próximos dos ideais (500 lux) com apenas 50% das luminárias existentes

acesas. Essa configuração foi objeto de avaliação favorável por parte dos usuários.

Considerando que a produtividade do funcionário está relacionada às condições de

conforto que lhe são oferecidas no ambiente de trabalho, esta configuração proposta se

revelou, potencialmente, capaz de garantir condições de conforto térmico e luminoso,

com eficiência energética (tabela 14). Outro aspecto relevante do sistema implantado,

se refere `a pouca interferência causada na fachada do edifício (figura 33 e 34)

Figura 33 Vista após a aplicação dos sistemas Figura 34. Vista após a aplicação dos sistemas


4.5 Avaliação do usuário referente às condições de iluminação das salas

de teste e referência

Para o registro da avaliação do usuário, em relação aos sistemas de luz natural e

sistemas de controle da iluminação instalados na sala de testes, conforme a configuração

6, foram aplicados questionários a esses usuários, a respeito de suas impressões no

desenvolvimento de atividades típicas de escritório nas duas salas. Os procedimentos se

basearam naqueles preconizados pelo IEA (2000).

O avaliador permanecia por meia hora em uma das salas, respondendo ao questionário e

desenvolvendo tarefas de leitura e digitação de textos em computador existente num dos

postos de trabalho. Ao final dessa meia hora ele se deslocava para o posto de trabalho

correspondente, na outra sala e desenvolvia as mesmas tarefas, no mesmo espaço de

tempo.

O questionário era dividido em três partes: na primeira parte, o usuário respondia a

questões de natureza pessoal; na segunda parte oferecia sua impressão a respeito das

condições da sala, (nível de iluminação, existência de sombras, de obstrução da visão

exterior, ofuscamento); na terceira parte o usuário lia e digitava dois textos. Concluindo,

emitia sua opinião a respeito de sua experiência no desenvolvimento dessas tarefas.

Após responder aos questionários, em cada uma das salas, o avaliador respondia a novo

questionário emitindo opinião comparativa a respeito das salas.

Para possibilitar a comparação, foi acrescentado ao “lay out” da sala de referência um

segundo posto de trabalho, na mesma posição do existente na sala de testes. Desse

modo, durante o desenvolvimento dos trabalhos, ambas as salas contaram com dois

postos de trabalho, em posições idênticas.

Ao final, os avaliadores relataram suas impressões, opinião e experiência referente às

duas salas. O objetivo principal do questionário foi esclarecer se, na opinião do usuário,

os sistemas para a luz natural são capazes de melhorar o conforto ou as condições de

trabalho, se comparados com a solução original, encontrada na sala de referência.

Todos os avaliadores destacaram as condições favoráveis da sala de testes, enfatizando

as vantagens da visão do ambiente externo, ao longo do desenvolvimento de atividades

de escritório.


Não foi observado pelos avaliadores que a sala de teste apresentava número de

luminárias acesas correspondente a 50% daquelas utilizadas na sala de referência.

A análise dos questionários preenchidos pelos avaliadores revelou que a utilização

conjunta dos sistemas de luz natural propostos foi eficaz na produção de resultados,

visando o conforto dos usuários, no ambiente avaliado.

Os questionários preenchidos, apresentados anexos, contêm detalhes das avaliações.

Capítulo 5 – Conclusões pág 76

Capítulo 5 Conclusões

Os sistemas de luz natural devem ser selecionados de acordo com as características

climáticas, tipo de céu, latitude, localização e orientação do edifício. A efetiva economia de

energia e conforto térmico e luminoso, obtidos com implantação de sistemas de luz natural,

decorrem da estratégia de integração desses sistemas com o projeto de iluminação artificial.

Para alcançar a integração desejada, desde a concepção do partido do projeto arquitetônico, já

devem ser identificados os sistemas de luz natural, potencialmente indicados para o edifício.

Dessa integração irá decorrer a qualidade ambiental e a valorização do espaço. Os edifícios

localizados em latitudes com abundância de luz natural e luz solar, têm na questão do

conforto térmico e luminoso, um dos maiores desafios para os projetistas. Hoje, a necessidade

de racionalizar o uso de energia elétrica e garantir melhores condições ambientais para os

usuários, vêm incentivando a pesquisa e estimulando a aplicação de novas estratégias de luz

natural, no projeto do edifício.

