APROVEITAMENTO DA LUZ NATURAL EM EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOS

APROVEITAMENTO DA LUZ NATURAL EM EDIFÍCIOS DE ESCRITÓRIOS Erika Ciconelli De Figueiredo 1, Maria Augusta Justi Pisani 2 Abstract Glazed façades are common to office buildings around the world. The use of this model, disconnected from culture, climate and urbanism, has brought energy costs implications that were significant after world oil crisis, in 1973. Although the concern with energy savings, there are being built buildings unlinked from the site and surroundings still today. This work analyzed four buildings - two in São Paulo, one in Berlin and one in Frankfurt am Main aiming to demonstrate the performance of glazed façades in daylit office environments. The approach was made from solar geometry perspective, glass transmission, ceiling height, core position, among others. The results consist in measurements inside the buildings and computer simulation with specific software. Index Terms Daylight, office buildings, glazed façades, computer simulation INTRODUÇÃO As peles de vidro são empregadas há cinco décadas em edifícios de escritórios no mundo todo. A Arquitetura Internacional, como chamada pela primeira vez em 1925 por Walter Gropius (KHAN, 1999), não leva em consideração as características locais, como clima, posição geográfica e cultura. Alguns arquitetos afirmam que utilizam fachadas com pele de vidro para melhorar o aproveitamento da luz natural, no entanto, muitas vezes essa melhoria não é constatada na obra acabada. O aproveitamento da luz natural de forma eficiente acontece quando há redução no uso da iluminação artificial, quando ambos os projetos são desenvolvidos de forma integrada e após o uso há economia de energia no edifício. Segundo Gonçalves (2010), as fachadas envidraçadas geram quatro condições: 1- áreas com luz natural acima do necessário para atender à norma; 2- áreas com luz natural suficiente para atender à norma; 3- áreas com luz natural cuja iluminância fica abaixo do recomendado pela norma e 4- áreas sem luz natural. Essas condições são geradas segundo alguns fatores, como, por exemplo, orientação do edifício, dimensão das aberturas, pé-direito, tipo do vidro, transmissão luminosa, entre outros. Observou-se ao longo do desenvolvimento deste estudo que usuários cuja estação de trabalho se localiza na faixa da condição 1, com excesso de luz nas áreas próximas às aberturas, ou com penetração de luz solar direta, são obrigados a fazer uso de persianas internas para melhorar o conforto visual no ambiente e no uso de computadores. OBJETIVO E OBJETO O objetivo dessas análises foi avaliar a distribuição da luz natural nos edifícios de escritórios por meio de medições in loco e de maquetes eletrônicas, que simulam a situação atual dos edifícios, estuda tipos de vidros, com a finalidade de compreender de que maneira as decisões do projeto de arquitetura influenciam a distribuição da luz natural. Como o dado de transmissão luminosa do vidro não foi encontrado para todos os edifícios analisados nesta pesquisa, dividiu-se a iluminância externa (considerada igual a 100%) pela iluminância interna (face interna do vedo da fachada). Esse método mostrou-se efetivo porque foi comparado com os dados de transmissão luminosa dos fabricantes, quando esses estavam dispo0níveis. Os edifícios avaliados em São Paulo, Brasil, foram o Edifício Comendador Yerchanik Kissajikian (CYK), projetado pelo escritório Kogan, Villar e associados e o Edifício Parque Paulista, do escritório Botti Rubin. Na Alemanha, em Berlim, avaliou-se o Edifício Deutsche Bahn, do arquiteto Helmut Jahn, e, em Frankfurt am Main, o Edifício Commerzbank Headquarters, do escritório Norman Foster and Partners. EDIFÍCIO