I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN ILUMINAÇÃO NATURAL PARA REDUÇÃO DO CONSUMO DE ENERGIA DE EDIFICAÇÕES DE ESCRITÓRIO APLICANDO PROPOSTAS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA O CÓDIGO DE OBRAS DO RECIFE Joyce Carlo (1); Fernando O. R. Pereira (2); Roberto Lamberts (3) (1) LabEEE - Universidade Federal de Santa Catarina, joyce@labeee.ufsc.br (2) LabCon / Arq. - Universidade Federal de Santa Catarina, feco@arq.ufsc.br (3) LabEEE / Eng. Civil - Universidade Federal de Santa Catarina, lamberts@labeee.ufsc.br RESUMO A iluminação natural é uma fonte de energia renovável que pode ser explorada para reduzir o consumo de energia elétrica do sistema de iluminação artificial de uma edificação, mas é conflitante com os ganhos térmicos provenientes da radiação solar. Visando avaliar o equilíbrio entre a iluminação natural e cargas térmicas através de algumas propostas realizadas para o Código de Obras do Recife, foram simulados protótipos de edificações comerciais no programa DOE2.1-E e de ambientes internos destas edificações no programa Apolux. O primeiro estima o consumo de energia e o segundo, os níveis internos de iluminação natural. Foram utilizadas como variáveis as propriedades térmicas e óticas de janelas da envoltória propostas e de algumas exigências de controle de liga/desliga para o sistema de iluminação artificial. O resultado final indicou o desempenho luminoso do ambiente interno face a alguns limites da proposta para o Código de Obras do Recife e um potencial de redução no consumo de energia em edificações de escritórios que variou de 9% a 21%. Indicou também que as especificações da proposta não isentam arquitetos e engenheiros de projetar visando uma edificação com qualidade ambiental, tanto sobre o enfoque do conforto como da economia de energia. Palavras-chave: eficiência energética, iluminação natural, edificações eficientes. 1. INTRODUÇÃO O racionamento de energia ocorrido em 2001 gerou uma série de medidas do governo federal para racionalização do consumo de energia de equipamentos e edificações, a partir da Lei n o e o Decreto n o 4059 sobre o uso racional da energia, indicando a necessidade da criação de indicadores técnicos referenciais do consumo e da eficiência de edificações. No âmbito municipal, foi proposta no ano de 2003, para a cidade do Recife, capital de Pernambuco, a inclusão de parâmetros de eficiência energética em seu Código de Obras. Baseado em metodologia desenvolvida no ano anterior para a cidade do Salvador [CARLO et al, 2003], a proposta consistia em indicar uma série de parâmetros relacionados à eficiência energética de uma edificação, como limites de propriedades térmicas dos componentes da envoltória e requisitos relacionados a sistemas consumidores de energia, como elevadores, iluminação artificial e aquecimento de água. Uma edificação energeticamente eficiente deve proporcionar um nível adequado de iluminação que permita reduzir ou que substitua o uso da iluminação artificial. No entanto, esta estratégia visando a eficiência gera um conflito com o objetivo de reduzir os ganhos térmicos provenientes da radiação solar, principalmente em regiões de clima tropical. Para ser energeticamente eficiente, então, a edificação deve proporcionar um balanço entre a iluminação natural e os ganhos térmicos nos ambientes internos. Dados os parâmetros limite para o Código de Obras Municipal, observou-se uma tendência em reduzir a carga térmica ocasionando um baixo potencial de uso da iluminação natural nos ambientes internos da edificação devido às propriedades óticas dos vidros especificados.

