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ARQUITETURA E URBANISMO OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM > Reconhecer a importância da iluminação natural. > Determinar as principais estratégias para se obter espaços mais confor- táveis termicamente. > Identificar possibilidades de exploração da luz natural. Introdução A iluminação natural pode ser compreendida como uma técnica que tem por objetivo principal aproveitar a luminosidade das áreas externas de um am- biente. Para ser possível o aproveitamento da luz natural, é necessário utilizar estratégias de projeto que permitam essa entrada, como o uso de janelas, iluminação zenital, jardins de inverno, entre outras possibilidades. Os benefícios da luz natural são inúmeros, sendo ela fundamental para a vida humana. Além disso, a entrada de luz colabora para a eficiência energética, na medida em que diminui o uso da iluminação artificial. Neste capítulo, você vai estudar a importância e todos os benefícios da luz natural nas edificações, compreendendo estratégias que podem ser utilizadas tanto para o seu controle quanto para a sua priorização dentro dos ambientes. Conforto ambiental e iluminação natural Vanessa Guerini Scopel Importância da iluminação natural O sol é uma fonte de energia vital e indispensável para a vida na terra. É a principal fonte de luz natural e, por meio da exposição a ela, o ciclo de funções fisiológicas do corpo humano é ativado. Os raios solares contêm a vitamina D, responsável por proteger o corpo humano contra a fraqueza, sendo encarregada também da proteção de dentes e ossos. Além disso, o sol é fundamental para o desenvolvimento da natureza e para o não congelamento da água dos rios. As edificações são os abrigos que garantem o equilíbrio entre o acesso e a proteção da luz natural, afinal, o sol em demasia também não é um cenário ideal. Do ponto de vista ambiental, a edificação deve proporcionar ao usuário, acima de tudo, uma condição mínima de habitabilidade seguida de uma sensação contínua de bem-estar. Vale ressaltar que, com relação aos aspectos de iluminação, o conforto térmico e luminoso no projeto arquitetônico deve ser considerado conjuntamente. Esta visão integrada torna possível também o bom desempenho energético da arquitetura que, sendo adequada às necessidades do usuário, resulta, sobretudo, em ambientes mais confortáveis e eficientes energeticamente (Garrocho, 2005, p. 2). As habitações humanas precisam cumprir as necessidades básicas de proteção e conforto como abrigos seguros. Devem permitir o acesso à luz natural e conseguir controlar essa luz de forma eficiente, já que o equilíbrio da entrada de luz do sol é o que trará o conforto para os seres humanos. A luz solar é variável, e essa variação se dá pelo movimento do sol no céu, relacionado à hora do dia, à estação do ano e à posição das edificações com relação ao sol. Portanto, a luminância é inconstante, não uniforme. Evidencia- -se, assim, a necessidade de elaborar projetos arquitetônicos para obter índices de aproveitamento da luz solar e o seu gerenciamento, possibilitando a sensação de conforto e a eficiência energética da edificação. Para isso, deve-se privilegiar a iluminação natural, propondo alternativas de controle, a depender da estação do ano, do local da edificação, das temperaturas médias e de demais condicionantes climáticos, além do sistema de iluminação artificial. Isso deve ser pensado de uma forma integrada, pois, na medida em que a luz natural é otimizada e suficiente em determinado ambiente, sendo aproveitada ao máximo, é possível reduzir o uso da luz artificial (Garrocho, 2005). O conceito de eficiência energética pode ser compreendido como a busca por fazer mais com menos energia, sendo uma ação contínua que busca alternativas para melhorar o uso das fontes de energia de maneira mais otimizada. Refere-se à utilização racional da energia de modo eficiente para Conforto ambiental e iluminação natural2 obter determinado resultado. Na arquitetura, quando uma edificação privilegia a iluminação natural, ela tende a necessitar de menos iluminação artificial, demandando menos energia para seu funcionamento. Ainda assim, a eficiência energética para as edificações