Simulação de desempenho luminoso para salas de aula em Natal-RN

The city of Natal has a significant daylight availability, although it use isn’t systematically explored in schools architecture. In this context, this research aims to determine procedures for the analysis of the daylight performance in school design in Natal-RN. The method of analysis is divided in Visible Sky Factor (VSF), simulating and analyzing the results. The annual variation of the daylight behavior requires the adoption of dynamic simulation as data procedure. The classrooms were modelled in SketchUp, simulated in Daysim program and the results were assessed by means of spreadsheets in Microsoft Excel. The classrooms dimensions are 7.20mx 7.20m, with windows-to-wall-ratio (WWR) of 20%, 40% and 50%, and with different shading devices, such as standard horizontal overhang, sloped overhang, standard horizontal overhang with side view protection, standard horizontal overhang with a dropped edge, standard horizontal overhang with three horizontal louvers, double standard horizontal overhang, double standard horizontal overhang with three horizontal louvers, plus the use of shelf light in half the models with WWR of 40% and 50%. The data was organized in spreadsheets, with two intervals of UDI: between 300lux and 2000 lux and between 300lux and 3000lux. The simulation was performed with the weather file of 2009 to the city of NatalRN. The graphical outputs are illuminance curves, isolines of UDI among 300lux and 2000 lux and tables with index of occurrences of glare and to an UDI among 300lux 3000lux. The best UDI300-2000lux performance was evidenced to: Phase 1 (models with WWR of 20%), Phase 2 (models with WWR of 40% and 50% with light shelf). The best UDI300-3000lux performance was evidenced to: Phase 1 (models with WWR of 20% and 40% with light shelf) and Phase 2 (models with WWR of 40% and 50% with light shelf). The outputs prove that the daylight quality mainly depends on the shading system efficacy to avoid the glare occurrence, which determines the daylight discomfort. The bioclimatic recommendations of big openings with partial shading (with an opening with direct sunlight) resulted in illuminances level higher than the acceptable upper threshold. The improvement of the shading system percentage (from 73% to 91%) in medium-size of openings (WWR 40% and 50%) reduced or eliminate the glare occurrence without compromising the daylight zone depth (7.20m). The passive zone was determined for classrooms with satisfactory daylight performance, it was calculated the daylight zone depth rule-of-thumb with the ratio between daylight zone depth and the height of the window for different size of openings. The ratio ranged from 1.54 to 2.57 for WWR of 20%, 40% and 50% respectively. There was a reduction or elimination of glare in the passive area with light shelf, or with awning window shading.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

A cidade do Natal-RN tem grande disponibilidade de luz natural, entretanto seu uso não é sistematicamente explorado na arquitetura escolar. Neste contexto, esta pesquisa se propõe a determinar procedimentos para a análise de desempenho luminoso para projetos de escolas em Natal-RN. O método de análise é dividido em Fator de Céu Visível (FCV), simulação e comparação dos resultados. A flutuação do comportamento anual da luz determinou a adoção da simulação dinâmica como procedimento de obtenção de dados. A modelagem foi executada no programa SketchUp, a simulação foi realizada no programa Daysim e a tabulação dos dados foi feita por meio de planilhas eletrônicas no Excel. Os modelos analisados são salas de aula de dimensões 7,20m x 7,20m, com janelas com Percentual de Abertura de Fachada (PAF) de 20%, 40% e 50%, e com dispositivos de sombreamento como marquise, marquise inclinada, marquise com proteção lateral, marquise com vista frontal, marquise simples com três brises horizontais, marquise dupla, marquise dupla com três brises horizontais, além do uso da prateleira de luz nos modelos com PAF de 40% e 50%. Os dados foram tratados em planilhas eletrônicas, com duas faixas de UDI: entre 300lux e 2000lux e entre 300lux e 3000lux. A simulação foi realizada com o arquivo climático do ano de 2009 para a cidade de Natal-RN. As saídas gráficas são curvas de iluminância, isolinhas de UDI entre 300lux e 2000lux e tabelas com o índice de ocorrências de ofuscamento paro UDI entre 300lux e 3000lux. O melhor desempenho de UDI300-2000lux foi evidenciado para: Fase 1 (modelos com PAF de 20%), Fase 2 (modelos com PAF 40% e 50% com o uso da prateleira de luz). O melhor desempenho de UDI300-3000lux foi evidenciado para Fase 1 (PAF 20% e 40% com a prateleira de luz), Fase 2 (PAF 40% e 50% com prateleira de luz). Os resultados comprovam que a obtenção de uma iluminação natural com qualidade depende principalmente da eficácia do sistema de sombreamento para evitar o ofuscamento, principal causa encontrada de desconforto luminoso. Recomendações bioclimáticas de aberturas grandes e sombreadas parcialmente (com incidência de radiação solar direta na abertura) resultaram em iluminâncias muito acima do critério de aceitação. O aumento da eficiência do sombreamento (de 73% a 91%) em aberturas de tamanho médio (PAF’s de 40% e 50%) reduziu ou eliminou o ofuscamento sem comprometer a profundidade de vão iluminado (de 7,20m). Foi determinada a zona passiva para os modelos que tiveram um desempenho luminoso aceitável, possibilitando o cálculo da relação entre profundidade de da luz natural e a altura de verga de janela para os diferentes tamanhos de aberturas. A razão variou entre 1,54 a 2,57 para o PAF de 20%, 40% e 50% respectivamente. Houve uma redução ou eliminação do ofuscamento na zona passiva, em relação ao uso da prateleira de luz