luz natural e projeto

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Universidade de Brasília 
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo 
Programa de Pesquisa e Pós-graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo 
 
 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre pelo Curso de 
Pós-Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília. 
 
 
 
 Juliana Saiter Garrocho 
 
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Cláudia Naves David Amorim 
 
 
 
Brasília, 2005 
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II
JULIANA SAITER GARROCHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
LUZ NATURAL e PROJETO DE ARQUITETURA: 
 Estratégias para Iluminação Zenital em Centros de Compras 
 
 
 
Dissertação apresentada como requisito parcial à 
obtenção do grau de Mestre pelo Curso de Pós-
Graduação da Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da 
Universidade de Brasília. 
 
Orientadora: Cláudia Naves David Amorim 
 
 
 
 
 
 
Brasília, 2005 
 
 
III 
TERMO DE APROVAÇÃO 
 
 
Juliana Saiter Garrocho 
 
 
LUZ NATURAL e PROJETO DE ARQUITETURA: 
 Estratégias para Iluminação Zenital em Centros de Compras 
 
 
 
Dissertação aprovada como requisito parcial à obtenção do grau de Mestre pelo Curso de Pós-Graduação da 
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da Universidade de Brasília. 
 
 
 
Orientadora: Prof.ª Dr.ª Cláudia Naves David Amorim 
 Departamento de Tecnologia, FAU-UnB 
 
 
Prof.ª Dr.ª Marta Adriana Bustos Romero 
 Departamento de Tecnologia, FAU-UnB 
 
 
Prof. Dr. Paulo Sérgio Scarazzato 
 Departamento de Tecnologia, FAU-USP 
 
 
 
 
 
Brasília, 21 de dezembro de 2005
 
 
IV
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ao Lú, com amor. 
Aos meus pais, com carinho. 
À vovó Ângela (in memorian) com saudades. 
 
 
V 
AGRADECIMENTOS 
À profª Cláudia Amorim, pela orientação, apoio e amizade. 
À professora Marta Romero pela amizade, compreensão e pela possibilidade que me foi dada 
de trabalhar com a luz natural. 
Ao Roberto Boldo, pela colaboração em desvendar o Rayfront. 
Ao Grego, pela amizade e disponibilidade. 
Ao amigo, Zé Carlos, pelo companheirismo e troca de conhecimento. 
Ao PROCEL Edifica, do convênio FUB/Eletrobrás pela concessão da bolsa de mestrado 
(2005). 
Ao CNPQ pela bolsa de pesquisa fornecida durante o ano de 2003. 
À secretaria da PPG-FAU, em especial, o Junior e o João. 
Aos profs. Ian Edmonds, Renato Castanheira e Fernando Rutkay pelas informações cedidas. 
Ao profº Scarazzato por ter aceitado fazer parte da banca examinadora. 
Aos queridos Liza, Marcos, Nina e Aninha pelo carinho de sempre e por toda amizade. 
À amiga Darja pela constante solidariedade e amizade. 
À amiga Delayse pelo carinho sempre maternal 
Aos amigos Paulinha, Valério, Rejane e Ana Price pela torcida incondicional. 
Aos queridos Gi, Claúdio, Dani, Gabi e Teteu; Beto, Dri e Luiza e a Kika que mesmo estando 
de longe sempre deram muito apoio e carinho. 
Ao meu pai (seus gloriosos “jornais”) e à minha mãe, pelo amor, preocupação e dedicação. 
Por fim, ao Lú, pelo seu imenso amor, companheirismo e, principalmente paciência durante 
esses anos... 
 
 
 
