Análise lumínica e termo-energética do uso de elementos internos de controle solar em ambiente de permanência prolongada

Abstract

O conforto dos ocupantes em ambientes de permanência prolongada está atrelado às condições térmicas e lumínicas. Essas condições podem implicar na reação dos ocupantes e comprometer a eficiência-energética da edificação. A inserção de persianas e cortinas são exemplos de elementos internos de controle solar abundantemente empregados por diversas razões. Contudo, é significativamente comprovada a utilização desses elementos internos em situações de desconforto visual ou térmico. Além disso, estudos buscam evidenciar a capacidade desses elementos internos em auxiliarem na redução da demanda de energia para resfriamento. Nesse contexto, essa pesquisa objetivou analisar a redução da probabilidade de ofuscamento e da incidência solar direta, bem como os impactos na disponibilidade de iluminação natural, no ganho de calor solar pela janela e na demanda de energia para resfriamento. O objeto de estudo foi constituído de um ambiente virtual modular considerado de permanência prolongada. Nesse ambiente foram analisadas situações sem controle solar e condições controladas com oito operações de persianas horizontais, telas translúcidas rolô e cortinas de tecido. Cada elemento interno recebeu dois conjuntos de propriedades térmicas e ópticas. Foi utilizada a abordagem da simulação computacional climática-anual para obter os dados horários de cada aspecto analisado. Os dados horários obtidos foram submetidos às análises comparativas de frequências anuais, distribuições anuais e critérios temporais-espaciais. Foi possível identificar as melhores recomendações de projeto dentre as combinações de orientações solares, elementos internos, propriedades e operações. As cortinas claras e as persianas 50° claras operadas pelo usuário diário e pelo sistema automático embasados no indicador de ofuscamento (DGPintolerável) reduziram mais a probabilidade de ofuscamento, se comparado às telas translúcidas claras. Entretanto, essas indicaram a maior redução na demanda anual de energia para resfriamento (12%) e o menor impacto na disponibilidade de iluminação natural na área total. Os dispositivos escuros implicaram em eliminação do ofuscamento, mas comprometeram a iluminação natural e indicaram os maiores aumentos na demanda energética (52%), principalmente através de operações com tempo elevado de obstrução. As persianas 0° comprovaram ineficiência em reduzir a probabilidade de ofuscamento, a incidência solar direta e a demanda de energia para resfriamento.<br>

Abstract : The occupants comfort inside long-stay rooms, like offices, is linked to thermal and luminous conditions. These conditions can involve occupants? reactions and compromise the building energy-efficiency. The insertion of blinds and curtains are examples of internal solar control elements abundantly employed for various reasons. However, the use of these shading devices in situations of visual or thermal discomfort is significantly proven. In addition, studies demonstrate the ability of the internal shading devices to assist in reducing energy cooling. In this context, this research aimed to analyze the daylight glare probability and direct sunlight reductions, as well as the impacts on daylighting availability, window?s solar heat gain and energy cooling demand. The proposed and applied method analyzed a virtual side-lit room model, considering office tasks and internal shading devices uses. In this model were analyzed ?without solar control? situations and controlled conditions by eight controls applied to four internal shading devices: horizontal venetian blinds 0°, horizontal venetian blinds 50°, roller shades, fabric curtains. Each inner shading device received two sets of thermal and optical properties (clearer and darker). The computational climate-annual simulation (dynamic) approach was used to obtain hourly data of each analyzed aspect. The hourly data were submitted to comparative analyses of annual frequencies, annual distributions and temporal-spatial criteria. It was possible to identify the best design recommendations among combinations of solar orientations, internal shading devices, materials properties and controls. Clear curtains and clear blinds 50° operated by the daily user and automatic system based on daylight glare indicator (DGPintolerable) promoted better daylight glare probability reduction, compared to clear roller shades. However, clear roller shades showed the greatest reduction in annual energy cooling demand (12%) and the lowest impact on spatial daylighting availability. The dark shading devices indicated daylight glare elimination but compromised daylighting availability and indicated the highest increases in energy demand (52%), mainly through high obstruction time controls. The blinds 0° proved inefficiency in daylight glare, direct sunlight and energy cooling demand.