Apesar de a estratégia de implantação dos sistemas de luz natural dever ser definida na

elaboração do partido arquitetônico da edificação, edifícios existentes, em especial os de

grande valor histórico e cultural representam desafios a serem vencidos na busca do conforto

térmico e luminoso. A intervenção no objeto de estudo, com suas fachadas, totalmente

envidraçadas e beiral de proporções monumentais, que obstrui parcialmente a abóbada,

demonstrou que a partir da identificação dos problemas ambientais e análise de recentes

inovações tecnológicas, de materiais e componentes, que controlam o ingresso da luz natural

nos ambientes e dos sistemas disponíveis, é possível reabilitar esses edifícios, garantindo

condições mais favoráveis de conforto, menor dependência dos sistemas mecânicos de

condicionamento de ar, maior eficiência e preservação de sua arquitetura original.

Quanto ao desempenho isolado de cada um dos sistemas de luz natural implantados, é

possível fazer as seguintes considerações:

Prateleira de luz (Configuração 1)

A simulação preliminar da trajetória solar no ambiente, com utilização do software “Luz do

Sol” indicou a utilização de prateleira de luz com elemento interno e externo. Considerando as


características do edifício, cuja arquitetura não se deseja alterar, foi instalado apenas o

elemento interno. O objetivo da prateleira de luz é interceptar a radiação direta do sol,

redirecionando-a para o forro, que a refletirá para as áreas mais distantes da janela. É utilizada

com a expectativa de reduzir o calor e uniformizar a distribuição da luz natural no ambiente.

A avaliação do seu desempenho na sala de teste, revelou uma redução significativa dos níveis

de iluminância às 10:00h comprovando sua eficácia na interceptação da luz solar, sendo que a

iluminância máxima caiu de 13.940 lux para 8.000lux, o que representa uma redução de 43%

e a iluminância média de 5.727 lux para 3.063lux, ou seja, redução de 47%. Os altos níveis de

iluminância verificados indicam a incidência de luz solar direta no plano de trabalho, e os

resultados obtidos com a utilização do sistema, revelam redução de aproximadamente 50%

dessa incedência. Nas demais medições ao longo do dia, houve alteração mínima desses

níveis. Os contrastes permaneceram inalterados, em níveis elevados. O Coeficiente de Luz

Diurna também não sofreu alteração. A prateleira de luz é indicada para fachadas norte, no

hemisfério sul e não apresenta o mesmo desempenho para fachadas leste/oeste. Considerando

a localização da sala de teste na fachada sudeste, azimute 107°36’, como era esperado, apesar

dos ganhos expressivos verificados nas medições, o sistema, isoladamente, se revelou

insuficiente para promover as condições ideais de conforto luminoso no ambiente.

Persiana para condução de luz (Configuração 2)

As persianas para condução de luz com lamelas microperfuradas, e controle de abertura

diferenciado, permitindo o comando independente da porção inferior e da superior da

persiana, localizadas no interior do ambiente, têm como principal objetivo a proteção solar,

controle de ofuscamento e redirecionamento da luz natural. A radiação incidente é,

parcialmente transmitida, absorvida e refletida, contribuindo para a distribuição uniforme da

luz natural e integração do usuário com o exterior. Na configuração testada, as lamelas da

porção superior foram mantidas perpendiculares ao vidro, deixando passar a luz natural e as

da porção inferior, fechadas, a 90°. A análise comparativa das medições realizadas na sala de

referência, com suas persianas de tecido, e na sala de testes, revelou significativo aumento de

iluminância em todos os horários, sendo que a iluminância média verificada às 9:00h atingiu

níveis superiores aos 500 lux necessários. Nas demais medições, às 12:00h, o aumento foi

superior a 300% e às 15:00h o aumento foi de 183%. Entretanto, os valores verificados às

12:00h, 130 lux e 15:00h, 86 lux, ainda se revelaram inferiores aos 500 lux ideais para o tipo

de ambiente. Apesar de, isoladamente, o sistema não ter se revelado capaz de garantir a


iluminância necessária ao ambiente, foi constatada a significativa contribuição desse sistema

para a redução da carga de iluminação artificial requerida e conseqüente redução do consumo

de energia elétrica. Nos questionários distribuídos aos avaliadores, ficou evidente a impressão

favorável ao desenvolvimento das atividades de escritório em ambiente integrado ao exterior,

onde as diversas etapas do dia e as condições meteorológicas, podem ser observadas.