está ligada a diferentes tecnologias e novos produtos, como as lâmpadas do tipo LED utilizadas para iluminação artificial. Uma lâmpada do tipo LED de 7W obtém o mesmo nível de iluminação de uma lâmpada de 60W do tipo incandescente. A economia, nesse caso, é de 53W por hora de funcionamento, quase 90% a menos de consumo de energia. A lâmpada LED tem uma vida útil 50 vezes maior se comparada à lâmpada incandescente, transmitindo menos calor e diminuindo também a necessidade de climatização ou resfriamento dos ambientes (Abesco, 2023). Compreendendo a importância da luz natural para os ambientes e o con- forto térmico nesses espaços, a priorização da luz solar deve ocorrer no momento de projetação, sendo usada como uma diretriz de projeto, capaz de qualificar esses espaços. Por isso, é necessário conhecer estratégias que possam ser utilizadas em diferentes situações, no início do estudo preliminar e após a análise das condicionantes do local, para colaborar na tomada de decisão como um todo. O aproveitamento da luz solar e a eficiência energética estão diretamente relacionados a essas decisões iniciais, que dizem respeito à locação da edificação no lote, posição dos ambientes, volumetria, posição e tipo de aberturas, sombreamentos, entre outros elementos (Barnabé, 2007; Matos; Scarazzato, 2017). A relação entre a iluminação e o espaço favorece a concepção arquitetônica e gera edificações muito mais funcionais, eficientes, confortáveis e interessan- tes. A iluminação natural tem impacto direto no funcionamento do ambiente e nas atividades que ocorrem nele, melhorando a realização das tarefas quando bem projetada. Portanto, o projeto da arquitetura está associado à iluminação natural, e a eficiência dos ambientes internos é um dos principais objetivos do projeto. É fundamental compreender o clima e seus efeitos sobre o ambiente construído, pois ele gera um impacto direto nas atividades, nas sensações e, consequentemente, na qualidade de vida daqueles que ocuparão esses espaços (Amorim, 2007; Gentile et al., 2015; Romero, 2016). Nesta seção, você estudou a importância da iluminação natural para a vida das pessoas. O acesso a esse recurso é fundamental para que os ambientes se tornem espaços adequados à realização de atividades, além de serem energeticamente eficientes. Entender a relevância da luz solar é o primeiro passo para a elaboração de projetos de qualidade, mas, para isso, é importante também compreender alternativas de controle da entrada da luz solar nas edificações, como veremos na seção a seguir. Conforto ambiental e iluminação natural 3 Estratégias para espaços termicamente confortáveis Entendendo a importância da iluminação natural para a vida e a qualidade das edificações, é necessário saber de que maneira é possível permitir a entrada e o controle dessa luz natural, de modo a resultar em ambientes confortáveis termicamente. O conforto térmico pode ser compreendido como: [...] a condição global de uma pessoa na qual ela não prefira sentir nem mais calor, e nem mais frio; ou seja, é um estado total de bem-estar físico e mental que expressa satisfação com o ambiente térmico ao seu redor. Esse estado pode estar associado à individualidade de cada pessoa, o que faz com que um ambien- te ameno possa ser considerado confortável para alguns, e desconfortável para outros (LabEEE, 2023, p. 1). O conforto térmico está relacionado ao estado da mente que expressa satisfação com a ambiência térmica (Ashrae Standard 55, 2017). De todas as variáveis atribuídas a uma edificação, o conforto térmico é a variável que tem um impacto imediato e direto sobre os usuários, sendo considerado o aspecto mais influente de acordo com as avaliações de pós-ocupação dos edifícios (Dear et al. 2013). Tanto a intensidade quanto a distribuiçãoda luz nos espaços internos dependem de um conjunto de fatores, como disponibilidade de luz natural, construções externas próximas, tamanho, posicionamento, orientação e detalhes das aberturas, tamanho e geometria do ambiente, características dos fechamentos transparentes e refletividade das superfícies internas. Assim, “um bom projeto de iluminação natural usufrui e controla a luz disponível maximizando suas vantagens e reduzindo