Análise da influência da malha de pontos em índices de avaliação de desempenho da luz natural

Ribeiro, Pedro Vitor Sousa; Cabús, Ricardo Carvalho

doi:10.1590/s1678-86212019000400358

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Sumário

Artigos • Ambient. constr. 19 (4) • Oct-Dec 2019 • https://doi.org/10.1590/s1678-86212019000400358 copiar

Análise da influência da malha de pontos em índices de avaliação de desempenho da luz natural

Analysis of grid of points influence on daylight metrics

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

Resumo

O desempenho da iluminação natural de ambientes pode ser avaliado por meio de várias ferramentas, a maioria baseada na iluminância. Mesmo com os avanços nas últimas décadas, principalmente os computacionais, a definição dos pontos da malha é deixada, em geral, para escolha do simulador. Este artigo tem como objetivo analisar a influência da malha de pontos no desempenho das métricas: iluminância média (Em), uniformidade (U), autonomia de luz natural (ALN), autonomia de luz natural contínua (ALNc), autonomia de luz natural espacial (ALNe), iluminância útil de luz natural (IULN) e exposição solar anual (ESA). A simulação computacional foi realizada pelo TropLux, em ambiente de 6 m² x 6 m² sem proteção solar. Realizou-se análise exploratória e estatística, utilizando a ANOVA, teste de Tukey e matriz de correlação. Os resultados indicam que a grade de pontos influencia na precisão das métricas estudadas. Para Em, U, ALN, ALNc, ALNe e IULN os resultados se estabilizaram a partir de uma malha de 6x6 pontos, com distância entre pontos de 1,00 m, enquanto para ESA ocorreu a partir da malha de 11x11 pontos, ou distância entre pontos de 0,54 m. O trabalho sugere que uma análise distinta das contribuições da luz do sol direta e da luz do céu levando em consideração o tamanho da malha pode otimizar o desempenho computacional, mantendo a precisão.

Palavras-chave:
Iluminação natural; Malha de pontos; Índices de desempenho da luz natural; Simulação computacional

Intervalo	Classificação	A quantidade de luz natural é:
E<100 lx	Não atinge a faixa útil	Insuficiente como única fonte de iluminação, sendo necessária uma significativa contribuição de iluminação artificial.
100 lx <E<500 lx	Atinge a faixa útil	Efetiva, entretanto, ainda necessitará de complementação artificial
500 lx<E<3.000 lx	Atinge a faixa útil	Desejável
E>3.000 lx	Excede a faixa útil	Excessiva, e pode produzir desconforto visual ou térmico, ou ambos.

Índice	Sigla	Referência	Forma de cálculo
Iluminância média	Em	(ANBT, 2005aASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15215-2: iluminação natural parte 2: procedimentos de cálculo para a estimativa da disponibilidade de luz natural. Rio de Janeiro, 2005a., 2005bASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15215-3: iluminação natural parte 3: procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes internos. Rio de Janeiro, 2005b., 2005cASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15215-4: iluminação natural parte 4: verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações: método de medição. Rio de Janeiro, 2005c.)	Calculada a iluminância em cada ponto da malha, faz-se uma média de todos os valores no instante, obtendo-se a iluminância média (Em) no plano de trabalho. Para o estudo os dados foram agrupados de duas formas: média anual (Ema) para a parte exploratória e mensal para a estatística.
Uniformidade (da iluminância)	U	ABNT (2013b)ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ISO/CIE 8995-1: iluminação de ambientes de trabalho: parte 1: interior. Rio de Janeiro, 2013b.	Razão entre a iluminância mínima e a iluminância média em todos os pontos de análise em um instante. Para o estudo os dados foram agrupados de duas formas: média anual (Uma) para a parte exploratória e mensal para a estatística.
Autonomia de luz natural	ALN	Reinhart e Walkenhorst (2001)REINHART, C.; MARDALJEVIC, J.; ROGERS, Z. Dynamic Daylight Performance Metrics for Sustainable Building Design. Leukos, Ottawa, v. 3, n. 1, p. 7-31, jul. 2006.	Percentual do conjunto de instantes (dias e horas) em que um valor de iluminância é atingido no ponto analisado.
Autonomia de luz natural contínua	ALNc	Reinhart, Mardaljevic e Rogers (2006)REINHART, C.; MARDALJEVIC, J.; ROGERS, Z. Dynamic Daylight Performance Metrics for Sustainable Building Design. Leukos, Ottawa, v. 3, n. 1, p. 7-31, jul. 2006.	Igual à ALN, entretanto o ponto recebe um crédito parcial caso não atinja o limite definido, diretamente proporcional à quão próximo ele chega do valor.
Autonomia de luz natural espacial	ALNe	IES (ILLUMINATING..., 2012ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY OF NORTH AMERICA. LM-83-12: IES Spatial Daylight Autonomy (sDA) and Annual Sunlight Exposure (ASE). New York, 2012.)	Percentual da área do ambiente em que a ALN ultrapassa um valor de iluminância determinado. O normativo predefine um valor de 300 lx que pode ser alterado a depender do uso do ambiente.
Iluminância útil de luz natural	IULN	Nabil e Mardaljevic (2005)NABIL, A.; MARDALJEVIC, J. Useful Daylight Illuminance: a new paradigm for assessing daylight in buildings. Lighting Research & Technology, Londres, v. 37, n. 1, p. 41-57, mar. 2005.	Classificação da iluminância em quatro grupos. Cada grupo possui um limite inferior e superior de iluminância. O índice é o percentual do ano de ocorrências ao longo do em cada grupo.
Exposição solar anual	ESA	IES (ILLUMINATING..., 2012ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY OF NORTH AMERICA. LM-83-12: IES Spatial Daylight Autonomy (sDA) and Annual Sunlight Exposure (ASE). New York, 2012.)	Percentual da área do ambiente em que que a componente de luz solar direta atinge ao menos 1.000 lx em mais de 250 horas por ano.

