Iluminação natural em edificações residenciais : dimensionamento de aberturas laterais (janelas) no contexto do Distrito Federal

Abstract

O uso da iluminação natural em ambientes residenciais é importante como estratégia para maior qualidade ambiental e possível economia energética. Este uso depende de vários fatores, dentre os quais a dimensão das aberturas dos ambientes. Esta dissertação tem como objetivo investigar a influência do dimensionamento de aberturas laterais (janelas) no desempenho da luz natural em ambientes residenciais, no contexto do Distrito Federal. O método inclui simulação computacional baseada na Modelagem da Luz Natural Baseada no Clima (CBDM), através da utilização do software Daysim, considerando as exigências do Código de Obras e Edificações do Distrito Federal (COE-DF) e no Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética Edificações Residenciais (RTQ-R). Os ambientes simulados – sala, quarto, cozinha, área de serviço e cozinha com área de serviço- tiveram suas áreas e aberturas laterais dimensionadas de acordo com os valores mínimos presentes no COE-DF. As seguintes obstruções foram consideradas: saliência, prismas, varandas e edifícios vizinhos. Foram considerados dois critérios de desempenho: 1) 100 lux de iluminância em 70% das horas diurnas e em 50% do espaço e 2) 100 lux de iluminância em 70% das horas diurnas e em 70% do espaço. Primeiramente foram realizadas 584 simulações para verificar se o dimensionamento de janelas com 1/8 da área de piso dos ambientes atende ao critério de desempenho 1. Em seguida, foram realizadas 61 simulações para determinar novas dimensões de aberturas. Os resultados permitem concluir que a proporção mínima atualmente exigida pelo COE-DF, equivalente a 1/8 da área de piso dos ambientes, atende aos critérios de desempenho propostos quando os ambientes se encontram em situações de nenhuma ou pouca obstrução (ambientes com “prismas”, “saliência”, “varanda”, “edifícios” ou “prismas + edifícios”). Entretanto, nos casos de combinação entre “saliência + edifícios”, “varandas + edifícios” e “prismas + varandas + edifícios”, em alguns casos se verificou que esta mesma proporção não permite o atendimento ao critério de desempenho 1, sugerindo a necessidade de novas proporções de janelas para esses casos. Quando não consideradas obstruções causadas por edifícios vizinhos a orientação que apresentou o melhor desempenho foi a Oeste, enquanto a Leste apresentou o pior desempenho. Porém, quando se considerou tais obstruções, a orientação Oeste passou a apresentar o pior desempenho enquanto a Leste passou a apresentar o melhor. Foi possível verificar que a obstrução causada por edifício vizinho que mais prejudicou o desempenho da luz natural foi o “edifício 3”. Os resultados também permitem indicar que, sob condições de pouca ou nenhuma obstrução à luz natural os ambientes atendem ao critério de desempenho 2. Portanto, o critério presente no RTQ-R (60 lux em 50% do espaço e 70% tempo para ambientes com proteções solares) poderia ser revisto, tornando-se mais rigoroso para esses casos (100 lux em 70% do espaço e 70% do tempo). Considerando que somente o dimensionamento das janelas não é o determinante para o desempenho da luz natural nos ambientes, também é desejável que o RTQ-R, em revisões futuras, incorpore a consideração ao entorno das edificações, especialmente aos afastamentos dos edifícios vizinhos. Assim, para ambientes que apresentem varandas, prismas ou saliências e com obstrução causada por edifícios vizinhos a menos de 10 metros de distância, indica-se que o dimensionamento de suas aberturas laterais deve ser de ao menos 1/6 da área de piso. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The use of daylight in residential buildings is important as a strategy for greater environmental quality and possible energy savings. This use depends on several factors, one of which is the size of the openings of the rooms. This work aims to investigate the influence of dimensioning of lateral openings (windows) on the performance of daylight in residential spaces in the context of the Distrito Federal in Brazil. The method includes computer simulation based on the Climate Based Daylight Modeling (CBDM), using the software Daysim, considering the requirements of the Buildings Code of the Federal District (COE-DF) and the Technical Quality Regulations for level of Energy Efficiency Residential Buildings (RTQ-R). The simulated rooms - living room, bedroom, kitchen, laundry area and kitchen with laundry area - had their areas and windows sized according to the minimum values present in the COE-DF. The following obstructions were considered: saliences, prisms, balconies and neighboring buildings. Two performance criteria were considered: 1) 100 lux in 70% of daylight hours, in 50% of space and 2) 100 lux at 70% of daylight hours, in 70 % of the space. First, 584 simulations were performed to verify that the window’s design of 1/8 of the floor area of the rooms met the criterion of performance 1. Then, 61 simulations were performed to determine new dimensions of openings. The results indicate that the minimum proportion currently required by COE-DF, equivalent to 1/8 of the floor area, meets the criteria of proposed performance when the room is in situations of little or no obstruction (rooms with "prisms", “saliences", "balcony", "buildings" or "prisms + buildings") . However, in some cases of combination of "saliences + buildings", "balconies + buildings" and "prisms + balconies + buildings", it was found that this ratio does not allow the service performance criterion 1, suggesting the need for new window’s proportions for these cases. When not considered obstructions caused by buildings, the solar orientation that showed the best performance was West, while the East had the worst performance. However, when considering such obstructions, the orientation West began to show the worst performance while the East present the best performance . It was verified that the obstruction caused by building that more impaired the performance of daylight was "Building 3". The results also indicate that under conditions of little or no obstruction to daylight, environments easily meet the performance criterion 2. Therefore, the RTQ –R criterion (60 lux at 50% of the space and 70% of time for rooms with solar shields) could be revised, making it more accurate for these cases (100 lux at 70 % space and 70 % of the time). Considering that only the window’s sizing is not the determining factor for the performance of daylight, it is also desirable that the RTQ-R in future revisions, incorporating consideration of the surrounding buildings, especially the distance of neighboring buildings. Therefore, it is indicated that the dimensioning of lateral openings should be at least 1/6 of floor area in situations where the rooms that have balconies, prisms or saliences and obstruction caused by neighboring buildings less than 10 feet away.