suas desvantagens” (Garrocho, 2005, p. 37). Diante da necessidade de obter espaços mais confortáveis termicamente, existem algumas alternativas que podem colaborar para essa finalidade, como o sombreamento da edificação. O sombreamento da edificação é uma forma de proteção solar, controlando a entrada da luz natural, que, se ocorrer em demasia, pode ser prejudicial. Confira a seguir alguns meios que podem ser usados para sombreamento (Projeteee, 2023). � Vegetação: é importante planejar o local de plantação das árvores, entendendo o sombreamento da região em todos os momentos do ano. Podem ser utilizadas árvores com copas largas para proteger partes da cobertura ou vegetações arbustivas para proteger os planos de fachada (Figura 1). Conforto ambiental e iluminação natural4 Figura 1. Sombreamento com vegetação. Fonte: Projeteee (2023, slide 1). � Pérgolas: podem ser usadas no sentido horizontal para proteção das fachadas norte e sul quando o sol se encontra mais alto. No sentido vertical, são usadas para horários do dia em que o sol se encontra mais baixo ou para fachadas que recebem o sol de forma diagonal, como no entardecer e no amanhecer. É possível combinar essas proteções para garantir o sombreamento em todas as épocas do ano (Figura 2). Figura 2. Sombreamento com pérgolas. Fonte: Projeteee (2023, slide 2). Conforto ambiental e iluminação natural 5 � Cobogó: controla a entrada da luz solar, porém não é móvel. Permite garantir a privacidade dos espaços (Figura 3). Figura 3. Cobogó. Fonte: Projeteee (2023, slide 3). � Prateleira de luz: divide a janela em duas partes, criando, acima da parte inferior, uma espécie de marquise que garante a entrada do sol pela parte superior, protegendo a parte inferior da janela (Figura 4). A projeção da lâmina horizontal da prateleira em direção ao ambiente externo au- menta sua exposição à radiação direta e dessa forma, enquanto sombreia a porção inferior, ela reflete a luz incidente na sua superfície superior através da porção superior da janela em direção ao teto, sendo refletida com maior profundidade para o ambiente interior (Projeteee, 2023, p. 1). Conforto ambiental e iluminação natural6 Figura 4. Sombreamento com prateleira de luz. Fonte: Projeteee (2023, slide 4). � Cortinas ou persianas: usadas quando não há uma alternativa possível ou em conjunto com outra estratégia. Não impedem a entrada direta da radiação solar, porque esta já passou pelo vidro, mas a obstrui. Sua onda de calor ainda entra no ambiente. Por isso, indica-se a uti- lização de proteções solares de baixa capacidade térmica para que possam resfriar mais rapidamente após a saída do sol (Figura 5). Figura 5. Sombreamento com cortinas ou persianas. Fonte: Projeteee (2023, slide 5). Conforto ambiental e iluminação natural 7 � Brises: podem ser utilizados com bastante variação nas edificações, sendo de madeira, alumínio ou vidro. Alguns vidros são modificados para reduzir a transmitância térmica, mas aumentam sua absortância. Por isso, indica-se o uso desses vidros como brise como uma forma de anteparo externo locado a 1 metro de distância. Dessa maneira, conseguem impedir a radiação solar direta (Figura 6). Figura 6. Sombreamento com brises de vidro. Fonte: Projeteee (2023, slide 6). É muito importante destacar que essas estratégias são utilizadas de acordo com as orientações solares do Brasil, situado no hemisfério sul, mas isso deve ser pensado de forma diferente para edificações localizadas nos países do hemisfério norte. Mesmo que a edificação seja no Brasil, cada região deve ser estudada de forma individual, pois a incidência solar, as temperaturas e outros fatores climáticos variam muito. É fundamental que esse estudo seja realizado para qualquer projeto, a fim de que ele esteja realmente adequado àqueles condicionantes. Conforto ambiental e iluminação natural8 Saber da importância da iluminação natural e utilizá-la na elaboração dos espaços permite que as pessoas tenham acesso a essa luz e aproveitem seus benefícios. A entrada de luz solar em demasia, a depender da região da edificação, da época do ano e do clima local, pode causar desconforto térmico. Para privilegiar a entrada de luz, deve-se considerar cada condicionante e utilizar