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Iluminação Natural: Método de Cálculo ABNT
Norberto Moura
Disciplina AUT 262 Profs. Anésia Barros Frota; Paulo Sergio Scarazzato
Aula 1/2
ABNT: Iluminação Natural Iluminação natural - Parte 1: Conceitos Em 30/03/2005 básicos e definições vigor Iluminação natural - Parte 2 - Procedimentos Em NBR15215-2 de cálculo para a estimativa da 30/03/2005 vigor disponibilidade de luz natural Iluminação natural - Parte 3 - Procedimento Em NBR15215-3 de cálculo para a determinação da 30/03/2005 vigor iluminação natural em ambientes internos Iluminação natural - Parte 4 - Verificação Em NBR15215-4 experimental das condições de iluminação 30/03/2005 vigor interna de edificações - Método de medição NBR15215-1
R$23,00
R$62,40
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R$50,40
Total: R$ 219,80 • • • • •
Fotometria Distribuição da Luz: especular e difusa Superfícies Equivalentes Princípio do Ângulo Sólido Projetado ABNT: NBR 15215-3 (Parte 3)
Universidade Federal de Santa Catarina com o financiamento da Financiadora de estudos e Projetos - FINEP.
http://www.labeee.ufsc.br/conforto/index.html =>iluminação
Introdução
A Fotometria é a parte da Física Aplicada que (fundada por Lambert em 1760) trata da intensidade das luzes emitidas pelas fontes e considera os efeitos de iluminação que elas produzem sobre os corpos. (PRADO, 1961. p. 27A).
Fotometria
Grandezas, Unidades e Relações Fotométricas
– – – – – – – – –
Intensidade Luminosa Fluxo Luminoso Iluminância Luminância Contraste Potência Eficiência Energética Índice de Reprodução de Cor Temperatura de Cor
Fotometria
Ângulo Plano X Ângulo Sólido •
Ângulo Plano: radiano – Comprimento do Arco / Raio
•
Ângulo Sólido: esferorradiano – Área da Superfície Esférica / Raio ao Quadrado – Símbolo: ω
Fotometria
Intensidade Luminosa
Vetor de Luz irradiado em uma direção • Símbolo: I • Unidade: candela (cd)
Fotometria
Fluxo Luminoso e Iluminância Fluxo Luminoso: • Diversos Vetores de Luz (I) formando um Ângulo Sólido (ω) – Símbolo: Φ – Unidade: lúmen (lm)
Iluminância: • Fluxo Luminoso incidente em um plano (Luz que chega no plano) – Símbolo: E – Unidade: lux (lx)
Fotometria
Intensidade Luminosa, Fluxo Luminoso e Iluminância: Relações Intensidade Luminosa (cd): I = Fluxo Luminoso (lm): Iluminância (lx):
Φ ω
Φ =Ι ω E=
Φ ( lm ) S( m 2 )
E 2 = E 1 cos θ
E= Lei do Inverso do Quadrado da Distância Lei do Co-seno ou Lei de Lambert
I d2
Fotometria
Luminância A Luminância de uma superfície numa determinada direção é a relação entre a Intensidade Luminosa naquela direção e sua Superfície Aparente. (Luz que sai do plano) – Símbolo: L – Unidade: candela / metro quadrado (cd/m²)
Iθ Iθ L= = Sap S cos θ
Fotometria
Intensidade Luminosa, Fluxo Luminoso, Iluminância e Luminância: Modelo Esférico Intensidade Luminosa (cd): I = Fluxo Luminoso (lm): Iluminância (lx): Luminância (cd/m²)
Moura, N.C.S. (2005)
L=
1
π
Φ ω
Φ =Ι ω E=
Φ ( lm ) S( m 2 )
L=
Iθ Sap
cd / m²
Fotometria
Distribuição Especular e Difusa
Difusor Perfeito
Lconstante =
I θ = I 0 cosθ Sθ = S 0 cosθ
Distribuição da Luz
Difusor Perfeito
Distribuição da Luz
Superfícies Luminosas no mesmo Ângulo Sólido Difusor Perfeito (todas as superfícies) Luminância = L
S1 S2 = = ω ( esferorradiano ) 2 2 X Y ∴ E1 = E 2
I D2 S L E1 = 1 2 X E=
E2 = E3 =
S2 L Y2
S 3 cos α L Z2
S 3 cos α S1 S2 = 2 = 2 =ω 2 Z X Y
Superfícies Equivalentes
Princípio do Ângulo Sólido Projetado Qualquer superfície luminosa (Difusor Perfeito) dentro do mesmo ângulo sólido produz a mesma Iluminância (E) no vértice deste ângulo se as superfícies tiverem a mesma Luminância (L) Hemisfério de Raio Unitário
