Acessibilidade / Reportar erro

Uso de dispositivo de control solar en aulas: impacto en la simulación dinámica de la iluminación natural

Use of solar control device in classrooms: impact of dynamic simulation of natural lighting

Resúmenes

El uso de la iluminación natural en los espacios educativos contribuye a mejorar desde diferentes perspectivas como la energía, salud y confort; sin embargo requiere de la cuidadosa planificación en su diseño. El objetivo del presente trabajo es conocer el impacto del uso de sistemas de control solar en dos tipologías de aulas (orientación N-S y E-O) representativas del parque edilicio regional, a través de herramientas predictivas dinámicas del factor iluminación natural de alta precisión. La metodología empleada fue: (a) relevamiento físico y fotométrico in situ; (b) simulación y análisis de métricas dinámicas e iluminación artificial; y (c) evaluación del impacto del uso de dispositivos de control solar (cortina textil). Los resultados evidenciaron una mayor autonomía de la iluminación natural en la orientación N-S con una alta probabilidad anual de deslumbramiento, aspecto que se revierte con el adecuado uso del dispositivo de control solar (DCS) propuesto. Asismismo, este DCS aumenta la iluminación natural disponible (DAv= 12%) y disminuye su consumo de iluminación artificial, en comparación a la orientacionón (E-O). A partir de este nuevo enfoque, se busca profundizar en reducciones significativas de los consumos eléctricos (iluminación) en los edificios de uso diurno, no sólo incorporando la evaluación predictiva nuevos sistemas de iluminación artificial complementarios, sino también estrategias de control solar en pos del confort de los usuarios.

Iluminación natural; Sistemas de control solar; Escuelas


The use of daylighting in educational spaces contributes from different perspectives such as energy, health and comfort. However it requires careful planning during design. The aim of this study is to determine the impact of solar control system in two classrooms (north-south orientation and east-west orientation), typical of regional educational buildings, through a dynamic daylight predictive method. The methodology adopted was: (a) physical and photometric survey in situ; (b) simulation and analysis of dynamic daylight metrics and supplemental artificial lighting; and (c) evaluation of the impact of the solar control system (textile curtain). The results indicated the empowerment of daylight in the north and south facing classroom with high annual probability of glare, something that is reversed with the proper use of the proposed solar control device (SCD). Also, this SCD increases daylight availability (DAv= 12%) and reduces artificial lighting consumption, compared to east-west orientation. From this new approach, further significant reductions in electricity consumption (lighting) in day-use buildings are seeked, not only by adding complementary artificial lighting systems but also by using solar control system strategies in pursuit of user comfort.