estratégias para controlar a entrada do sol e garantir que os ambientes obtenham essa luz, mas não sejam prejudicados pelo calor. Possibilidades de exploração da luz natural A luz natural, na arquitetura, pode ser priorizada por meio de diferentes estratégias para fazer com que a luz do sol entre na edificação e aqueça os ambientes. Destaca-se o uso de janelas, grandes panos de vidro, jardim de inverno e abertura zenital (claraboia, domo, shed e lanternim). As janelas permitem a entrada de luz solar e ventilação. Devem ser pen- sadas, na edificação, considerando-se exatamente o seu objetivo principal, como ganho solar, ventilação ou iluminação, pois isso fará com que sejam mais eficazes na sua função. É possível combinar diferentes objetivos, considerando as diferentes estações do ano e posições do sol com relação à edificação. As janelas também podem ter venezianas, persianas ou outro elemento que controle a entrada do sol (Brown; Dekay, 2004). Apesar de ser a solução mais aplicada, tendo em vista questões de custo e mão de obra, uma característica marcante da iluminação lateral é a de que ela é bastante desuniforme, pois o nível de iluminância diminui de forma rápida com o aumento da distância da janela. Os panos de vidro, diferente- mente das janelas, se caracterizam por serem elemento fixos que permitem apenas a entrada de sol, sem ventilação. Assim como as janelas, podem ser dimensionados e posicionados para garantir o aquecimento dos ambientes. Os panos de vidro e as janelas são elementos que permitem a entrada do sol e possibilitam uma relação entre o interior e a parte externa da edificação ou entorno. O efeito desses elementos nas edificações está vinculado ao conforto térmico, mas também à sensação de bem-estar, permitindo que as pessoas tenham acesso à luz natural e contato visual com os espaços externos (Mingrone, 1984; Vianna; Gonçalves, 2001). O jardim de inverno, conhecido também como “jardim interno”, pode ser definido como um ambiente anexo à residência ou edificação, acoplado a ela, com parede e/ou teto de vidro. Esse espaço conceitualmente foi pensado para ser usado no inverno, mas, de forma prática, é utilizado como uma Conforto ambiental e iluminação natural 9 estratégia para melhorar a iluminação e a ventilação de ambientes mais fechados (Saldanha, 1983). Além dessas alternativas mais comuns, existe também a iluminação zenital (Figura 7), como a claraboia, o shed, o lanternim, o átrio, o domo e outros elementos (Hopkinson, 1980). A abertura zenital pode ser compreendida como uma luz natural que entra através de fechamentos superiores, ou seja, coberturas, dos espaços internos (ABNT, 2005). Esse tipo de abertura “pos- sibilita uma maior uniformidade de distribuição da luz natural em relação à iluminação lateral e, principalmente, permite maiores níveis de iluminância sobre o plano de trabalho” (Garrocho, 2005, p. 38). Figura 7. Abertura zenital. Fonte: Viva Decora (2018, p. 1). Conforto ambiental e iluminação natural10 A abertura zenital consegue captar a radiação luminosa tanto do sol quanto da abóboda celeste, sendo bastante adequada e funcional para ambientes com grande profundidade, como museus, centros comerciais, bibliotecas, edifícios de escritórios, entre outros.A abertura zenital precisa ser controlada e, por isso, devem ser considerados no projeto fatores como clima local, condições do céu, índice de nebulosidade, luminância, iluminância, tipologia e formato do elemento. Para evitar o aumento indesejável da temperatura interna, a área da abertura não deve passar de 10% da área do piso. A abertura zenital necessita de manutenção regular para manter o padrão de luz natural, sendo essa outra desvantagem (Garrocho, 2005; Vianna; Gonçalves, 2001). A claraboia também é um elemento de abertura zenital que possibilita a entrada de luz natural. É uma abertura situada no plano de cobertura, que pode ter variados formatos e tamanhos e diferentes sistemas de fechamento e abertura, o que permite também a entrada de ventilação (Toledo, 2008). As claraboias combinam as funções de iluminação natural, aquecimento solar e ventilação, mudando “de função conforme a estação: elas fornecem aque- cimento solar e iluminação natural no