A iluminância no centro do hemisfério é igual à área projetada na base do hemisfério (da parcela de céu visível pelo ponto) multiplicada pela Luminância do céu A divisão da área projetada na base do hemisfério (da parcela de céu visível pelo ponto) por
π é a Componente Celeste
(Fator de Configuração)
Superfícies Equivalentes
Fatores que interferem na Iluminação do ponto
Superfície Fonte de Luz
Construção dos Diagramas
Diagrama para Luminância Uniforme no Hemisfério
Método ABNT
Tipos de Céu % nuvens
– – – –
Céu Uniforme Céu Encoberto Céu Parcialmente Encoberto Céu Claro
Céu Encoberto
0,8 a 1,0 0,4 a 0,7 0,0 a 0,3
Céu Parcialmente Encoberto
Céu Claro
Método ABNT
Construção dos Diagramas
DCRL C. Encoberto
DCRL C. Claro (h 15°)
DCRL C. Claro (h 30°)
Método ABNT
Procedimento de Cálculo • CIN: Contribuição de Iluminação Natural – – – – – –
CC: CRE: CRI: KT: KM: KC:
Componente do Céu Componente de Reflexão Externa Componente de Reflexão Interna Transmissão do Vidro Fator de Manutenção Fator de Caixilho
EP CIN = 100 (%) E Hext
CIN = ( CC + CRE + CRI ) K T K M K C
CC OBS: CIN = FLD (Fator de Luz Diurna)
CRE
CRI
Método ABNT
Cálculo da Componente Celeste para Céu Claro a. b. c. d. e. f. g.
Determinar os pontos no ambiente; Máscara de obstrução em cada ponto; Marcar orientação da abertura; Escolher data e horário; Determinar a posição solar (azimute e altura); Selecionar o Diagrama adequado (altura solar); Posicionar Máscara e Diagrama de acordo com a posição solar; h. Somar os valores na região delimitada pela abertura;
Método ABNT
Cálculo da Componente Celeste para Céu Claro a. Determinar os pontos no ambiente;
Orientação sala: SUL Latitude: 27o 32’S
Método ABNT
Cálculo da Componente Celeste para Céu Claro b. Máscara de obstrução em cada ponto;
P3
P2
P1
Método ABNT
Cálculo da Componente Celeste para Céu Claro c. d. e. f. g.
Marcar orientação da abertura; Escolher data e horário; Determinar a posição solar (azimute e altura); Selecionar o Diagrama adequado (altura solar); Posicionar Máscara e Diagrama de acordo com a posição solar;
N O
7
7
15 15
17
O
L
15
7
15
7
16
17
16
15
17
16
15
17
17
16
15
16
17
17
7
18
18 17
20
19
89 59 75 120 95 139 139
186
119 95 75
126 79
21 23 27 32
59 38
23
27
21
24
182
232 166
182
63
118
68
22
62 53 66
41
21
84 18 44
51
27
16
35 29
15
22
112
33 19
68
148
83
49
18 15
118
104
39
32
104
120
52
21 62
232
67
22 24 28 33 41
84
148
89
47
53
112
166
119
186
18
66 83
67
66
40 50
21
17
15 7
79
19
18
15
66 79
43 53
55 17
47
126
44
63
52
43 53
16
17
41
N
16
51
49
38
31 44
39
79
40 50
35
41
32
31 33
17
17
7
40
15 16
17
15
40
15
16 17
7
44 33
17
17
55
16 15
27
21 23 27 32
19
17
17 16
15
S
18 17
17 17
13
29
27
24 28 33
22
20
18
23
21
19
17
24
33
18
17 15
21
19
17 17
15
15
11
21 24
18
7
18
15
7
7
9 10
17
16
7
7
8
7
13
24 16
7
17
18
21
11 10
7 7
7
8
9
L
S
Método ABNT
Cálculo da Componente Celeste (Céu Claro) h. Somar os valores na região delimitada pela abertura;
7
7
7
7 7
7 7
15
15
15
7
15 15
15 15
17
17
17
15
17
17
17 18 18 19
18
17
17
17
17 17 17
LATERAL Ponto: P2 DCRL % 7 7 7 7 7 7 7 7 15 15 15 15 15 15 15 15 18 17 17 17 17 17 17 17 19 18 18 17 17 17 17 17
0,1 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,1 0,1 1 1 1 1 1 1 0,1 0,1 1 1 1 1 1 1 0,1 0,05 0,6 0,7 0,8 0,8 0,7 0,6 0,05 Total (%)
0,7 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 0,7 1,5 15 15 15 15 15 15 1,5 1,8 17 17 17 17 17 17 1,7 0,95 10,8 12,6 13,6 13,6 11,9 10,2 0,85
3,08
Método ABNT
Exercício –
–
–
–
Traçar a máscara de obstrução pelos três pontos (Lateral e Zenital). Determinar a posição do Sol às 8:00h no solstício de inverno (8:00h SI) e às 11:00h no solstício de verão (11:00 SV) para a Latitude 24° Sul. Calcular a Componente Celeste para Céu Encoberto e Céu Claro pelo Método ABNT (8:00h SI e 11:00 SV)) separando Lateral e Zenital. (ver obs.) Analisar os Resultados.