COMENDADOR YERCHANIK KISSAJIKIAN (CYK) Localizado na Avenida Paulista, 901, o edifício foi projetado pelo arquiteto Carlos Alberto Francisco Villar em 1999 foi concluído em 2003. A edificação apresenta uma diferença de 2,50 m entre o primeiro e o último andar, conta com 19 andares, dois subsolos, uma loja e o lote possui fundos para a Alameda Santos. O pé-direito é de 2,80 m em todos os pavimentos tipo e as lajes variam entre 1.100 e 1.300 m² (CORBIOLI, 2003). A avaliação interna do edifício foi feita no dia 20 de maio de 2010, às 9 h 30 min e da área externa, às 9 h 55 min. O 15º andar foi aferido do lado da Avenida Paulista e a iluminância medida na área externa foi de 16.450 lux. De acordo com as iluminâncias internas e externas obtidas, a transmissão luminosa di vidro do edifício foi considerada 22%. O gráfico 1 mostra a distribuição das iluminâncias internas. 1 Erika Ciconelli De Figueiredo, Profª. MSc. da Escola de Engenharia da Fundação Armando Álvares Penteado, Rua Alagoas, 903, 01242-902, São Paulo, SP, Brazil, erika@contempora.com.br 2 Maria Augusta Justi Pisani, Profª. Drª. da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Presbiteriana Mackenzie, Rua da Consolação, 930, 01302-090, São Paulo, SP, Brazil, augustajp@gmail.com

A figura 2 indica que a iluminância media é de 476 lux, com iluminância mínima de 80 lux e máxima de 2.930 lux. A simulação foi desenvolvida para céu encoberto, segundo a CIE. Discussão dos resultados do Edifício CYK GRÁFICO 1 ILUMINÂNCIAS INTERNAS DO 15º ANDAR. Ele aponta que, após quase 3 m da área envidraçada a iluminância diminuiu aproximadamente 75%. A figura 1 aponta o ambiente da medição interna. O andar visitado passava por uma reforma. Com a análise do gráfico ponto a ponto observa-se que há valores em torno de 500 lux (valor recomendado para o plano de trabalho para tarefas visuais normais pela NBR 5413:1992) até 2,20 m e 2,50 m de distância, nas fachadas laterais, e até 3,90 m e 4,05 m de distância nas fachadas da Avenida Paulista e da Alameda Santos, respectivamente. Como a porcentagem de área envidraçada em relação à de piso é de 38%, a transmissão luminosa do vidro utilizado é de 22% e o pé-direito é de 2,80 m, o resultado é um sistema de baixo desempenho da distribuição da luz natural. EDIFÍCIO PARQUE PAULISTA Projetado pelo escritório de Arquitetura Botti & Rubin, em 1991, e construído em 1995, o edifício localiza-se na Alameda Santos, 1940 e possui 17 pavimentos (Revista Projeto jan/fev 1996). A avaliação interna do edifício foi feita no dia 31 de maio de 2010, às 8 h e 15 min na área externa e 8 h e 25 min na metade do 6º pavimento, na fachada voltada à Avenida Paulista. Na área externa o luxímetro assinalou 3.550 lux e o gráfico 2 mostra as iluminâncias obtidas nas áreas internas. FIGURA 1 15º PAVIMENTO. FONTE: ACERVO DA AUTORA, 20 MAIO 2010 Segundo Figueiredo e Pisani (2010), embora haja contribuição das fachadas laterais, a contribuição luminosa natural mais importante é a da Avenida Paulista, na parte da manhã, e da Alameda Santos, na parte da tarde. A simulação da iluminação natural desenvolvida no software Relux Professional, demonstrada na figura 2, ilustra essa situação. FIGURA 2 GRÁFICO 2 ILUMINÂNCIAS INTERNAS DO 6º ANDAR. O gráfico 2 mostra um decréscimo de quase 73% a 2,73m da área envidraçada. Dividindo-se a iluminância da face interna do vedo translúcido pela da área externa obtém-se, aproximadamente, 36%, no entanto, de acordo com a matéria da Revista Projeto (1996), esse valor é de 38%. Considerando que o vidro não estava totalmente limpo no dia da medição, o valor obtido in loco é plausível, porém, para efeito de cálculo, foi utilizado o valor publicado. A figura 3 a seguir ilustra o pavimento avaliado no dia da medição.