Película de proteção solar (Configuração 4)

A película de proteção solar utilizada no objeto de estudo, com objetivo de reduzir o calor no

ambiente foi do tipo reflexiva à onda curta. Como a capacidade de reduzir os efeitos da

radiação solar no interior dos ambientes é proporcional à refletância da película empregada,

apesar de estarem disponíveis no mercado, películas mais refletivas, que rejeitam maior

quantidade de energia solar, foi selecionado um tipo que não comprometesse a fachada do

edifício de valor cultural. Na seleção do tipo de película foi considerada também a

manutenção dos níveis de iluminação natural, no período da tarde, já que o grande beiral

existente no edifício bloqueia, parcialmente, a abóbada celeste.

A avaliação dos resultados das medições realizadas na sala de referência e sala de teste, com

as persianas recolhidas, revelou na medição das 9:00h, a redução dos níveis de iluminância,

em aproximadamente 25%. Foi constatada ainda a redução de 1,7°C na temperatura do ar, do

ambiente. No mesmo horário, o Predicted Mean Vote-PMV, foi reduzido de 1,97 para 1,62 e

o Predicted Percentage of Dissatisfied-PPD, foi reduzido de 75,47% para 57,57%, revelando

sucesso do sistema, porém insuficiente para garantir, isoladamente, as condições de conforto

requeridas pelos usuários. A significativa redução da temperatura do ar verificada, é

representativa para o dimensionamento e demanda do equipamento de condicionamento de ar

e, conseqüente, consumo de energia elétrica.

A avaliação dos resultados obtidos nas medições revelou desempenho favorável dos diversos

sistemas. Entretanto, como isoladamente, os sistemas não atingiram os níveis ideais para

garantir conforto ao usuário, foi simulada a combinação dos sistemas.

Prateleira de luz com persiana para condução de luz (Configuração 3)

A combinação do sistema de prateleira de luz com a persiana para condução de luz foi a

primeira avaliada. Foram realizadas medições dos níveis de iluminância e luminância dessa

configuração. Nessas condições foi verificado significativo aumento desses índices, em


relação aos identificados na sala de referência. A análise comparativa revelou que a

iluminância média aumentou, aproximadamente, 550% às 12:00h e às 15:00h, 434%. Os

contrastes foram reduzidos, alcançando o valor máximo de 3:1. O Coeficiente de Luz Diurna,

no horário mais desfavorável, aumentou de 0,216% para 1,158%.

Prateleira de luz com persiana para condução de luz e película de proteção

solar (Configuração 5)

A segunda avaliação combinada foi prateleira de luz com persiana para condução de luz e

película de proteção solar. Essa configuração apresentou uma expressiva redução na

temperatura do ar e radiante média, com valores semelhantes aos verificados na avaliação

isolada do sistema película de proteção solar. Entretanto, nessa combinação de sistemas foi

observada redução dos níveis de iluminância, decorrente da utilização da película. A busca do

resgate dos níveis de iluminância medidos no sistema anterior, levou à uma nova

configuração, com inversão da aletas da persiana para condução de luz, para a posição de

concavidade para cima.

Prateleira de luz com persiana para condução de luz, com a concavidade

das aletas voltada para cima e película de proteção solar (Configuração 6)

Essa nova configuração resgatou os níveis de iluminância verificados antes da aplicação da

película e permitiu que o sistema de iluminação artificial fosse reduzido em 50%, mantidas as

condições de iluminação ideais, ao longo do dia. Essa integração dos sistemas, de luz natural

e artificial, acarretou economia direta, na redução do consumo de energia elétrica de

iluminação e indireta na redução do impacto das cargas térmicas dos componentes do sistema

de iluminação artificial, nos sistemas de condicionamento de ar existentes.A estratégia de

integração dos sistemas de luz natural e artificial garantiu condições de conforto ao usuário,

redução da carga térmica incidente no ambiente e, conseqüente, redução do consumo de

energia elétrica.