OBS: Escolher apenas um tipo de céu
Método ABNT
Exercício 1
8:00h Solstício Inverno
a. Traçado de Máscaras e Orientação da Abertura
Método ABNT
Exercício 1
8:00h Solstício Inverno
b. Posição Solar (Azimute e Altura)
Método ABNT
Exercício 1
8:00h Solstício Inverno
b. Posição Solar (Azimute e Altura)
Método ABNT
Exercício 1
8:00h Solstício Inverno
b. Posição Solar (Azimute e Altura)
Método ABNT
Exercício 1
c. Sobrepor Máscara
8:00h Solstício Inverno
Método ABNT
Exercício 1
d. Sobrepor Diagrama
8:00h Solstício Inverno
Método ABNT
Exercício 1
Céu Claro (8hSI) LATERAL
8:00h Solstício Inverno
Ponto: P1
Ponto: P1
DCRL
DCRL
20 22 26 31 40 24 77 115 176 276 276 176 24 26 30 37 47 63 87 124 178 236 236 178 26 30 36 45 58 77 101 130 152 152 130 32 39 47 58 71 83
CC1
e. Somatório dos Valores dentro da Abertura
Componente Celeste (CC) Zenital
% 0,7 0,9 0,8 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 0,7 0,8 0,5 0,7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0,6 0,5 0,95 1 1 1 1 1 1 0,9 0,6 0,2 0,2 0,3 0,5 0,5 0,3 0,2 Total (%)
14 19,8 20,8 15,5 20 12 38,5 57,5 105,6 193,2 220,8 88 16,8 26 30 37 47 63 87 124 178 236 236 106,8 13 28,5 36 45 58 77 101 130 136,8 91,2 26 6,4 11,7 23,5 29 21,3 16,6 0
28,44
% 16 16 17 17 17 18 37 38 42 24 24 25 27 31 35 28 28 31 31 25 27 31 35 39 39 35 51 66 81 23 26 30 34 40 45
0,4 1 1 1 1 0,5 0,5 1 1 0,8 1 1 1 0,9 0,8 1 1 1 1 0,6 0,9 1 1 1 0,8 0,7 0,9 1 0,5 0,4 1 1 1 1 0,2
Total (%)
6,4 16 17 17 17 9 18,5 38 42 19,2 24 25 27 27,9 28 28 28 31 31 15 24,3 31 35 39 31,2 24,5 45,9 66 40,5 9,2 26 30 34 40 9 0 0 0 0 0 0 0
9,51
Método ABNT
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C.I.E., Comission Internationale de Éclairage. Daylight. Publication nº 16 (E3.2). Paris., CIE. 1970. 79 p.
•
HOPKINSON, R.G.; PETHERBRIDGE,P.; LONGMORE,J. Iluminação Natural. Lisboa, Fundação Calouste Gulbenkian. 2.ª ed.. 1975. 776 p.
•
IESNA, Iluminating Engineering Society of North America Recommended Pratice of Daylighting. IES RP-5. New York, IESNA. 1999. 40 p.
•
IESNA-ILUMINATING ENGINEERING SOCIETY OF NORTH AMERICA. Lighting Handbook Reference & Application. 9.ed. New York: IESNA, 2000. cap.1, cap.2, cap.3, cap.8, cap.9.
•
KOENIGSBERGER, O. H.; et alli. Viviendas y Edificios en Zonas Cálidas y Tropicales. Madrid, Paraninfo. 1977. p.151 - 177.
•
MOON, P. The Scientific Basis of Illuminating Engineering. New York: McGrawHill, 1936. p.255-9; 396-413.
•
MURDOCH, J. B. Illumination Engineering. New York: Macmillam Publishing, 1985. p. 367-90.
•
SOUZA, R. V. G. Iluminação Natural em Edificações: cálculo de iluminâncias internas - desenvolvimento de ferramenta simplificada. Dissertação. ( Mestrado em Engenharia Civil) - Engenharia Civil, Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, 1997. 153 f.
•
VIANNA, Nelson Solano; et alli. Iluminação e Arquitetura. São Paulo, Virtus. 2001. 362 p.
Bibliografia