2 Este artigo apresenta um estudo realizado para avaliar as condições de iluminação natural e do potencial de redução do consumo de energia de edificações comerciais de escritórios aplicando os parâmetros definidos para a proposta do Código de Obras. Baseia-se em um levantamento fotográfico de tipologias de edificações realizado para definir edificações representativas na cidade e, a partir de uma destas, foram aplicadas as especificações da proposta em salas de escritórios e em protótipos de edificações para simulação das iluminâncias no plano de trabalho e do consumo de energia, respectivamente. 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Índices de avaliação da iluminação natural Em 1999, SOUZA et al [1999] apresentou a metodologia de cálculo do PANL, percentual de aproveitamento da luz natural. O PANL indica o período em que é possível utilizar a luz natural para substituir ou complementar a iluminação natural no ambiente interno. Baseia-se na obtenção de iluminâncias internas que, uniformizadas em determinadas médias de acordo com as zonas de iluminação pré-definidas, são comparadas às iluminâncias de projeto para complementar ou substituir totalmente a iluminação natural. Considera, ao longo da estimação, a área do ambiente interno avaliado e a probabilidade de ocorrência de céu limpo, céu nublado e céu parcialmente nublado, para o período de um ano. Outro índice semelhante ao PALN é o Daylight Autonomy, ou autonomia da luz diurna (ALD), que difere do PALN por utilizar apenas iluminâncias necessárias para que a iluminação artificial seja substituída. Expressa o percentual de horas, dentro de um determinado universo de tempo em que a iluminação artificial deve permanecer ligada, em que a iluminação natural pode substituir totalmente a iluminação artificial, desligando então a iluminação artificial [REINHART et al, 2003]. Entretanto, o ALD, apesar de conceitualmente semelhante ao PALN, não considera as condições de céu. Também em 2003, ASSAF & PEREIRA revisaram estes e outros índices para avaliação das condições de iluminação natural em ambientes internos. O Dfo (derroche por factor ocupacional), indica a relação da potência de luzes acendidas em locais sem ocupantes, pela potência total de iluminação instalada. Em oposição, o CELN, contribuição energética da luz natural, indica a relação da potência de luz desligada devido a suficiente luz natural para execução da atividade proposta pela potência total de iluminação instalada do ambiente, quando este está ocupado. Por definição, estes índices estão relacionados à ocupação do ambiente, e são diretamente voltados ao uso da edificação ou do ambiente. 2.2 Proposta do Código de Obras Apesar de 48% da energia consumida no Brasil estar relacionada ao consumo das edificações, até o ano de 2001, o país não possuía qualquer tipo de norma que regulasse o gasto desnecessário de energia elétrica nos edifícios. Em 2001, foi sancionada a Lei n o que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia [BRASIL, 2001a] para racionalizar o consumo de energia de equipamentos e edificações, imediatamente seguida do Decreto n o 4059 de 19 de dezembro de 2001 [BRASIL, 2001b], que regulamenta a Lei n o Desta lei surgiu a necessidade de propor, para os Códigos de Obras, parâmetros de eficiência energética. O código baseia-se no formato da Standard 90.1 da ASHRAE [1999] com ajustes para as condições construtivas e climáticas do Recife. A proposta engloba parâmetros para a envoltória da edificação, para os sistemas de iluminação e aquecimento de água. A proposta não visa gerar edificações energeticamente eficientes na cidade do Recife, mas especificar parâmetros que garantam um mínimo de eficiência energética em uma edificação, eliminando assim consumos excessivos para o uso de uma determinada edificação. Com relação à envoltória, são especificados limites de transmitância térmica de elementos opacos, como paredes externas e coberturas, e limites de fator solar de aberturas verticais e zenitais. Os limites do fator solar dos elementos translúcidos ou transparentes estão relacionados à área da abertura e, no caso de janelas, de sua proteção externa. Para iluminação zenital, os limites do fator solar referem-se somente à área da abertura em relação à área da cobertura.

3 A Tabela 1 apresenta alguns limites do fator solar para janelas verticais de acordo com o percentual de área de janela na fachada (PJF) e com a orientação geográfica da abertura. À medida que a área de vidro aumenta, o fator solar máximo torna-se mais rigoroso. Ainda mais rigorosos são os limites da fachada oeste, por ser a orientação cujas aberturas provocam um maior aumento no consumo [CARLO et al, 2003]. Caso o arquiteto ou engenheiro considere os limites de fator solar aplicados ao vidro sem sombreamento muito rigorosos, é possível utilizar os fatores solar exemplificados na tabela 2, em que são apresentados fatores de projeção 1 (FP) de brises horizontais relacionados ao fator solar e ao PJF para a fachada oeste. E assim como a tabela 2, elaborada para a orientação oeste, foram também propostos fatores de projeção para brises horizontais para as demais orientações. Tabela 1 Limites máximos de fator solar (FS) de janelas propostos para o Código de Obras do Recife em função do PJF e da orientação. Orientação Fator solar máximo PJF 40,01% a 60% 60,01% a 80% 80,01% a 100% Norte, Leste e Sul 0,77 0,39 0,20 Oeste 0,41 0,26 0,17 Tabela 2 Alguns limites mínimos do fator de projeção (FP) das janelas orientadas a oeste em função do percentual de área de janela na fachada (PJF) e do fator solar (FS) FS Fator de projeção mínimo PJF Até 40% 40,01% a 60% 60,01% a 80% 80,01% a 100% 0,87 0 0,69 0,98 1,16 0,61 0 0,37 0,70 0,92 0,57 0 0,30 0,64 0,87 0, ,26 0,53 0, ,33 0, ,21 A proposta também inclui controles no sistema de iluminação artificial. Exige que haja circuitos com controles (interruptor) diferenciados para luminárias próximas à janela a fim de estas possam ser apagadas quando houver luz natural suficiente. Como opção, sugere que o sistema de iluminação pode ser controlado automaticamente com uma fotocélula ou sensor de presença. Neste último caso não há aproveitamento da luz natural. 