nº	Malha	Pontos	Distância entre pontos (m)	Distância entre parede e ponto (m)	Atende a:
nº	Malha	Pontos	Distância entre pontos (m)	Distância entre parede e ponto (m)	NBR 15215-4 (ANBT, 2005cASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15215-4: iluminação natural parte 4: verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações: método de medição. Rio de Janeiro, 2005c.)	IES LM-83-12 (ILLUMINATING…, 2012ILLUMINATING ENGINEERING SOCIETY OF NORTH AMERICA. LM-83-12: IES Spatial Daylight Autonomy (sDA) and Annual Sunlight Exposure (ASE). New York, 2012.)
1	2 x 2	4	3,000	1,500	-¹	-¹
2	3 x 3	9	2,000	1,000	-¹	-¹
3	4 x 4	16	1,500	0,725	-¹	-¹
4	5 x 5	25	1,200	0,600	Sim	-¹
5	6 x 6	36	1,000	0,500	Sim	-¹
6	7 x 7	49	0,857	0,483	-²	-¹
7	8 x 8	64	0,750	0,375	-²	-¹
8	9 x 9	81	0,667	0,333	-²	Sim
9	10 x 10	100	0,600	0,300	-²	Sim
10	11 x 11	121	0,545	0,273	-²	-²
11	12 x 12	144	0,500	0,250	-²	-²
12	13 x 13	169	0,461	0,231	-²	-²
13	14 x 14	196	0,429	0,215	-²	-²
14	15 x 15	225	0,400	0,200	-²	-²

	Orientação sul				Orientação leste
	Correlação		Significância		Correlação		Significância
	PPE	DEP	PPE	DEP	PPE	DEP	PPE	DEP
E_ma - CD	-0.26	-0.24	0.37	0.40	-0.55	0.14	0.04	0.63
E_ma- CR	0.79	-0.99	0.00	0.00	0.25	-0.53	0.41	0.05
E_ma- SD	0.98	-0.77	0.00	0.00	0.47	-0.80	0.09	0.00
E_ma- SR	0.25	-0.06	0.37	0.83	0.55	-0.44	0.04	0.11
E_ma- Global	0.35	-0.76	0.23	0.00	0.36	-0.72	0.25	0.00
U_ma - CD	-0.55	0.14	0.04	0.63	-0.63	0.94	0.02	0.00
U_ma - CR	0.24	-0.53	0.41	0.05	-0.87	0.91	0.00	0.00
U_ma - SD	0.47	-0.80	0.09	0.00	-0.45	0.84	0.11	0.00
U_ma - SR	0.55	-0.44	0.04	0.11	-0.93	0.96	0.00	0.00
U_ma - Global	0.33	-0.72	0.25	0.00	-0.49	0.83	0.08	0.00
ALN	-0.47	0.73	0.09	0.00	-0.10	0.32	0.74	0.26
ALN_c	-0.25	0.19	0.36	0.52	-0.17	0.24	0.24	0.41
ALN_e	-0.23	0.11	0.42	0.70	-0.31	0.45	0.29	0.11
IULN - 1	0.24	-0.30	0.41	0.30	0.24	-0.25	0.41	0.40
IULN - 2	-0.33	0.37	0.25	0.20	-0.33	0.31	0.25	0.29
IULN - 3	0.54	-0.56	0.05	0.04	0.43	-0.80	0.13	0.00
IULN - 4	-0.57	0.54	0.03	0.05	-0.55	0.78	0.04	0.00
ESA	0.45	-0.23	0.11	0.43	-0.42	0.61	0.13	0.02