 
VI
SUMÁRIO 
LISTA DE FIGURAS IX 
LISTA DE TABELAS XII 
RESUMO XIII 
ABSTRACT XIV 
INTRODUÇÃO 1 
Justificativa 5 
Objetivos 6 
Estrutura do trabalho 7 
CAPÍTULO 01 - CLIMA, LUZ NATURAL E ARQUITETURA 9 
1.1. O CLIMA COMO CONDICIONANTE DE PROJETO 9 
1.1.1 Radiação Solar: 10 
1.1.2 Temperatura 11 
1.1.3 Vento 12 
1.1.4 Umidade 12 
1.2 CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA 13 
1.2.1 Clima de Brasília 13 
1.2.2 Zoneamento Bioclimático: estratégias de projeto para Brasília 15 
1.2.3 Brasília: caracterização do céu e disponibilidade de luz natural 17 
1.3 LUZ NATURAL 22 
CAPÍTULO 02 - LUZ NATURAL: Conforto Visual , Fontes e Grandezas Físicas 24 
2.2 GRANDEZAS FÍSICAS 24 
2.2.1 Componente Celeste – CC 25 
2.2.2 Componente Refletida Externa - CRE 25 
2.2.3 Componente Refletida Interna - CRI 25 
2.2.4 Fator de luz do dia (DF) 25 
2.2.5 Iluminância (E) 26 
2.2.6 Luminância (L) 27 
2.2.7 Uniformidade: 28 
2.2.8 Contraste (C) 28 
2.2.9 Ofuscamento 29 
2.3 LUZ NATURAL: fontes 29 
2.3.1 Luz do Sol 30 
2.3.2 Luz do Céu 30 
2.4 FENÔMENOS FÍSICOS DA LUZ 33 
2.4.1 Reflexão, Transmissão e Absorção 33 
2.4.2 Lei do Cosseno 35 
2.4.3 Refração 36 
2.4.4 Difração 36 
CAPÍTULO 03 -ILUMINAÇÃO ZENITAL E SUA APLICAÇÃO NA ARQUITETURA 37 
3.1 ILUMINAÇÃO NATURAL E ARQUITETURA 37 
 
 
VII
3.2 ILUMINAÇÃO LATERAL 37 
3.3 ILUMINAÇÃO ZENITAL 38 
3.3.1 Tipologias de Aberturas Zenitais 39 
3.3.1.1 Lanternin 39 
3.3.1.2 Sheds para Sul 40 
3.3.1.3 Clarabóia 40 
3.3.1.4 Átrio ou Teto de dupla inclinação 40 
3.3.2 Tipologias de edifícios com iluminação zenital 41 
3.3.2.1 Museus – espaços culturais 41 
3.3.2.2 Edifícios de escritórios 43 
3.3.2.3 Edifícios comerciais 44 
3.3.2.3.1 Evolução histórica dos centros de compras 44 
3.3.2.3.2 Tendências atuais 46 
3.3.2.3.3 Centros de compras em Brasília 47 
3.3.3 Conclusão 49 
CAPÍTULO 04 -TECNOLOGIAS E SISTEMAS PARA USO DA LUZ NATURAL 51 
4.1 CARACTERÍSTICAS DOS FECHAMENTOS TRANSPARENTES 51 
4.2 MATERIAIS CONVENCIONAIS 53 
4.2.1 Vidros 53 
4.2.1.1 Vidro Comum 53 
4.2.1.2 Vidro Termo - absorvente 53 
4.2.1.3 Vidro Laminado 53 
4.2.1.4 Vidro Refletivo 53 
4.2.2 Acrílico 54 
4.2.3 Policarbonato 54 
4.3 COMPONENTES ARQUITETÔNICOS E SISTEMAS PARA A LUZ NATURAL 54 
4.3.1 Componentes de Condução 55 
4.3.2 Componentes de Passagem 55 
4.3.3 Elementos de Controle 56 
4.4 SISTEMAS AVANÇADOS PARA USO DA LUZ NATURAL 56 
4.4.1 Prateleiras de luz (light shelf) 58 
4.4.2 Painéis Prismáticos 59 
4.4.3 Laser Cut Panel (LCP) 60 
4.4.4 Zenital Angular Seletivo (LCP) 63 
4.4.4.1 Laser Cut Panel em aberturas zenitais em Brasília: exemplos de aplicação 64 
4.4.4.2 Sistema Laser Cut Panel e as Aberturas Zenitais 65 
4.4.4.2.1 Aberturas Zenitais a 45°, 50° e 55° - Equinócio de Outono e Primavera. 66 
4.4.4.2.2 Aberturas Zenitais a 45°, 50° e 55° - Solstício de Inverno. 67 
4.4.4.2.3 Aberturas Zenitais a 45°, 50° e 55° - Solstício de Verão 69 
4.4.4.2.4 Conclusões do estudo geométrico 71 
4.4.5 Plexiglas Daylight (Inglas Y) 72 
4.4.6 Okasolar 72 
 