3. METODOLOGIA 3.1 Ferramentas O programa computacional Apolux [CLARO et al, 2003] foi usado para simular as iluminâncias internas nos ambientes. Dadas as condições da abóbada celeste (tipo de céu, datas e horas, latitude e longitude), características da sala (forma, propriedades óticas dos materiais) e da modelagem para cálculo (fatores de fracionamento e outros), o programa estima as iluminâncias em cada plano através do método da radiosidade [CLARO, 1998] em diversos pontos dos planos internos. É composto de dois módulos: o módulo fractal, de modelagem física do ambiente a ser simulado, e o módulo luz solar, de cálculos e apresentação de resultados. O programa VisualDOE é uma interface gráfica do programa DOE 2.1-E de simulação do desempenho térmico e consumo de energia. O DOE 2.1-E estima o consumo de energia dadas as características físicas da edificação, de seus sistemas de condicionamento de ar, equipamentos e iluminação, o 1 Razão entre a profundidade da projeção horizontal de um elemento de proteção solar colocado acima do vão pela soma da altura desse vão e a distância vertical ao ponto mais externo do elemento.

4 arquivo climático da cidade e os padrões de uso dos ocupantes. Também estima os níveis de iluminação natural no ambiente interno para uso de controles de iluminação, porém em somente um ou dois pontos da zona, razão pela qual o Apolux foi utilizado para as simulações de iluminação natural, onde foram especificados de 300 a 400 pontos no plano de trabalho. O DOE 2.1-E é formado de quatro módulos de cálculo e, além do consumo anual de energia, fornece uma série de dados horários para o ano todo sobre a edificação e seus sistemas, desde cargas e ganhos térmicos até detalhes específicos dos sistemas de climatização [PEDRINI, 1997]. 3.2 Modelos Os objetivos do trabalho exigiram que a simulação fosse realizada com modelos de ambientes internos e de edificações que representassem a realidade construtiva local. Para tanto, a modelagem nos dois programas foi baseada em um levantamento fotográfico de edificações realizado na cidade do Recife. Os resultados do levantamento foram então utilizados para definição de dois tipos de salas de escritórios representativas para simulação da iluminação natural e de protótipos de edificações comerciais de escritórios contendo estas salas para a simulação do consumo de energia Levantamento das tipologias de fachada Um levantamento fotográfico das tipologias de edificações da cidade do Recife foi realizado para subsidiar a pesquisa de definição dos parâmetros do Código de Obras. Pela pesquisa, 40% das edificações comerciais de escritórios, categoria que inclui bancos, apresentam um PJF menor ou igual a 40%. Estas não estão submetidas aos limites de fator solar da proposta para o Código. 38% das edificações apresentaram um PJF entre 41% e 60% e 22% destas, um PJF acima de 61%. Apesar de ser o menor percentual, o intervalo de PJF de 61% a 100% foi escolhido para as avaliações por serem os piores casos para compensação de cargas térmicas pelo ar-condicionado e os mais impactantes no consumo total da edificação. Em sentido contrário, são os que apresentam ambientes com potencial para aproveitar iluminação natural a fim de reduzir o consumo de energia. O levantamento também indicou que 80% das edificações comerciais de escritórios são retangulares e 56% têm mais de 10 pavimentos. Estes dados foram utilizados nas simulações do consumo de energia Simulação da iluminação natural e tratamento dos dados Foram simulados 720 casos no programa Apolux. A tabela 3 apresenta as variáveis utilizadas na modelagem, enquanto a tabela 4 apresenta as características relevantes na modelagem mas que permaneceram constantes para todos os casos. Na tabela 3, o PJF representa o percentual de janela na fachada. Este, juntamente com o fator de projeção (FP), definiu 3 modelos básicos: PJF de 67% com brise e sem brise e PJF de 100% com brise. Foi adotado um fator solar (FS) do vidro de acordo com a combinação PJF, FP e orientação da janela que atendesse à proposta do Código de Obras. As simulações com uma sala com PJF 67%, FP zero e fator solar 0,87 orientada a norte e uma sala com PJF 100%, FP 0,50 e fator solar também 0,87 foram utilizadas como referência. A simulação, inicialmente nos dias 15 de cada mês de janeiro a junho, que era estendida para todos os dias do ano após a inserção da probabilidade mensal de ocorrência do tipo de céu, passou a ser realizada somente para os solstícios e equinócio por apresentar resultados semelhantes com uma significativa economia no tempo despendido. Elas foram realizadas sempre para 3 condições de céu, limpo, nublado e parcialmente nublado, de 8 às 11 horas e de 14 às 17 horas.