A torre da Deutsche Bahn faz parte do complexo do Sony Center em Berlim. O edifício situado na Potsdamer Platz, 2 foi projetado pelo arquiteto Helmut Jahn, pela equipe de engenheiros do escritório Ove Arup + Partners e pelo engenheiro Werner Sobek em 1992 e concluído em 2000 (BLASER, 2002). O gráfico 3 mostra a avaliação interna do edifício, feita no dia 26 de novembro de 2010, às 9 h e 15 min, no 20º andar, do lado oposto da Potsdamer Platz. A medição externa foi feita às 9 h, obtendo-se 3.200 lux. De acordo com as iluminâncias internas e externas, a transmissão luminosa do vidro do edifício foi considerada 21%. A curva aponta que o decréscimo da iluminação natural foi de 87% após 2,30 m da fachada envidraçada. FIGURA 3 6º PAVIMENTO. FONTE: ACERVO DA AUTORA, 20 MAIO 2010 A figura 4 demonstra que a maior parte do pavimento possui menos de 200 lux, embora a média de iluminância seja de 441 lux. GRÁFICO 3 ILUMINÂNCIAS INTERNAS DO 20º ANDAR. A figura 5 indica a sala avaliada no dia 26 de novembro. FIGURA 4 A simulação para céu encoberto, segundo a CIE, indica que a iluminância mínima é de 37 lux e a máxima é de 2.850 lux. Discussão dos resultados do Edifício Parque Paulista Com a análise do gráfico ponto a ponto observa-se valores em torno de 500 lux até 2,15 m e 2,20 m, nas fachadas laterais, e até 2,10 m e 1,75 m nas fachadas da Avenida Paulista e da Alameda Santos, respectivamente. Como a porcentagem da área envidraçada em relação à de piso é de 26%, a transmissão luminosa do vidro utilizado é de 38% e o pé-direito é de 2,54 m, o resultado é um sistema de baixo desempenho da distribuição da luz natural. EDIFÍCIO DEUTSCHE BAHN FIGURA 5

A figura 6 demonstra que a iluminância média é de 281 lux, a mínima de 1 lux e a máxima de 1.620 lux. FIGURA 6 Discussão dos resultados do Edifício Deutsche Bahn Como a porcentagem de área envidraçada em relação à de piso é de 45%, a transmissão luminosa do vidro utilizado é de 21%, o pé-direito é de 2,75 m e só há valores em torno de 500 lux por volta de 1,50 m da fachada, o resultado é um sistema de baixo desempenho da distribuição da luz natural. EDIFÍCIO COMMERZBANK HEADQUARTERS Situado à Groβe Gallusstraβe em Frankfurt am Main, o edifício foi projetado pelo escritório Norman Foster and Partners em 1991 e concluído em 1997. O Commerzbank possui 63 andares (258,70 m de altura) e 3 subsolos. Diferencia-se pela sua proposta de uso de recursos naturais (luz e ventilação natural) e pelo seu formato triangular. (DAVIES; LAMBOT, 1997). Os jardins intermediários ocupam uma altura de 4 andares. A maneira como o escritório desenvolveu o centro do edifício muda totalmente o resultado da luz natural interna. Uma região normalmente utilizada como núcleo de circulação vertical, devido à ausência de luz natural, passa a ser um átrio que ilumina salas distantes das fachadas. Como os levantamentos foram realizados em um sábado, às 14 horas, e muitos ambientes estavam fechados, não foi possível medir a luz natural de áreas, a não ser do jardim. Obteve-se do lado de fora do edifício aproximadamente 6.120 lux e, na face interna do vedo da fachada, no 35º andar, 3.800 lux. Com esses valores a transmissão luminosa é de 62 %, no entanto, como a medição foi feita em uma área de jardim, onde as árvores podem influenciar os resultados, buscou-se a transmissão luminosa do vidro com o próprio fabricante, a Interpane. De acordo com a empresa, o vidro tem 66%, e foi com esse dado que a maquete eletrônica foi desenvolvida. A figura 7 ilustra uma área de escritórios com layout aberto. FIGURA 7 A figura 8 mostra a distribuição interna da luz natural para o dia 21 de março às 12 h. Como o programa possui algumas limitações de modelagem, fez-se necessária a construção de polígonos auxiliares para a construção do pavimento como ele é. As regiões dos núcleos de circulação vertical, assim como o jardim, não foram calculadas. FIGURA 8