 
VIII
CAPÍTULO 05 - ILUMINAÇÃO NATURAL: FERRAMENTAS E METODOLOGIAS 75 
5.1 METOLOGIAS E FERRAMENTAS DISPONÍVEIS 75 
5.1.1 Modelo em escala reduzida 75 
5.1.2 Métodos Manuais: métodos gráficos, analíticos ou matemáticos convencionais. 76 
5.1.3 Simulação Computacional 76 
5.1.4 Programas computacionais estudados e trabalhados 78 
5.1.4.1 3DSOLAR versão 1.2.8 Hochschul 80 
5.1.4.2 RAYFRONT versão 1.04 81 
5.2 PROCEDIMENTO DE ESTUDO 85 
5.2.1 Elaboração do Modelo 86 
5.2.2 Escolha das configurações dos zenitais 86 
5.2.3 Critérios de análise da iluminação natural 88 
5.2.4 Simulações computacionais 88 
5.2.4.1 Condições de contorno 90 
CAPITULO 06 - ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÕES 93 
6.1 ANÁLISE DOS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES 93 
6.1.1 Zenital 1 – Teto de dupla inclinação 100 
6.1.1.1 Vidro incolor 100 
6.1.1.2 Painel Prismático 101 
6.1.1.3 Okasolar 103 
6.1.2 Zenital 2 - Lanternin 103 
6.1.2.1 Vidro incolor 103 
6.1.2.2 Painel Prismático 104 
6.1.2.3 Okasolar 104 
6.1.3 Zenital 3 – Shed para Sul 105 
6.1.3.1 Vidro incolor 105 
6.1.3.2 Painel Prismático 105 
6.1.3.3 Okasolar 106 
6.2 CONCLUSÕES SOBRE OS RESULTADOS DAS SIMULAÇÕES 108 
6.2.1 Material utilizado nas superfícies iluminantes 108 
6.2.2 Configuração das aberturas zenitais 108 
6.2.3. Utilização do software Rayfront 109 
6.3. CONSIDERAÇÕES FINAIS 1106.4. SUGESTÕES PARA PROSSEGUIMENTO DO ESTUDO 111 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 112 
 
 
 
IX
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1.1 - Dados de Radiação Solar mensal num plano horizontal para a cidade de Brasília. 
Figura 1.2 - Zona Bioclimática 4 
Figura 1.3 - Carta Bioclimática apresentando as normais climatológicas de cidades desta zona, destacando 
a cidade de Brasília, 
Figura 1.4 - Carta solar de Brasília 
Figura 1.5 - Valores de iluminâncias do outono para Brasília no plano horizontal 
Figura 1.6 - : Valores de iluminâncias do inverno para Brasília no plano horizontal 
Figura 1.7 - Valores de iluminâncias da primavera para Brasília no plano horizontal. 
Figura 1.8 - Valores de iluminâncias do verão para Brasília no plano horizontal 
Figura 2.1 - Fontes de luz natural que alcançam o edifício. 
Figura 2.2 - Esquema do campo de visão em função dos níveis aceitáveis de luminância numa dada 
superfície 
Figura 2.3 - Modelo de céu claro 
Figura 2.4 - Modelo de céu claro 
Figura 2.5 - Modelo de céu parcialmente encoberto 
Figura 2.6 - Modelo de céu parcialmente encoberto 
Figura 2.7 - Modelo de céu encoberto 
Figura 2.8 - Modelo de céu encoberto 
Figura 2.9 - Processo que ocorre na superfície com a incidência da luz absorção, reflexão e transmissão. 
Figura 2.10 - Interação da luz incidente na superfície. 
Figura 2.11 - Lei do cosseno. 
Figura 2.12 - Refração numa superfície. 
Figura 2.13 - Difração da luz 
Figura 3.1 - Relação profundidade X altura do vão da abertura. 
Figura 3.2 - Relação do nível de distribuição da iluminação lateral A e iluminação zenital B em um 
ambiente. 
Figura 3.3 - Modelo de Lanternin 
Figura 3.4 - Exemplo de Shed. 
Figura 3.5 - Exemplo de Clarabóia. 
Figura 3.6 - Exemplo de átrio com teto com dupla inclinação. 
Figura 3.7 - Clarabóia da Pinacoteca do Estado de São Paulo 
Figura 3.8 - Clarabóia da Pinacoteca do Estado de São Paulo 
Figura 3.9 - Clarabóia da Pinacoteca do Estado de São Paulo 
Figura 3.10 - Cobertura tipo domus revestida com painéis prismáticos. 
Figura 3.11 - Iluminação zenital ao longo do Escritório Técnico da Gartner. 
Figura 3.12 - Edifícios de escritórios da Audi Headquarters. 
Figura 3.13 - Edifícios de escritórios da Audi Headquarters. 
Figura 3.14 - Edifício do Conjunto Nacional, centro de compras pioneiro na cidade de Brasília, está 
localizado na área central, às margens do Eixo Monumental. 
Figura 3.15 - Edifício do Conjunto Nacional, centro de compras pioneiro na cidade de Brasília, está 
localizado na área central, às margens do Eixo Monumental. 
Figura 3.16 - Edifício do Conjunto Nacional, centro de compras pioneiro na cidade de Brasília, está 
localizado na área central, às margens do Eixo Monumental. 
Figura 3.17 - Brasília Shopping, vista externa do complexo: centro de compras e torre composta por salas 
comerciais. 
Figura 3.18 - Vista interna da edificação; a abertura zenital proporciona entrada de luz tanto no 1º pavtº 
quanto no 2º pavtº. 
Figura 3.19 - Vista interna da edificação; a abertura zenital proporciona entrada de luz tanto no 1º pavtº 
quanto no 2º pavtº. 
Figura 4.1 - Classificação dos componentes arquitetônicos proposta por Baker et al 
 
