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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.102.2016.tde-30062016-105936
Documento
Autor
Nome completo
Kamila Mendonça de Lima
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2016
Orientador
Banca examinadora
Franieck, Rosana Maria Caram (Presidente)
Cavalcanti, Fernando Antonio de Melo Sá
Chvatal, Karin Maria Soares
Roriz, Victor Figueiredo
Sacht, Helenice Maria
Título em português
Avaliação de sistemas de janela para suporte a decisões de projeto quanto à iluminação e uso de energia
Palavras-chave em português
Brises;Simulação computacional;Controles dinâmicos;Iluminação natural;Ganhos solares
Resumo em português
Projetar sistemas de janela considerando a adequação climática envolve lidar com os efeitos do meio externo, que são dinâmicos, e com estratégias que podem ser conflitantes, tais como o controle do ganho de calor solar e aproveitamento da iluminação natural, ambos elementos provenientes da radiação do Sol. Parte-se do princípio de que isso é feito considerando o impacto de diferentes variáveis de projeto em diferentes indicadores de desempenho simultaneamente, para suporte a decisão. O estudo do efeito dessas variáveis de projeto da janela quando combinadas ainda não é consolidado, especialmente no caso de localidades de baixa latitude. O objetivo geral desta pesquisa de doutorado é avaliar sistemas de janela estáticos e dinâmicos para suporte a decisões de projeto arquitetônico, quanto a diferentes critérios de desempenho relacionados à iluminação natural e uso de energia, de forma integrada. São estudados sistemas de janela compostos por uma abertura envidraçada e proteções solares de aletas horizontais externas, fixas e móveis. O recorte engloba edificações com uso de escritório no contexto do clima quente e úmido da cidade de Maceió-AL. Para isso, simulações computacionais integradas utilizando os softwares Daysim e EnergyPlus foram realizadas, considerando o acionamento das lâmpadas apenas quando a luz natural não fosse suficiente para atender ao uso do ambiente. As variáveis de projeto analisadas foram: percentual de área de abertura, tipo de vidro, ângulo de sombreamento, quantidade de aletas, tipo de acionamento do sistema de proteção solar e orientação da abertura. As soluções arquitetônicas resultantes das combinações de todas as variáveis entre si foram avaliadas com relação à disponibilidade e distribuição da luz natural e demanda de energia elétrica para condicionamento do ar e iluminação artificial no ambiente interno, e classificadas segundo dois indicadores principais. Foram identificadas as variáveis de projeto dentre as analisadas com maior potencial de impacto no desempenho obtido em diferentes situações. Os resultados mostraram que é possível uma alternativa se encontrar em uma faixa de 10% melhores cenários nos dois indicadores ao mesmo tempo. Observou-se ainda que, apesar de a demanda de energia para condicionamento do ar ser frequentemente maior do que a demanda para iluminação, o desempenho da abertura quanto à iluminação pode ter um peso decisivo na escolha de projeto, pois este indicador de desempenho é mais sensível às variáveis da janela estudadas do que o primeiro. Por fim, observou-se que os protetores solares dinâmicos não são garantia de melhoria de desempenho em relação a sistemas estáticos.
Título em inglês
Window systems evaluation for design decision support on daylight and energy use.
Palavras-chave em inglês
Shading devices;Computer simulation;Dynamic control;Daylighting;Solar gains
Resumo em inglês
Designing window systems in a climate responsive way involves dealing with the effects of the external environment, which are dynamic, and strategies that may conflict, such as daylight and control of solar heat gains, both elements related to the sun. This research assumes that this is done considering the impact of different design variables in different performance indicators simultaneously, for decision support. The study of the effect of window design variables when combined is not yet consolidated, especially in case of low latitude locations. The general objective of this doctoral research is to evaluate static and dynamic window systems to support architectural design decisions regarding different performance criteria related to daylight and energy use, in an integrated manner. The studied window system consists of a glazed opening and external horizontal slat-type shading devices, fixed and mobile, in offices in the hot and humid climate of the city of Maceió-AL. For this, computer integrated simulations using Daysim and EnergyPlus software were carried out, considering the activation of the lighting system only when daylight is not sufficient to meet the usage requirements. The design variables analyzed were window-to-wall ratio, glazing type, cut-off angle, number of slats, type of shading control and orientation. Architectural solutions resulting from combinations of all variables were evaluated regarding the availability and distribution of daylight and electricity demand for air conditioning and artificial lighting in the indoor environment. The solutions were then rated and ranked according to two main indicators. The design variables among the analyzed with potential of high impact in the obtained performance in different situations were identified. The results showed that it is possible an alternative be in a range of 10% best scenarios in the two criteria at the same time. It was also observed that, although the energy demand for conditioning air often be greater than the lighting energy demand, the performance of the window on daylight can have a decisive weight on the design choice, because this performance indicator is more sensitive to the window variables than the first. Finally, it was observed that the dynamic shading systems are not performance-enhancing guarantee compared to static systems.
 
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Corrigida.pdf (9.09 Mbytes)
Data de Publicação
2016-07-21
 
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