5 Tabela 3 Variáveis utilizadas na simulação. Sala PJF 67% 100% Fator de Projeção 0 0,50 0,50 Orientação da janela Norte Oeste Oeste Norte Oeste Fator solar do vidro 0,87 0,47 0,27 0,47 0,87 0,63 0,35 Mês janeiro a junho junho, setembro e dezembro Dia 15 de cada mês solstícios ou equinócio Hora 8 a 11 e 14 a 17 Tipo de Céu Limpo, nublado e parcialmente nublado Na tabela 4, estão apresentados a localização de Recife, as refletâncias das superfícies opacas, as transmitâncias da luz visível de cada vidro utilizado, os dias de simulação e o turvamento escolhido de acordo com a localização da cidade. As refletâncias das superfícies foram definidas considerando ser um bom caso para distribuição da luz. As transmitâncias da luz visível foram consultadas em catálogos de fabricantes de vidros para construção civil. Embora Recife seja também uma cidade industrial, e com uma grande malha urbana, foi adotado o fator de turvamento de regiões litorâneas por considerarse que este mais se adequava ao aspecto da cidade e à qualidade do ar. Após a simulação, os dados de iluminância no plano horizontal de trabalho, a 0,75 cm do piso, foram separados em duas áreas conforme SOUZA [2003]: a primeira, 1/3 da área da sala próxima à janela e a segunda, com os 2/3 restantes mais afastados da janela. Foram calculadas as médias das iluminâncias nestas áreas e estas foram subtraídas, de hora a hora, da iluminância mínima de 500lux indicada como nível médio pela NBR 5413 [ABNT, 1990] para escritórios de desenho decorativo e esboço. Não se considerou um nível de iluminância para complementação do sistema artificial no cálculo do PALN. Refletâncias das superfícies opacas Tabela 4 Constantes utilizadas na simulação. Especificação Dados inseridos no programa Sala PJF 67% Sala PJF 100% Latitude 08 o 08 Longitude 34 o 55 paredes internas 0,94 0,70 paredes externas 0,95 0,64 piso 0,80 0,40 teto 0,76 0,75 plano de trabalho 0,80 0,40 FS 0,87 0,80 0,80 Transmitância da luz FS 0,63-0,65 visível do envidraçado FS 0,47 0,40 - FS 0,35-0,29 FS 0,27 0,08 - Fator de turvamento Para regiões litorâneas A probabilidade de ocorrência do tipo do céu foi simplificada, utilizando-se os dados horários de nebulosidade existentes no arquivo climático do ano TRY da cidade do Recife. Considerou-se, de uma

6 escala de 0 a 10, que as nebulosidades 0 e 1 são céu limpo, de 2 a 8, céu parcialmente nublado e 9 e 10 céu nublado. Frequência de Ocorrência Tipo de Céu (%) Figura 1 Freqüência de ocorrência do tipo de céu de acordo com os dados do TRY de Recife. Os dados nos horários fora do horário comercial foram eliminados, restando 2920 horas de sol das 8760 horas que formam um ano. Não foram eliminados, no entanto, os finais de semana e feriados, por motivos práticos. Esta freqüência do tipo de céu foi discriminada por mês, conforme mostra a figura 1. O resultado final foi uma ocorrência média de 59% das horas comerciais com um céu parcialmente nublado, 33% com um céu nublado e 8% das horas com um céu limpo. Após calculado o PALN, este teve as probabilidades de ocorrência dos tipos de céu incluídas juntamente com os percentuais de substituição da luz artificial para cálculo do PALN p. Em seguida, para calcular os percentuais de cada mês da luz visível foram somados e divididos por 12 quando simulados os 6 meses já ponderados com as probabilidades de cada mês, resultando em 12 meses, ou por 3 quando simulados somente 3 dias do ano. Os PALN anual de cada área foram então somados, resultando no PALN final da sala conforme SOUZA et al [1999] Simulação termo-energética 0 Limpo Parcial Nublado Mês As simulações termo-energéticas no DOE 2.1-E avaliaram o consumo de energia de protótipos de edificações reproduzindo a parede externa das salas simuladas, ou seja, a fachada com a mesma proporção de vidro e parede presente nas salas simuladas no Apolux. Os protótipos foram baseados em protótipos desenvolvidos por SIGNOR et al [2001] e algumas características adaptadas por CARLO et al [2003]. Foram alteradas somente a área de vidro e outras especificações da proposta para o Código de Obras. Os protótipos de referência apresentaram vidro claro, com PJF de 67% e de 100%. Os demais protótipos atendem à proposta do Código de Obras. A tabela 5 apresenta os protótipos com PJF de 67%. Para cada caso, foi simulado um protótipo sem o aproveitamento da luz natural e outro com um controle automático da iluminação artificial de ligar e desligar de forma que cada zona da edificação voltada para o exterior permanecesse com o seu sistema de iluminação desligado no mesmo percentual de horas comerciais estimadas com a simulação do Apolux. Os protótipos C e D, apresentam vidro de fator solar 0,47, sendo que a fachada oeste possui brise. Os protótipos E e F apresentam vidro de fator solar 0,47 nas fachadas norte, leste e sul e vidro de fator solar 0,27 na fachada oeste. Tabela 5 Protótipos de edificações simulados no DOE2.1-E com PJF de 67%. Protótipo A B C D E F Fachada N, L, S Sala 1 Sala 1 Sala 2 Sala 2 Sala 2 Sala 2 Fachada Oeste Sala 1 Sala 1 Sala 4 Sala 4 Sala 3 Sala 3 Controle - Liga/desl Liga/desl Liga/desl Atende à proposta do Código de Obras não não sim 2 sim sim sim 2 Apesar da proposta exigir controles de iluminação diferenciados para luminárias próximas à janelas, estes podem ser controlados pelo usuário, podendo as lâmpadas então permanecerem ligadas mesmo havendo luz natural disponível.

7 Já a tabela 6 apresenta os protótipos simulados para os casos com PJF 100% com fator de projeção de 0,5, e também dois protótipos com PJF variável. Os protótipos G e H são considerados casos de referência, com vidro claro de FS de 0,87. Os protótipos I e J são protótipos com vidro de fator solar 0,63 nas fachadas norte, leste e oeste e de fator solar 0,37 na fachada oeste. E os protótipos K e L, por sua vez, apresentam áreas diferenciadas, representando um caso comum em diversas cidades brasileiras, em que a fachada principal, considerada norte para este estudo, apresenta um PJF de 100%, enquanto as demais apresentam áreas de janela menores. Assim, a fachada norte tem um PJF de 100%, com brise para atender à proposta para o Código, e FS de 0,63. As fachadas leste, sul apresenta um PJF de 67%, sem brise e FS 0,47 e, por fim, a fachada oeste apresenta um PJF também de 67% e fator solar 0,47, porém com um brise horizontal de fator de projeção 0,5. Tabela 6 - Protótipos de edificações simulados no DOE2.1-E com PJF de 67% e/ou de 100%. Protótipo G H I J K L Fachada Norte Sala 5 Sala 5 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Sala 6 Fachadas L e S Sala 5 Sala 5 Sala 6 Sala 6 Sala 2 Sala 2 Fachada Oeste Sala 5 Sala 5 Sala 7 Sala 7 Sala 4 Sala 4 Controle - Liga/desl Liga/desl Liga/desl Atende à proposta do Código de Obras não não sim sim sim sim 4. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos são apresentados nas figuras 2, 3, e 4. A figura 2 apresenta os resultados de PALN e de consumo de energia respectivamente para salas e protótipos, ambos com área de janela na fachada de 67%. A figura 3 apresenta os resultados para salas e protótipos com PJF de 100% com brise e a figura 4 apresenta os resultados para protótipos cujas salas têm um diferente PJF em cada fachada. Na figura 2, os PALNs são respectivamente 49%, 23%, 21% e 12% das horas do horário comercial em um ano para as salas com fator solar 0,87 orientada a norte, 0,47 orientada a norte, 0,47 orientada a oeste e com brises e 0,27 orientada a oeste. A princípio, baixos fatores solar para redução da carga térmica tendem também à redução da intensidade luminosa no ambiente de trabalho. Entretanto, este aspecto depende da opção de sombreamento definida pelo arquiteto, já que foi constatado um aumento substancial no PALN da sala 3, de 12%, para o PALN da sala 4, de 21%, ambos atendendo aos requisitos da proposta do Código para