	Índice	Entre grupos							Dentro dos grupos
	Índice		SQ	gl	MQ	F	valor-P	F crítico	SQ	gl	MQ
Sul	E	CD	222922	13	17148	0,2785	0,9939	1,7842	9E+06	154	61573
		CR	21794	13	1676,5	0,135	0,9999	1,7842	2E+06	154	12416
		SD	44578	13	3429,1	1,2781	0,2305	1,7788	450748	168	2683
		SR	1801.9	13	138,61	0,0222	1	1,7842	962463	154	6249,8
	U	CD	1905,5	13	146,57	38,771	7E-42	1,7842	582,19	154	3,7805
		CR	1614,8	13	124,22	130,13	6E-76	1,7842	147	154	0,9546
		SD	-	-	-	-	-	-	-	-	-
		SR	11801	13	907,76	13,588	1E-19	1,7842	10288	154	66,807
Leste	E	CD	306478	13	23575	2,8272	0,0012	1,7842	1E+06	154	8338,6
		CR	22012	13	1693,2	0,6866	0,7743	1,7842	379792	154	2466,2
		SD	6E+06	13	476234	9,2746	6E-14	1,7842	8E+06	154	51348
		SR	522,14	13	40,165	0,0515	1	1,7842	120122	154	780,01
	U	CD	1816,5	13	139,73	5701,1	2E-199	1,7842	3,7744	154	0,0245
		CR	1528,8	13	117,6	257,85	2E-97	1,7842	70,236	154	0,4561
		SD	56,382	13	4,3371	6,7757	3E-10	1,7842	98,575	154	0,6401
		SR	8970,1	13	690,01	132,53	2E-76	1,7842	801,76	154	5,2062

			Pontos por eixo
		Índice	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Sul	U	CD	A	B	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C	C
		CR	A	B	B	C	C	CD	DE	DE	E	E	E	E	E	F
		SR	A	AB	BC	BC	BCD	BCDE	BCDE	CDE	DE	DE	DE	E	DE	E
Leste	E	CD	B	AB	A	A	A	A	AB	AB	AB	AB	AB	AB	AB	AB
	E	SD	C	AB	B	A	A	AB	AB	AB	AB	AB	AB	AB	AB	AB
	U	CD	A	B	C	D	E	EF	HI	HI	GHI	IJ	GHI	FGH	EFG	J
		CR	A	C	B	D	D	D	E	E	GHI	EF	FG	EF	EFG	G
		SD	A	B	B	B	B	B	B	B	B	B	B	B	B	B
		SR	A	B	C	C	D	DE	DEF	DE	EFG	GH	FGH	H	H	H

	Índice	Iluminância (E)					Uniformidade (U)
	Índice	CD	CR	SD	SR	GL	CD	CR	SD	SR	GL
Sul	PPE	4	2	10⁽¹⁾ (1) Picos em 11, 13 e 14 PPE;	2	4	7	10	2	5⁽²⁾ (2) Médias não constantes de Tukey até 13 PPE;	5
Sul	DEP (m)	1,50	3,00	0,60	3,00	1,50	0,86	0,60	3,00	1,20	1,20
Leste	PPE	4⁽³⁾ (3) Valores intermediários pelo teste de Tukey a partir de 8 PPE;	2	6⁽⁴⁾ (4) Valores intermediários pelo teste de Tukey a partir de 7 PPE;	2	4	6	6	6⁽⁵⁾ (5) Teste de Tukey não conclusivo; e	6⁽⁶⁾ (6) Muito variável pelo teste de Tukey, necessitando de mais avaliações.	4
Leste	DEP (m)	1,50	3,00	1,00	3,00	1,50	1,00	1,00	1,00	1,00	1,50

	Índice	ALN	ALNc	ALNe	IULN				ESA
	Índice	ALN	ALNc	ALNe	Faixa 1	Faixa 2	Faixa 3	Faixa 4	ESA
Sul	PPE	2	2	9	-⁽¹⁾ (1) inconclusivo com as análises realizadas.	6	2	5	-⁽¹⁾ (1) inconclusivo com as análises realizadas.
Sul	DEP (m)	3,00	3,00	0,67	-	1,00	3,00	1,20	-
Leste	PPE	2	2	7	-⁽¹⁾ (1) inconclusivo com as análises realizadas.	5	4	7	11
Leste	DEP (m)	3,00	3,00	0,86	-	1,20	1,50	0,86	0,55

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[1] Pedro Vitor Sousa Ribeiro

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