Avaliação final

A escolha do Palácio Itamaraty, projetado por Oscar Niemeyer, exemplo da produção

modernista no Brasil, como estudo de caso deste trabalho, representou um desafio. O edifício

envidraçado, recuado da seqüência de arcos plenos em concreto armado aparente, sem

elementos de proteção solar para garantir a eficiência do controle da entrada de sol nos

ambientes é símbolo visual de Brasília. Entretanto, o edifício exige intervenções que garantam

o conforto térmico e luminoso de seus usuários, reduzindo sua dependência da energia

elétrica, para obtenção de conforto ambiental.

O Palácio Itamaraty, onde predomina a natureza de bem cultural, as intervenções devem ser

conduzidas observando o conceito de Reabilitação, que é definido como ato ou processo de

possibilitar um uso eficiente e compatível de uma propriedade, através de reparações,

alterações e acréscimos, preservando ao mesmo tempo, as partes ou características que

transmitem os seus valores histórico, cultural e arquitetônico.

As intervenções realizadas no Palácio Itamaraty contribuem também para implementação de

uma regulamentação que garanta a preservação e conservação do patrimônio arquitetônico de

Brasília. Como podem ser observados, os resultados favoráveis alcançados nos níveis de

conforto do edifício e no consumo de energia, por meio da instalação de sistemas de luz

natural, causaram mínima interferência na fachada. Esses resultados favoráveis obtidos em

um edifício simbólico, poderão servir de modelo para outras intervenções em edifícios de

natureza semelhante em Brasília.

A avaliação final das medições comparativas realizadas, revela que os sistemas para luz

natural para aplicação nos edifícios têm evoluído rapidamente e estão cada vez mais

acessíveis. A utilização desses sistemas possibilita a reabilitação de edifícios, em especial

aqueles ao quais estão agregados valores históricos e culturais, tornando-os mais confortáveis

e eficientes para o desenvolvimento de atividades produtivas. Os profissionais das diversas

especialidades envolvidos nessa atividade de reabilitação devem ter em mente a diversidade

dos temas a serem abordados de forma integrada, para o sucesso da intervenção.

Desdobramentos e trabalhos futuros

Algumas características da edificação, como os beirais, o mezzanino, a abertura na fachada

sudoeste e o pé direito generoso podem ser, devidamente estudadas de modo a contribuir para

o conforto térmico das áreas de escritórios. As medições realizadas com janelas e portas


fechadas, após a implantação dos novos sistemas de luz natural indicaram redução na

temperatura do ar. A busca de níveis ideais de conforto térmico, sem a utilização de sistemas

mecânicos de condicionamento de ar, representa novo desafio na busca da eficiência

energética. Dessa forma, o estudo do potencial de ventilação natural do edifício se apresenta

como tema para estudos futuros.

82

Referências Bibliográficas

83

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88

Anexo I Avaliação do Usuário

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Anexo I Avaliação do usuário referente às condições de iluminação das salas de teste. Por Kjed Johnsen, Jens Christoffersen, Erwin Petersen, Staffan Hygge, Hans Allan Löfberg

Introdução

Este documento descreve procedimentos e questionamentos que podem ser usados para a avaliação da opinião do usuário sobre sistemas para a luz natural e sistemas de controle de iluminação instalados em escala real, em salas de teste. Um certo número de pessoas é questionado sobre suas impressões, opinião e experiência referentes à sala, com permanência de meia hora na sala de teste, desempenhando atividades de escritório.

Esta pesquisa é necessária para a completa medição das condições físicas da sala, assim como da performance energética dos sistemas instalados, conforme descrito no Protocolo de Monitoramento.