uma mesma situação (orientação geográfica e área de janela). A carga térmica que penetra no ambiente através destas aberturas são equivalentes 3, mas as condições de iluminação natural são distintas. Percebe-se então que a opção de sombreamento com brises proporciona maiores iluminâncias em comparação com a opção de uso de vidros com fator solar mais baixos. Sabe-se também que o uso de outros brises, como os verticais, mais adequados à orientação oeste, especificamente projetados para uma edificação real pode distribuir de melhor forma a iluminação natural enquanto atende aos requisitos mínimos da proposta para o Código. Estes podem ser amplamente explorados, aumentando o PALN no plano de trabalho ao longo do ano. 3 A metodologia para definição dos limites contidos na proposta baseou-se nesta premissa, encontrando então fatores solar de envidraçados ou combinações de fatores solar de envidraçados com fatores de projeção de proteções horizontais que resultassem em um consumo de energia equivalente [CARLO et al, 2003]. Daí os consumos de energia de vários protótipos simulados neste trabalho não variarem significativamente dentro de determinadas categorias.

8 Protótipo Apolux Orientação FS / FP PALN Controle DOE 2.1-E Consumo (kwh/m²) A N, L, S, O 0,87 / 0 49% 191 B N, L, S, O 0,87 / 0 49% Liga/desl 161 C N, L, S 0,47 / 0 23% O 0,47 / 0,5 21% 169 D N, L, S 0,47 / 0 23% O 0,47 / 0,5 21% Liga/desl 157 E N, L, S 0,47 / 0 23% O 0,27 / 0 12% 169 F N, L, S 0,47 / 0 23% O 0,27 / 0 12% Liga/desl 151 Figura 2 Resultados para as salas e protótipos com área de janela de 67% a área da fachada. Há uma semelhança entre os PALNs das salas 2 e 4, de 23% e 21%. Estas estão orientadas para norte e oeste, respectivamente, sendo que a última ainda apresenta brises. Em comum, está o fator solar destas aberturas. Os brises não somente protegeram o ambiente de uma alta carga térmica proveniente da radiação oeste, mas também parecem ter ajudado na distribuição da luz natural, proporcionando PALNs equivalentes. Já o consumo de energia dos protótipos da figura 2 foram de 191kWh/m 2, 161kWh/m 2, 169kWh/m 2, 157kWh/m 2, 169kWh/m 2, 151kWh/m 2 para os protótipos A, B, C, D, E e F. Vê-se que o maior consumo anual de energia elétrica, de 191kWh/m 2, ocorreu no protótipo A, com vidro claro, sem brises e sem controle do sistema de iluminação artificial para aproveitamento da luz natural. Neste caso, somente o aproveitamento da luz natural do protótipo B pôde reduzir o consumo em 30kWh/m 2 (16%). No entanto, o protótipo B com vidro claro, mesmo com o controle para aproveitamento da luz natural, não atende à proposta do Código de Obras e não proporciona o menor consumo de energia. O menor consumo anual de energia ocorreu no protótipo F, em que foram combinadas as especificações da proposta para as janelas e para o aproveitamento da luz natural, com um consumo anual de 151kWh/m 2, e uma redução de 40kWh/m 2 (21%) em relação ao protótipo A. Na figura 3, onde são mostrados os resultados para salas e protótipos com PJF de 100%, os PALNs encontrados foram 49%, 44% e 16% das horas no ano, para as salas com 100% de área de janela e brise com fator de projeção de 0,5 e fator solar, respectivamente, 0,87, 0,63 e 0,37. Em comparação com as salas com PJF de 67% da figura 2, os PALNs das salas com vidro claro foram iguais. No entanto, as áreas de janela (67% para sala 1 e 100% com proteção de brises para a sala 5) e as características reflexivas das superfícies internas e externas são distintas, tendo sido então um resultado casual. Em comparação com as salas restantes da figura 2, as salas da figura 3, com PJF 100% e com brises, apresentaram maiores percentuais de aproveitamento da luz natural. Ao todo, os percentuais de aproveitamento da luz natural em todas as salas simuladas variaram de 49%, para o vidro claro, até 12%, para o vidro com fator solar de 0,27 e transmitância da luz visível de 0,08.