 
X 
Figura 4.2 - Corte esquemático da prateleira de luz e seu funcionamento. 
Figura 4.3 - Exemplo de utilização de prateleira de luz abaixo de aberturas zenitais e seu funcionamento. 
Figura 4.4 - Esquemas com reflexão e refração da luz incidente num painel prismático. 
Figura 4.5 - Esquemas com reflexão e refração da luz incidente num painel prismático. 
Figura 4.6 - Esquemas com reflexão e refração da luz incidente num painel prismático. 
Figura 4.7 - Laser Cut Panel (LCP), sistema de re-direcionamento da luz natural. 
Figura 4.8 - Funcionamento do laser cut panel 
Figura 4.9 - Frações de luz refletida (f) e transmitida (1-f). 
Figura 4.10 - Fração de luz refletida X inclinação do ângulo de luz incidente em um laser cut panel 
colocado na vertical. 
Figura 4.11 - Transparência e amostragem do material. 
Figura 4.12 - Esquema de posicionamento do laser cut de acordo com a estação do ano. 
Figura 4.13 - Corte esquemático do laser cut panel fixado na janela com inclinação de 20º. 
Figura 4.14 - Corte esquemático do laser cut panel fixado na janela com inclinação de 20º. 
Figura 4.15 - Corte esquemático do laser cut panel fixado na janela com inclinação de 20º. 
Figura 4.16 - A luz solar direta A é refletida pelo componente enquanto a luz difusa B penetra na 
edificação. 
Figura 4.17 - Laser cut panel colocado num zenital invertido – voltado para o interior da edificação. 
Figura 4.18 - Tentativa de simulação com laser cut panel no programa computacional Rayfront. 
Figura 4.19 - Equinócios de outono e primavera nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 
45º de inclinação. 
Figura 4.20 - Equinócios de outono e primavera nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 
50º de inclinação. 
Figura 4.21 - Equinócios de outono e primavera nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 
55º de inclinação. 
Figura 4.22 - Solstício de inverno nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 45º de 
inclinação. 
Figura 4.23 - Solstício de inverno nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 50º de 
inclinação. 
Figura 4.24 - Solstício de inverno nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 55º de 
inclinação. 
Figura 4.25 - Solstício de verão nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 45º de inclinação. 
Figura 4.26 - Solstício de verão nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 50º de inclinação. 
Figura 4.27 - Solstício de verão nos horários de 9h, 12h e 15h para abertura zenital com 55º de inclinação. 
Figura 4.28 - Plexiglas colocado na parte superior da janela – luz difusa direcionada para o fundo da 
edificação. Croquis esquemáticos: comportamento da luz nos sistema fixado na vertical e horizontal. 
Figura 4.29 - Corte esquemático do sistema - fixação entre vidros. 
Figura 4.30 - Exemplo do Okasolar fixado em aberturas laterais e zenitais com ângulos de incidência 
solar a 15º, 45º e 60º. 
Figura 4.31 - Exemplo do Okasolar fixado em aberturas laterais e zenitais com ângulos de incidência 
solar a 15º, 45º e 60º. 
Figura 5.1 - Fluxograma de simulação. 
Figura 5.2 - Janela do Projeto 
Figura 5.3 - Janela que permite editar as propriedades dos objetos. 
Figura 5.4 - Visualização da modelagem. 
Figura 5.5 - Exportação do objeto modelado em 3D e lançamento para o programa Rayfront de simulação 
da luz natural. 
Figura 5.6 - Interface de ajuste dos parâmetros geográficos. 
Figura 5.7 - Seleção do tipo de céu, data e hora. 
Figura 5.8 - Seleção de materiais. 
Figura 5.9 - Janela com os parâmetros de simulação. 
Figura 5.10 - Janela de edição de dados referentes ao plano de medição. 
Figura 5.11 - Malha de pontos de medições lumínicas. 
 