Os sistemas para a luz natural serão, normalmente, mais sofisticados tecnologicamente e mais caros do que janelas tradicionais. Uma importante parte do teste é então baseado na comparação entre o sistema em questão e um sistema de referência básico (neutro), instalado numa sala idêntica à sala de teste. A questão será então se na opinião do usuário, os sistemas para a luz natural podem melhorar o conforto ou as condições de trabalho, se comparados com a solução tradicional. O questionário é preparado para cobrir escritórios para uma, duas ou três pessoas, ou salas semelhantes com janela(s) em, pelo menos, uma fachada. Para ser aplicado em salas iluminadas apenas pelo teto, algumas das questões precisam ser modificadas.

Condições para as salas de teste

Este questionário exige que as salas estejam mobiliadas e decoradas de modo a garantir aos usuários a sensação de estarem num escritório normal. O acabamento das paredes e teto deve apresentar cor clara, sem superfícies lustrosas. As reflectâncias deverão estar nos intervalos: Teto: 0,7-0,85

Paredes: 0,6-0,75

Piso: 0,5-0,65

Dependendo das dimensões, as salas devem ser equipadas com postos de trabalho, em número de 1 a 3, compostos de mesa, cadeira e computador. As paredes laterais devem ser parcialmente cobertas com prateleiras ou estantes para livros, que apresentem reflectância média de 0,5 a 0,6, e um ou dois posters neutros nas paredes.

Seleção das pessoas para o teste O avaliador deve ser selecionado entre o pessoal habituado a desenvolver atividades de escritório. Eles devem, por exemplo, ter experiência no uso do computador e devem ser capazes de ler uma página em poucos minutos. Por razões econômicas, o avaliador é freqüentemente composto por estudantes. Em qualquer caso é importante que os avaliadores formem um grupo homogêneo, da mesma idade (menos de 45 anos) e com mesmo nível cultural. Isto significa que mesmo antes do teste, alguns avaliadores possam ser preteridos, desse modo as perguntas pessoais podem ser reduzidas ao mínimo.

90

Quando o avaliador entra pela primeira vez na sala de teste, a única informação que devem ter sobre a aparência da sala de teste deve ser baseada em informações dadas pelo staff responsável pelo teste. Com o objetivo de reduzir preconceitos de avaliadores que tenham tido ou não experiência com as salas de teste em visitas prévias, é recomendável que todos os avaliadores recebam informações completas sobre os testes, incluindo breve vistoria nas salas antes do início dos testes. A seqüência dos testes A experiência mais importante é chegar à opinião dos avaliadores sobre o sistema a ser testado (sistemas para a luz natural ou sistema de controle de iluminação) em comparação com uma solução tradicional. Cada pessoa deve ir diretamente da sala de teste para a sala de referência, - ou metade das pessoas e vice e versa – com um intervalo o mais breve possível. Isto com o objetivo de obter, até onde possível, as mesmas condições do céu, e impressão recente do teste anterior. É claro que é de extrema importância que as condições do céu se mantenham as mesmas ao longo de todo o teste. Se ambas as salas, de teste e de referência, forem preenchidas com dois postos de trabalho (chamados posto 1 e posto 2) haverá duas comparações interessantes: a) a comparação entre os postos de trabalho (2) das duas diferentes salas, e b) a comparação entre o posto 1 e posto 2 em cada uma das duas salas. Novamente, devido ao fato de que a comparação a) é de maior interesse do que b), é importante que cada avaliador se desloque diretamente entre dois postos (2) das duas salas. Se as condições do céu estiverem estáveis (muito claro ou muito nublado), poderá ser possível para cada avaliador realizar todos os 4 testes no mesmo dia. Se as condições do céu estiverem instáveis, e mudarem após os primeiros testes, a comparação entre postos (2) das duas salas poderá ainda ser possível, enquanto a comparação entre o posto 1 e o posto 2 de cada uma das salas, será provavelmente, sem sentido. Para orientação adicional do melhor modo de organizar as séries de testes nas slas de testes, consulte o documento: Avaliação de pós ocupação com sistemas para a luz natural em edifícios, de Staffan Hygge, Hans Allan Löfberg.