9 Protótipo Apolux Orientação FS / FP PALN Controle DOE 2.1-E Consumo (kwh/m²) G N, L, S, O 0,87 / 0,5 49% 180 H N, L, S, O 0,87 / 0,5 49% Liga/desl 149 I N, L, S 0,63 / 0,5 44% O 0,37 / 0,5 16% 168 J N, L, S 0,63 / 0,5 44% O 0,37 / 0,5 16% Liga/desl 149 Figura 3 Resultados para as salas e protótipos com área de janela de 100% a área da fachada. O consumo anual de energia elétrica de cada protótipo com PJF de 100% foi de 180kWh/m 2, 149kWh/m 2, 168kWh/m 2 e 149kWh/m 2 para os protótipos G, H, I e J, respectivamente. Houve significativa redução no consumo de energia do protótipo I, que atende às propostas para o Código, se comparado ao consumo de energia do protótipo G, que não atende à proposta, de 180kWh/m 2 para 168kWh/m 2 e nos protótipos em que o sistema de aproveitamento da luz natural é utilizado, se comparado aos protótipos equivalentes, mas sem o controle de liga/desliga. Nestes casos, as reduções do consumo de energia foram de 31kWh/m 2 (17%) do protótipo G para o H e de 19kWh/m 2 (11%) do protótipo I para o J. Por fim, a figura 4 apresenta os resultados finais, em que um protótipo com diferentes áreas de janela foi simulado no DOE 2.1-E. O PALN da fachada norte foi de 44%, das fachadas leste e sul de 23% e da fachada oeste, 21% das horas comerciais. O consumo de energia foi de 166kWh/m 2 para o protótipo K, sem controle da iluminação artificial e 150kWh/m 2 para o protótipo L, com controle de liga/desliga para aproveitamento da luz natural. Protótipo PJF Apolux Orientação FS / FP PALN Controle DOE 2.1-E Consumo (kwh/m²) N 100% 0,63 / 0,5 44% K L, S 67% 0,47 / 0 23% O 67% 0,47 / 0,5 21% 166 N 100% 0,63 / 0,5 44% L L, S 67% 0,47 / 0 23% Liga/desl 150 O 67% 0,47 / 0,5 21% Figura 4 Resultados para salas e protótipos com PJF variável em cada fachada. É possível perceber que o consumo de energia do protótipo L é equivalente ao consumo de energia do protótipo F da figura 2. O protótipo L, entretanto, apresenta melhores níveis de iluminação interna,

10 proporcionando maior conforto ao usuário, pelo contato com a luz natural, do que o protótipo F. Ambos atendem à proposta para o Código de Obras. Avaliando as estratégias separadamente, as simulações do consumo anual de energia mostraram a relevância do aproveitamento da luz natural, reduzindo os consumos de energia em 12kWh/m 2, do protótipo C para o D, em 18kWh/m 2 do protótipo E para o F, em 19kWh/m 2 do protótipo I para o J e em 16kWh/m 2 do protótipo K para o L, com uma média de 16,5kWh/m 2, ou 10%. Já as propostas para as janelas, cujo fator solar do envidraçado foi limitado, reduziram o consumo em média em 9% (média de 22kWh/m 2 para protótipos com PJF de 67%, protótipo A para C e protótipo A para E, e 12kWh/m 2 para protótipos com PJF de 100%, protótipo G para I) nos casos sem aproveitamento da luz natural e em 4,5% (média de 7kWh/m 2 para protótipos com PJF de 67%,) nos casos com aproveitamento da luz natural (protótipo B para D e protótipo B para F). Não ocorreram reduções no consumo de energia elétrica entre protótipos com PJF 100% e aproveitamento da luz natural (protótipo H para J) que houvesse significativa redução no consumo de energia elétrica após a alteração do fator solar do envidraçado. 5. CONCLUSÃO O compromisso entre ganho de luz natural e redução da carga térmica pode ser atendido com a qualidade do projeto. A proposta para o Código de Obras do Recife fornece opções que proporcionam diferentes níveis de iluminação interna para um mesmo caso e não fornece obstáculos para que sistemas mais eficientes de distribuição da luz natural sejam utilizados, permitindo que a eficiência da edificação seja elevada a níveis superiores ao mínimo exigido pela proposta com uso de brises verticais. Foram obtidos percentuais altos de aproveitamento da luz natural (44%) como na sala 6, de FS 0,63, em relação ao PALN de referência (49%) da sala 5, de vidro claro, e em casos em que o PALN era baixo como na sala 3 (12%), de FS 0,27, a proposta fornece uma opção de uso de brises horizontais cujo percentual de aproveitamento da luz natural é mais alto, de 21%, na