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Type: Dissertação
Issue Date: 27-Sep-2013
Authors: SILVA, Marcelle Vilar da
First Advisor: FRANCO, Irving Montanar
Title: Técnicas para avaliação do desempenho térmico e lumínico associado a sistemas de prateleira de luz em clima quente e úmido
Sponsor: CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
Citation: SILVA, Marcelle Vilar da. Técnicas para avaliação do desempenho térmico e lumínico associado a sistemas de prateleira de luz em clima quente e úmido. 2013. 175 f - Dissertação (Mestrado). Universidade Federal do Pará, Instituto de Tecnologia, Belém. 2013. Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo.
Resumo: Ao utilizar um sistema voltado ao aproveitamento de luz natural em uma região de clima quente e úmido, com elevado número de horas de insolação e alta intensidade de radiação solar, este sistema necessita ser avaliado quanto aos seus efeitos sobre o desempenho térmico e lumínico do ambiente, para que promovam seu potencial de aproveitamento de forma controlada e adequada. Busca-se realizar uma análise de desempenho, mais especificamente um refinamento sucessivo no entendimento de processos metodológicos para avaliação do incremento dos ganhos de calor oriundos da utilização de sistemas de prateleira de luz voltados ao clima quente úmido. Desenvolve-se estudos comparativos de eficiência entre sistemas sem proteção e com proteção tipo brise tradicional seja por meio de cálculo dos ganhos de calor solar através do método CSTB (adaptado por Frota e Schiffer), simulações de níveis de iluminâncias internas (RELUX 2006), variação de temperaturas internas (ECOTEC v.2) e, medições sob condição de céu real, com modelos em escala reduzida. Desenvolveu-se a mensuração de temperatura do ar, temperatura de globo e iluminâncias internas e externas, utilizando-se data loggers, para cálculo do coeficiente de luz diurna (CLD), imageamento térmico infravermelho no monitoramento das temperaturas superficiais internas e externas. Quanto ao tratamento de dados por curva de regressão buscou-se avaliar o potencial para assegurar a acurácia das medições entre equipamentos e tratamento de dados. A partir dos resultados observou-se os sistemas obtiveram desempenho muito semelhante, porém com alguns indicativos importantes quanto aos níveis de iluminâncias internas. Nota-se que o método CSTB adaptado (Frota e Schiffer), analisa as proteções solares como se fossem iguais, pois analiticamente apresentam ângulos de mascaramento idênticos gerando uma redução de 40,14% da carga térmica da fachada norte onde são aplicados os sistemas. As simulações computacionais indicam que a prateleira de luz ao centro do ambiente tem potencial para elevar sensivelmente os níveis de iluminância, com relação ao brise tradicional - indicativo de potencial de para estudos futuros. As temperaturas internas geraram valores muito próximos entre prateleira de luz e brise, inconclusivas quanto diferencial de aquecimento. Os estudos em infravermelho demonstram-se eficientes na identificação de ganhos de calor por rebatimento de energia térmica pelas placas de brise e prateleira de luz. As medições de iluminâncias internas demonstraram que a prateleira de luz elevou os níveis significativamente, próximos à janela, ao fundo do ambiente apresentou diferença de 500lux para mais com relação ao brise tradicional, tal fato evidenciou-se apenas entre 11h à 13h30min. O CLD indicou que a disponibilidade de luz no centro do ambiente é maior com prateleira de luz do que com brise soleil tradicional, ao fundo os dois tem desempenho muito próximos.
Abstract: When using a daylight system in a hot and humid climate region, with a elevated number of hours of insolation and high intensity of solar radiation, it is mandatory to evaluated the effects on the thermal performance and environmental luminosity, to identify their potential for use in a controlled and appropriate manner. The aim is to carry out a performance analysis, but more specifically ensure a critic and carefull approach to methodology for assessing the increase of heat, light gains -in hot and humid climate-, through fenestrations with shading protection systems, the comparative studies of efficiency where done to compared systems with and without shading protection through the calculation of solar heat gains using the CSTB method (adapted by Frota e Schiffer), internal illuminance levels where done with computer simulations (RELUX 2006), variation of internal temperatures (ECOTEC v.2) and measurements under real sky condition, with reduced scale models, air temperature measurement, globe temperature and internal and external illuminance, using data loggers, for calculating the daylight coefficient (CLD), infrared thermal imaging to monitor the internal and external surface temperatures. Processing data with auxiliary of regression curves where used to ensure the accuracy of the measurements and identify the quality of the equipment and data refinement. Where verified as results that the systems had very similar performance, but with some relative indicative differences levels for internal illuminance. The shading method analyses shown similar analytical angle generated by the solar protections adopted the prototypes, offering a 40.14% reduction on the thermal load for the north façade. The simulations indicate that the proposed lightshelf could reveal potencial for luminance levels improvements at the center portion of the environment when compared to the tradicional shading device, indicative of potential for future studies. The internal temperature measurements generated very close values between the shelf and the traditional light shading device, what was not enough to demonstrate differential heating. Studies in infrared shown to be efficient to identify surfaces temperatures conditions as thermal energy – heat gains -, drived inside by the boards of the shading device and the lightshelf. For the light shelf the internal illuminance measurements showed significantly increased levels near the window, and at the more inner illuminance measurement point presented an difference of 500lux , this specifically occurred regarding the traditional shading device only 11:00 to 13:30. The DLF – Day Light Factor - indicated that the availability of light in the environment of the center position of the prototype is higher with light shelf than with the traditional shading device and in the more inner illuminance measurement point both indicate mostly similar performances.
Keywords: Arquitetura e clima
Arquitetura e radiação solar
Luz na arquitetura
Brise sollei
Proteção solar
Iluminação natural
Ganho térmico
Infravermelho
Acurácia
Aproveitamento de luz natural
Desempenho térmico/energético
CNPq: CNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ARQUITETURA E URBANISMO::TECNOLOGIA DE ARQUITETURA E URBANISMO
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal do Pará
Institution Acronym: UFPA
Department: Instituto de Tecnologia
Program: Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo
Appears in Collections:Dissertações em Arquitetura e Urbanismo (Mestrado) - PPGAU/ITEC

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