91

Horário das tarefas durante o teste: A duração de um teste completo de um avaliador nas salas de teste e na sala de referência é deve durar aproximadamente 60 minutos, de acordo com o seguinte plano:

Tempo (minutos)

Sala 1

-5-0 Preparativos para o teste

0 Início do teste

1-2 Leitura introdução

3-4 Parte 1, pessoal, sala 1

5-7 Parte 2, sobre a sala, sala 1

8-28 Parte 3, condução das tarefas, Preenchimento do questionário, sala 1

Tempo (minutos)

Sala 2

30-35 Acostumar-se à sala 2

35-37 Parte 2, sobre a sala, sala 2

37-53 Parte 3, condução das tarefas, Preenchimento do questionário, sala 2

55-60 Comparação das salas

92

Questionário sobre iluminação em áreas de trabalho Estas linhas devem estar preenchidas pelo responsável pela pesquisa.

Pessoa ID:

Data: Hora:

Introdução Este questionário é utilizado para avaliação da opinião de pessoas sobre a utilização de sistemas para a luz natural, sistemas artificiais de iluminação e sistemas de controle de iluminação instalados em salas de teste. A pesquisa complementa medições das condições físicas, assim como da performance energética dos sistemas instalados. Por favor, preencha os questionários da forma como foi orientado para fazê-lo, seja franco e honesto nas suas respostas.Não hesite em consultar o responsável pela pesquisa se tiver dúvidas ou questionamentos. Sua opinião pessoal é de grande importância e permanecerá restrita ao pessoal científico responsável pela pesquisa. Antes de preencher o questionário: Antes de começar, queremos que você se familiarize com a sala. Sente -se, olhe em volta e relaxe por alguns minutos. O questionário é simples, tenha calma e dê sua opinião de acordo com sua experiência. O questionário é composto de 3 partes: Parte1: perguntas sobre você Parte 2: Perguntas sobre a sala, na condição de área de trabalho. Você foi orientado a desenvolver determinadas tarefas durante sua permanência na sala. Isso ocorrerá na Parte 3. Após o preenchimento do questionário (pela 1ª vez), você será solicitado a se locomover para o outro posto de trabalho da sala e responder às questões da Parte 2 e 3 novamente (com o observador na nova posição). Finalmente, após manifestar sua opinião sobre os dois postos de trabalho da sala, você será solicitado a observar o mesmo procedimento na outra sala, que apresenta janela diferente ou prateleira de luz. Ao responder as questões, inclua escalas, indicando sua opinião ao marcar cada uma das linhas. Exemplo: I________________I____________________I certo I________________X____________________I Errado 1. Questões pessoais 1.1 Você usa óculos ou lentes de contato enquanto desenvolve atividades de escritório?

Sim

93

Não 1.2 Você é destro ?

Sim

Não 1.3 Sexo

Masculino

Feminino 1.4 Idade

Anos 1.5 Você se considera sensível à luz (fotofobia)? Sensível Sensível nem um pouco I____________________________________I muito

94

SALA 1, POSTO DE TRABALHO 1 2. Questões sobre sua impressão a respeito da iluminação da sala 2.1. De maneira geral, como você avalia o nível de iluminação da sala? Baixo Alto Nível de iluminação da sala I_____________________________________I Nível de iluminação no posto I____________________________________ I 2.2. Do seu posto, você observa alguma área de sombra na sala? Nenhuma Muitas Áreas de sombra I_____________________________________I 2.3. Do seu posto, você observa alguma área de iluminação intensa na sala? Nenhuma Muitas Áreas de iluminação intensa I_____________________________________I 2.4. Se você olhar pela janela, terá sua visão obstruída por algum dos seguintes elementos? Absolutamente não Muito Pelas dimensões da janela I_____________________________________I Pela prateleira de luz I_____________________________________I Pelas persianas/cortinas I_____________________________________I 2.5. Olhando do seu posto de trabalho você observa algum clarão? Absolutamente não Muito Olhando para frente I_____________________________________I Olhando através da janela I_____________________________________I

95

2.6. Qual sua impressão geral da sala? (esta lista poderá ser ampliada) agradável I____________________________________I desagradável interessante I____________________________________I monótona adorável I____________________________________I repugnante clara I____________________________________I escura uniformemente I____________________________________I iluminado iluminado desigualmente espaçosa I____________________________________I apertada luminosa I____________________________________I escura calma I____________________________________I ruidosa informal I____________________________________I formal 3. Questões sobre a iluminação e a sala para trabalho Agora, queremos que você faça um trabalho para nós. Antes de responder às questões seguintes, gostaríamos que você lesse os documentos A1-1 e B1-1, e então digite novamente o texto na tela do computador. Ao ler os documentos, deixe-os na mesa. Estamos interessados em saber se você teve problemas de reflexão ou falta de contraste em algum desses materiais de trabalhos. Nos documentos A e B há alguns erros. Por favor, identifique-os. Assinale conforme o andamento.