sala 4 com FS 0,47 e brises de FP 0,50. Recomenda-se priorizar o uso de brises para utilização de fatores solar mais altos nos envidraçados e assim, reduzir o consumo de energia com o aproveitamento da luz natural através de controles da iluminação artificial. Os protótipos simulados no DOE 2.1-E indicaram reduções médias de 9% com o aproveitamento da luz natural e de 4,5% com uso de janelas especificadas pela proposta do Código de Obras. As reduções mais significativas no consumo anual de energia elétrica foram de 40kWh/m 2 (21% do consumo do protótipo A) entre os protótipos A e F e de 19kWh/m 2 (11% do consumo do protótipo G) entre os protótipos G e J. A redução mínima no consumo anual de energia de um protótipo que atende totalmente à proposta para o Código de Obras foi de 7%, entre protótipo C e o D. Espera-se, caso a proposta seja implementada pelo poder público municipal, atingir significativas reduções no consumo de energia elétrica de edificações condicionadas. Vale, ainda, avaliar o potencial de redução do consumo de energia e do aproveitamento da luz natural em face às propostas para o Código de Obras em outras edificações condicionadas artificialmente na cidade, como lojas, supermercados ou residências, que se acredita ser bastante distinto dos resultados encontrados para edificações comerciais de escritórios. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT. NBR Iluminância de Interiores. ABNT : Rio de Janeiro, p. ASHRAE (1999). Energy Standard for Buildings Except Low-Rise Residential Buildings. ASHRAE Standard American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc. Atlanta, ASSAF, L., PEREIRA, F. O. R. Perspectivas de la eficiencia energética en la iluminación: desafios para el desarrollo. In: VII Encontro Nacional sobre Conforto no Ambiente Construído. Anais... ANTAC: Curitiba, <documento eletrônico> BRASIL. Lei n , de 17 de outubro de Dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia. Lex: Diário Oficial da União, Brasília, 2001a. Disponível

11 em: < Acesso em: 17/03/03 BRASIL. Decreto n , de 19 de dezembro de Regulamenta a Lei n o , de 17 de outubro de 2001, que dispõe sobre a Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia, e dá outras providências. Lex: Diário Oficial da União, Brasília, 2001b. Disponível em: < Decreto%20nº% html>. Acesso em: 17/03/03 CARLO, J. C., GHISI, E., LAMBERTS, R. The use of computer simulation to establish energy efficiency parameters for a building code of a city in Brazil. Eighth International IBPSA Conference, Proceedings Eindhoven: IBPSA pp CLARO, A. Modelo vetorial esférico para radiosidade aplicado à iluminação natural Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina. CLARO, A.; PEREIRA, F.O.R., AGUIAR, G.P. Desenvolvimento do Protótipo do Software LuzSolar para Análise e Projeto de Iluminação Natural em Arquitetura e Urbanismo, I CITENEL, Anais... Florianópolis: PEDRINI, A. Desenvolvimento de metodologia de calibração de modelos para simulações térmica e energética de edificações p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina. REINHARD, C. F., MORRISON, M., DUBROUS, F. The lightswitch Wizard reliable daylight simulations for initial design investigation. In: Eighth International IBPSA Conference, Proceedings Eindhoven: IBPSA pp SIGNOR, R.; WESTPHAL, F.; LAMBERTS, R (2001). Regression analysis of electric energy consumption and architectural variables of conditioned commercial buildings in 14 Brazilian cities. In: Seventh International IBPSA Conference, Building Simulation 2001, Proceedings... Rio de Janeiro: IBPSA, pp SOUZA, M. B., LEITE, M. T., LINO, L., PEREIRA, F. O. R. Metodologia de avaliação de sistemas de iluminação natural e artificial integrados. In: V Encontro Nacional sobre Conforto no Ambiente Construído. Anais... ANTAC: Fortaleza, <documento eletrônico> SOUZA, M. B. Potencialidade de aproveitamento da luz natural através da utilização de sistemas automáticos de controle para economia de energia elétrica p. Tese (Doutorado em Engenharia de Produção) Centro Tecnológico, Universidade Federal de Santa Catarina.