inverno e, durante o verão, iluminação natural e ventilação por efeito chaminé” (Brown; Dekay, 2004, p. 263). O shed é outro exemplo de abertura zenital e se caracteriza por ser uma cobertura com uma espécie de dentes voltados para determinada orientação solar, sendo mais utilizados em fábricas. Já o lanternim pode ser compre- endido como um telhado em formato de V invertido, tendo boa eficácia ao ser voltado para norte ou sul. O átrio, por sua vez, comporta-se como uma cobertura hemisférica de vidro que possibilita a entrada de iluminação para vários pavimentos. Diferentemente, o domo, ou cúpula, possibilita a entrada de luz para um espaço, pavimento ou pé-direito duplo (Toledo, 2008). Apesar de a iluminação lateral ser mais comum e facilmente aplicada e encontrada na maioria das edificações, ela oferece menos unifor- midade na distribuição de luz natural se comparada à abertura zenital. Observe a Figura 8. A curva A se refere ao nível de distribuição de luz de uma abertura lateral, e a curva B se refere ao nível de distribuição da luz com a abertura zenital. Conforto ambiental e iluminação natural 11 A A B B Ei A+B Figura 8. Distribuição de luz em janelas laterais e abertura zenital. Fonte: Majoros (1998, p. 39). A utilização combinada das duas formas de iluminação natural (lateral e zenital) possibilita a curva AB. Além dessas estratégias usuais que podem ser aplicadas nas edificações, é fundamental pensar a volumetria dos projetos para que, com esses ele- mentos de entrada de luz natural, possam privilegiar a entrada do sol nos ambientes. Por exemplo, o Condomínio Público Habitacional de Giudecca (Figura 9), na Itália, foi projetado de maneira escalonada, diminuindo o nú- mero de pavimentos por se aproximar da orientação solar de maior eficácia. Assim, todas as porções da edificação conseguem obter a entrada de luz solar (Brown; Dekay, 2004). Figura 9. Condomínio Público Habitacional de Giudecca, na Itália. Fonte: Brown e Dekay (2004, p. 143). Conforto ambiental e iluminação natural12 Confira na Figura 10 outros esquemas em planta baixa e em corte com o posicionamento de aberturas. Nos esquemas em planta baixa (Figura 10a), pode-se perceber a entrada da luz solar e a forma que vai adentrando os am- bientes conforme sua posição na planta. Por meio dos pontilhados, é possível perceber que essa intensidade diminui quando há anteparos, o que significa que os ambientes mais distantes da luz solar estarão mais prejudicados. Pelos esquemas em corte (Figura 10b), pode-se perceber o uso escalonado e em desnível, como porções inclinadas que permitem a entrada de luz nos recintos, sendo boas alternativas para a luz natural (Brown; Dekay, 2004). Figura 10. Diagramas de entrada solar: (a) esquemas em planta baixa; (b) esquemas em corte. Fonte: Adaptada de Brown e Dekay (2004). Alongada no sentido E-W Edificações escalonadas Sheds acima do nível da obstrução Com mezanino sob talhado com uma água Recinto alto ao fundo Recintos desencontrados Recintos N-S conectados Recintos com área de coleta anexa Recintos profundo centralizado A B Edificações que privilegiam a iluminação natural têm muito mais quali- dade e oferecem mais conforto aos seus usuários, porque permitem acesso ao sol e permeabilidade visual com a parte externa. É necessário unir boas estratégias de entrada de luz natural uniforme em todos os ambientes da edificação, além de prever alternativas de controle dessa luz, de modo a garantir o conforto térmico dos espaços. Todas essas alternativas preci- sam ser pensadas de forma conjunta e já no estudo preliminar do projeto, considerando o contexto, a topografia do lote, o entorno, a orientação solar, o clima, entre outras variáveis. Conforto ambiental e iluminação natural 13 Referências ABESCO. [Website]. Abesco, 2023. Disponível em: http://www.abesco.com.br/. Acesso em: 9 ago. 2023. ABNT. ABNT NBR 15220-3:2005: Desempenho térmico de edificações: parte 3: zonea- mento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. Rio de Janeiro: ABNT, 2005. AMORIM, C. N. D. Diagrama morfológico Parte I: instrumento de análise e projeto ambiental com uso de luz natural. Paranoá, n. 3. 2007. ASHRAE STANDARD 55. 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