Já li o texto do documento A1-1

Já li o texto do documento B1-1

Já digitei o texto na tela Agora, as perguntas: 3.1. Você observou reflexos perturbadores em algum do seu material de trabalho? Absolutamente não Muito No documento A, na mesa I_____________________________________I No documento A, na mesa I_____________________________________I Na tela I_____________________________________I

96

3.2. Você teve dificuldades relativas à visibilidade do texto em algum do seu material de trabalho? Absolutamente não Muito No documento A, na mesa I_____________________________________I No documento A, na mesa I_____________________________________I Na tela I_____________________________________I 3.3. Durante sua permanência na sala, você sentiu desconforto em relação às seguintes condições de clima interno? Absolutamente não Muito Temperatura alta I_____________________________________I Temperatura baixa I_____________________________________I Desenho (?) I_____________________________________I Odor I_____________________________________I Poeira I_____________________________________I Ruído I_____________________________________I 3.4 Durante sua permanência nessa sala, você verificou alguma necessidade de ajuste na “proteção solar”(?)

Sim

Não 3.5 Caso você tivesse que trabalhar durante por um longo período em condições semelhantes, você acenderia alguma luz elétrica? A luz do posto de trabalho

Sim

Talvez

97

Não A iluminação geral do teto

Sim

Talvez

Não

98

Sala 2, Posto de trabalho 1 4. Questões referentes à sua impressão da sala – posto de trabalho 1 Mesmo questionário da Parte 2, porém agora na sala 2. 5. Questões referentes à sala como local de trabalho – Posto de trabalho 1 Mesmo questionários da parte 3, com diferentes papéis, agora indicando A2-1 e B2-1, respectivamente, e com um novo texto na tela do computador. 6. Comparação entre as salas – Posto de trabalho 1 Você opinou sobre as duas salas. Agora, queremos que você faça uma comparação direta entre as duas salas. Solicitamos que você se desloque livremente entre as duas salas e compare o posto 1 de ambas. Sente-se e veja como se sente no posto de trabalho. Você verifica algo em particular que o agrade ou desagrade? Queremos que você tenha calma para responder as questões seguintes. 6.1 Em que sala você gostaria de trabalhar, comparando-as quanto à: Prefiro Prefiro Não tenho Sala 1 Sala 2 certeza Impressão geral da sala Vista da janela Distribuição de luz na sala Outros 6.2 Você observou alguma outra di

Sim

Não Caso afirmativo, informe qual. ______________________________ Agradecemos sua participação.

ferença entre as duas

__________________

salas?

________________

__

99

Sala 1 Posto de trabalho 2 Comentário: Esta parte do teste deverá ser aplicado num outro dia, ou pelo menos com intervalo mínimo de uma hora, em relação ao primeiro teste. A comparação pessoal entre o posto de trabalho 1 e o 2 de uma mesma sala será prejudicado se as condições do céu forem diferentes nos dois testes. Em todo caso, haverá inúmeras informações importantes no julgamento de pessoas, daquela sala em particular. 7. Questões referentes à sua impressão da sala – posto de trabalho 2. Mesmo questionário da Parte 2, porém observado do posto 2. 8. Questões referentes à sala como local de trabalho – posto 2. Mesmo questionário da Parte 3, porém com diferentes papéis, agora indicando A1-2, B1-2, respectivamente, com uma diferente tarefa no computador. Sala 2, posto 2 9. Questões relativas à sua impressão da sala – posto 2. Mesmo questionário da Parte 2, observado do posto 2. 10. Questões referentes à sala como local de trabalho – posto 2. Mesmo questionário da Parte 3, com diferentes papéis, agora indicando A2-2, B2-2, respectivamente, com uma diferente tarefa no computador.