Daylighting; Solar control system; Schools


  • BAKER N.; STEEMERS K. Daylight Design of Buildings London: James & James, 2002.
  • BODART, M.; DE HERDE, A. Global Energy Savings in Office Buildings By Use of Daylighting. Energy and Buildings, v. 34, n. 5, p. 421-429, 2002.
  • CANTÓN, A.; DE ROSA, C.; KASPERIDUS, H. Sustentabilidad del Bosque Urbano en el Área Metropolitana de la Ciudad de Mendoza: análisis y diagnóstico de la condición de las arboledas. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, v. 7, n. 1, p. 29-34, 2003.
  • CÓRICA, L. Comportamiento de la Luz Natural en Entornos Urbanos Representativos del Modelo Oasis en Regiones Áridas. Caso de Estudio: ciudad de Mendoza. Tucumán, 2009. Tesis (Doctorado) - Departamento de Luminotecnia, Luz y Visión Herberto Büller, Universidad Nacional de Tucumán, . Tucumán, 2009.
  • DIRECCIÓN GENERAL DE ESCUELAS. Calendario Escolar Ciclo Lectivo Gobierno de Mendoza, 2012. Disponible en: <http://bases.mendoza.edu.ar/aplicaciones/legales/gestion/documentos/ ffd503_2616.pdf>. Acceso en: 08 jul. 2014.
  • DUNN, R. et al. Light Up Their Lives: a research on the effects of lighting on children's achievement and behavior. The Reading Teacher, v. 38, n. 19, p. 863-869, 1985.
  • EVANS, G. W.; FERGUSON, K. T. Built Environment and Mental Health. In: NRIAGU, J. O. (Ed.). Encyclopedia of Environmental Health Burlington: Elsevier, 2011. p. 446-449.
  • FONTOYNONT, M. Daylight Performance of Buildings Lyon: ENTPE, 1999.
  • HESCHONG, L. Daylighting in Schools: an investigation into the relationship between daylighting and human performance. Fair Oaks: Heschong Mahone Group to Pacific Gas and Electric, 1999.
  • INSTITUTO ARGENTINO DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN. Asociación Argentina de Luminotecnia. J20-04: iluminación en escuelas: características. Bahia Blanca, 1974.
  • INSTITUTO ARGENTINO DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN. J20-02: iluminación natural en edificios: condiciones generales y requisitos especiales. Bahia Blanca, 1970.
  • JAKUBIEC, J. A.; REINHART, C. F. The 'Adaptive Zone': a concept for assessing glare throughout daylit spaces. Lighting Research & Technology, v. 44, n. 2, p. 149-170, oct. 2011.
  • LI, D. H. W., LAU C. S.; LAM, J. C. Predicting Daylight Illuminance by Computer Simulation Techniques. International Journal of Lighting Research and Technology, 36, n. 2, p. 113-129, may. 2004.
  • MCNEEL, R. et al. Rhinoceros Version 4.0. 2010. Service Release.
  • MINISTERIO DE EDUCACIÓN DE LA REPÚBLICA ARGENTINA. Dirección de Infraestructura. Criterios y Normativa Básicas de Arquitectura Escolar Oct. 1998.
  • MONTEOLIVA, J. M. Influencia del Diseño de la Iluminación en Aulas Sobre la Eficacia Atencional en Niños: impacto de la luz natural. Mendoza: CONICET, 2010. Beca Interna Tipo II.
  • MONTEOLIVA, J. M.; PATTINI, A. Iluminación Natural en Aulas: análisis predictivo dinámico del rendimiento lumínico-energético en clima soleados. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 13, n. 4, p. 235-248, jul./set. 2013.
  • MONTEOLIVA, J. M.; VILLALBA, A.; PATTINI, A. Impacto de la Utilización de Bases Climáticas Regionales en la Simulación de Alta Precisión de Iluminación Natural. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, v. 16, 2012.
  • OKURA, S.; HESCHONG, L.; WRIGHT, R. Skylighting and Retail Sales. ACEEE Summer Study on Energy Efficiency in Buildings, v. 8, p. 245-56, 2000.
  • PATTINI, A. La Luz Natural en las Escuelas: aprovechamiento y control de la luz solar en aulas. Buenos Aires: Dunken, 2009.
  • PEREZ, R. et al. Modeling Daylight Availability and Irradiance Components From Direct and Global Irradiance. Solar Energy, v. 44, n. 5, p. 271-289, 1990.
  • PEREZ, R.; SEALS, R.; MICHALSKY, J. All-Weather Model for Sky Luminance Distribution: preliminary configuration and validation. Solar Energy, v. 50, n. 3, p. 235-245, 1993.
  • PHILLIPS, R. W. Educational Facility Age and the Academic Achievement of Upper Elementary School Students Georgia, 1997. Thesis (Doctoral Dissertation) - University of Georgia, Georgia, 1997.
  • RAMOS, G.; GHISI, E. Analysis of Daylight Calculated Using the EnergyPlus Program. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 14, n. 7, p. 1948-58, 2010.
  • REINHART, C. F. Tutorial on the Use of DAYSIM Simulations for Sustainable Design Ottawa: Institute for Research in Construction, National Research Council Canada, 2006.
  • REINHART, C.; MARDALJEVIC, J.; ROGERS, Z. Dynamic Daylight Performance Metrics for Sustainable Building Design. LEUKOS, v. 3, n. 1, p. 1-20, 2006.
  • REINHART, C. F. et al. DIVA For Rhino Version 2.0 2011. Disponíble en: <http://www.diva-for-rhino.com/>. Acceso em: 25 nov. 2013.
  • REINHART, C. F. LIGHTSWITCH 2002: a model for manual and automated control of electric lighting and blinds. Solar Energy, v. 77, n. 1, p. 15-28, 2004.
  • ROGERS, Z. Daylighting Metric Development Using Daylight Autonomy Calculations. Sensor Placement Optimization Tool Boulder, Colorado, USA: Architectural Energy Corporation, 2006.
  • TAYLOR, A.; GOUSIE, G. The Ecology of Learning Environments For Children. CEFPI Journal, v. 26, n. 4, p. 23-28, 1988.
  • VERSAGE, R.; MELO, A. P.; LAMBERTS, R. Impact of Different Daylighting Simulation Results on the Prediction of Total Energy Consumption. In: NATIONAL CONFERENCE OF IBPSA-USA, 5., New York, 2010. Proceedings... New York, 2010.
  • VILLALBA, A. M.; PATTINI, A. E.; CÓRICA, M. L. Análisis de las características morfológicas de las envolventes edilicias y del entorno urbano desde la perspectiva de la iluminación natural. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 12, n. 4, p. 159-175, out./dez. 2012.
  • WARD, G.; SHAKESPEARE, R. A. Rendering with Radiance San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 1998.
  • WIENOLD, J.; CHRISTOFFERSEN, J. Evaluation Methods and Development of a New Glare Prediction Model for Daylight Environments With the Use of CCD Cameras. Energy and Buildings, v. 38, n. 7, p. 743-757, 2006.
  • WIENOLD, J.; CHRISTOFFERSEN, J. Towards a New Daylight Glare Rating Berlin: LuxEuropa, 2005.
  • WIENOLD, J. Evalglare: a new RADIANCE: based tool to evaluate glare in office spaces. In: INTERNATIOL RADIANCE WORKSHOP, 3., Fribourg, 2004. Proceedings... Fribourg, 2004.
  • WU, W.; NG, E. A Review of the Development of Daylighting in Schools. Lighting Research and Technology, v. 35, n. 2, p. 111-125, 2003.
  • YANNAS, S. Design of Educational Buildings. London: E. G. Bond Ltd., 1994. Environment & Energy Studies Programme. Architectural Association Graduate School. European Commission, Directorate General XII for Science Research and Development

Fechas de Publicación

  • Publicación en esta colección
    15 Oct 2014
  • Fecha del número
    Set 2014

Histórico

  • Recibido
    24 Oct 2013
  • Acepto
    05 Mayo 2014
Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - ANTAC Av. Osvaldo Aranha, 93, 3º andar, 90035-190 Porto Alegre/RS Brasil, Tel.: (55 51) 3308-4084, Fax: (55 51) 3308-4054 - Porto Alegre - RS - Brazil
E-mail: ambienteconstruido@ufrgs.br