A figura demonstra que a iluminância media é de 264 lux, a iluminância minima de 0 lux (reflexo das áreas não calculadas) e iluminância máxima de 3.080 lux. Discussão dos resultados do Edifício Deutsche Bahn Com a análise dos resultados do gráfico ponto a ponto observa-se que há valores em torno de 500 lux até aproximadamente 2,15 m das aberturas, ou seja, até a metade das salas. Os corredores também podem funcionar apenas com luz do dia, pois a iluminância resultante atende à recomendação da norma (brasileira) para iluminância de interiores, que é 75, 100 e 150 lux. A forma do edifício favorece o aproveitamento da luz natural nas áreas destinadas às estações de trabalho e nos corredores entre as salas. Como a porcentagem de área envidraçada em relação à de piso é de 28%, a transmissão luminosa é de 66% e o pédireito é de 2,75 m, o resultado é um sistema de alto desempenho da distribuição da luz natural. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS A análise dos dados permite observar que vidros com transmissão luminosa alta proporcionam 500 lux em distâncias superiores ao tamanho da abertura rebatida no piso. A diminuição da iluminância em, aproximadamente, 3m teve pouca variação (entre 73 e 87%), demonstrando que a diminuição ocorre segundo um padrão, e que a utilização do sistema pele de vidro apresenta uma limitação para distribuir a iluminância no pavimento. Após a análise dos edifícios é possível afirmar que um projeto de luz natural deve levar em consideração o pédireito, a forma da planta, a transmissão luminosa dos vidros, a distribuição interna dos ambientes, o posicionamento do core e a altura da abertura, para alcançar o objetivo de reduzir o uso da luz artificial. O Commerzbank Headquarters é considerado um projeto bem-sucedido porque administra soluções que têm como base as necessidades de cada ambiente. O arquiteto projetou espaços de acordo com as variações de iluminância da luz natural, a ponto de conseguir atingir valores recomendados pela norma até mesmo nos corredores. O resultado desse aproveitamento não surgiu após a solução plástica da fachada e das áreas internas, mas foi incorporado gradativamente ao projeto. A forma do edifício surgiu da necessidade do aproveitamento da luz e da ventilação, assim como o posicionamento dos jardins e a utilização do átrio central. Plantas profundas em relação às aberturas, com fachadas pele de vidro não favorecem a distribuição da luz natural, porque a curva de iluminância segue sempre a mesma tendência: valores acima de 1.000 lux próximos às aberturas e queda de, em média 82% 3 da iluminância mais alta em 3 m. Os resultados destes experimentos demonstram a importância das pesquisas de campo, das simulações e da avaliação pós-ocupação, pois estas podem municiar parâmetros que qualificam novos projetos de arquitetura no que diz respeito à luz natural. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] Blaser, W., Helmut Jahn architecture engeneering, Basel, 2002. [2] Corbioli, N., Planos inclinados da fachada-cortina acompanham aumento da área da laje, Projeto Design, São Paulo, n. 283, p. 56-60, set. 2003. [3] Davies, C.; Lambot, I., Commerzbank Frankfurt. Prototype for an ecological high-rise, Basel, 1997. [4] Figueiredo, E; Pisani, M.A.J., Uso da luz natural em edifícios de escritórios, IN: 6º Fórum de Pesquisa FAU-UPM, São Paulo, 2010. [5] Figueiredo,E. Abordagem sustentável da luz natural. Análise do desenho de vãos e eficiência dos vedos trnaslúcidos e transparentes em edifícios das cidades de São Paulo, Berlim e Frankfurt am Main durante as últimas décadas do século XX e primeira década do século XXI, Dissertação de mestrado, FAU-UPM, São Paulo, 2011. [6] Gonçalves, J., The environmental performance of tall buildings, Londres, 2010. [7] Khan, H., O estilo internacional. Arquitetura moderna de 1925 a 1965, Colônia, 1999. [8] Revista Projeto, Um cristal na selva urbana, São Paulo, n.193, p. D1-D8, jan./fev.1996. 3 Segundo FIGUEIREDO, E., 2011.