100

Anexo II Medições “in loco”

- 120 -

ILUMINÂNCIAS EXTERNA GLOBAL NO PLANO VERTICAL MEDIDAS SOBRE A COBERTURA DO EDIFÍCIO DIA: 10/04/2005 HORA: 9:00h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA

17,36° ILUMINÂNCIA HORIZONTAL

1 83.000 9.500 9.400 71.900 2 82.800 10.500 9.400 70.900 3 81.200 10.000 9.400 70.700 73.000

HORA: 12:00h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 10.200 6.100 19.100 64.500 2 10.500 5.700 18.100 59.600 3 10.400 7.600 25.280 61.100 107.000


AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 9.300 4.100 80.600 24.300 2 8.600 3.000 78.800 22.400 3 8.600 3.000 81.000 14.900 72.200

- 121 -

ILUMINÂNCIAS EXTERNA GLOBAL NO PLANO VERTICAL MEDIDAS SOBRE A COBERTURA DO EDIFÍCIO DIA: 25/06/2005 HORA: 9:00h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 63.000 7300 7200 55000 2 63.800 8100 7200 54000 DIFUSA 12.100 3 62.200 8000 7200 54000


AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 8000 4800 14700 50000 2 8100 4800 14000 45000 DIFUSA 14.600 3 8100 5800 19400 47100


AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 7100 3160 62100 18700 2 6630 2300 60700 17200 DIFUSA 9.900 3 6630 2300 62400 11400

- 125 -

ILUMINÂNCIAS EXTERNA GLOBAL NO PLANO VERTICAL MEDIDAS SOBRE A COBERTURA DO EDIFÍCIO DIA: 21/08/2005 HORA: 8:00 h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 68.600 9200 9600 66000 2 71.6000 8.900 9.100 67.400 DIFUSA 9.6003 69.900 9.200 9.700 67.000 GLOBAL 49.900

HORA: 12:00 h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 13.250 11.950 29.600 67.300 2 13.200 12.120 32.500 67.100 DIFUSA 14.700 3 13.800 12.700 31.600 67.500 GLOBAL 98.500

HORIZONTAL HORA: 15:00 h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 12.840 12.230 89.000 28.100 2 12.800 12.800 89.500 29.900 DIFUSA 13.500 3 13.400 12.790 89.500 30.100 GLOBAL 70.500

HORIZONTAL

- 138 -

ILUMINÂNCIAS EXTERNAGLOBAL MEDIDAS SOBRE A COBERTURA DO EDIFÍCIO DIA: 28/08/2005 HORA: 9:00 h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 64.800 9.000 9.500 58.300 2 61.400 8.700 9.400 57.100 DIFUSA 13.8003 62.000 9.000 9.800 57.100 GLOBAL 74.000

HORA: 12:00 h CÉU: CLARO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 12.500 11.240 35.370 60.000 2 12.000 10.600 36.200 56.800 DIFUSA 14.900 3 11.700 11.300 36.300 58.200 GLOBAL 102.000

HORIZONTAL HORA: 15:00 h CÉU: PARCIALMENTE ENCOBERTO ORIENTAÇÃO

AZIMUTE CÂMARA

107,36° ANEXO-II

197,36° MS

287,36° ESPLANADA


1 12.170 14.460 83.300 31.500 2 12.000 14.300 83.800 31.700 DIFUSA 14.100 3 11.900 14.200 84.200 31.900 75.800

HORIZONTAL

- 139 -

ILUMINÂNCIA EXTERNA 03/09/2005

HORA FACHADA Global

COBERTURA Global

COBERTURA Difusa

9:00 59.100 70.100 16.510

10:00 49.900 83.600 16.600

11:00 32.000 96.600 14.600

12:00 11.300 101.400 15.100

15:00 9.380 79.900 23.500

- 148 -

ILUMINÂNCIA EXTERNA 22/10/2005

HORA FACHADA Global

COBERTURA Global

COBERTURA Difusa

10:00 63.000 84.100 26.100

13:00 18.200 113.300 23.400

16:00 5.200 65.800 17.300

Documents

Reabilitação ambiental de edifício público moderno o caso do Palácio Itamaraty