 
XI
Figura 5.12 - Fluxograma da metodologia de estudo. 
Figura 5.13 - Desenho esquemático da planta baixa e perspectiva do modelo elaborado. 
Figura 5.14 - Zenital 1 (teto de dupla inclinação). 
Figura 5.15 - Zenital 2 (lanternin). 
Figura 5.16 - Zenital 3 (shed p/ sul) 
Figura 5.17 - Imagem sintetizada – human sensitivity. 
Figura 5.18 - Imagem - greyscale. 
Figura 5.19 - Imagem – iso contour. 
Figura 5.20 - Imagem sintetizada – false color 
Figura 5.21 - Janela do programa DLN com dados de iluminâncias 
Figura 6.1: 22 de junho - 12h – céu claro. Superfície iluminante simulada com vidro incolor. 
Figura 6.2: Representação em false color do ambiente em 22 de junho - 12h – céu claro 
Figura 6.3: 22 de março - 16h – céu parcialmente encoberto 
Figura 6.4: Valores de iluminância no ambiente em 22 de março - 16h – céu parcialmente encoberto. 
Figura 6.5: Simulação com o painel prismático na superfície iluminante do teto de dupla inclinação – 
23/09 – 12h – céu parcialmente encoberto. 
Figura 6.6: Simulação com o painel prismáticona superfície iluminante do teto de dupla inclinação – 
23/09 – 12h – céu parcialmente encoberto. 
Figura 6.7: Valores de iluminância obtidos no plano de medição para simulações com o software Rayfront 
Figura 6.8: Zenital 1: 22/12 -12h – céu encoberto 
Figura 6.9: Zenital 1: 22/12 -12h – céu encoberto 
Figura 6.10: Zenital 2: 22/06 -16h – céu claro – incidência de luz solar direta no ambiente. 
Figura 6.11: Zenital 2: 22/06 -16h – céu claro – incidência de luz solar direta no ambiente. 
Figura 6.12: 22 de junho - 9h céu claro 
Figura 6.13: 22 de junho - 9h céu claro 
Figura 6.14: Simulação em 22 de junho - 9h -céu claro com o sistema Okasolar nas superfícies 
iluminantes. 
Figura 6.15: Valores de iluminância na simulação do dia 22 de junho - 9h - céu claro lar. 
Figura 6.16: Simulação do dia 22 de junho - 9h -céu claro com vidro incolor nas superfícies iluminantes. 
Figura 6.17: Simulação do dia 22 de junho - 9h -céu claro com vidro incolor nas superfícies iluminantes. 
Figura 6.18: Valores de iluminância no ambiente simulado no dia 23 de setembro - 12h -céu parcialmente 
encoberto com painel prismático nas superfícies iluminantes. 
Figura 6.19: Valores de iluminância no ambiente simulado no dia 23 de setembro - 12h -céu parcialmente 
encoberto com painel prismático nas superfícies iluminantes. 
Figura 6.20: Simulação - 22 /12 (solstício de verão) - 12h -céu encoberto. 
Figura 6.21: Simulação - 22 /12 (solstício de verão) - 12h -céu encoberto. 
Figura 6.22: Valores de iluminância obtidos no plano de medição para simulações com o software 
Rayfront. 
 
 
 
XII
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1.1 - Dados climáticos de Brasília (valores mensais) 
Tabela 1.2 - Estratégias bioclimáticas para Brasília. 
Tabela 1.3 - Tempo de insolação, radiação solar incidente e altura solar ao meio-dia nos solstícios e 
equinócios para a latitude de Brasília. 
Tabela 2.1 - Impressão visual em relação aos valores de Fator de luz Diurna (FLD). 
Tabela 2.2 - Iluminâncias por classe de tarefas visuais. 
Tabela 2.3 - Eficácia luminosa de diversas fontes de luz. 
Tabela 4.1 - Incidência solar e indicação de envidraçados. 
Tabela 4.2 - Classificação dos componentes para a luz natural. 
Tabela 4.3 - Classificação dos Sistemas Avançados para a Luz Natural 
Tabela 4.4 - Comparativo de materiais empregados em aberturas zenitais. 
Tabela 5.1 - Softwares de simulação computacional da luz natural. 
Tabela 5.2: Parâmetros adotados para análise da iluminação natural nos modelos simulados. 
Tabela 5.3 - Respectivos índices de nebulosidade e condição de céu para Brasília. 
Tabela 5.4 - Valores de iluminância para Brasília no plano horizontal. 
Tabela 6.1 - Resultados simulações no programa RAYFRONT – Zenital 1. 
Tabela 6.2 - Continuação dos resultados simulações – Zenital 1. 
Tabela 6.3 - Resultados simulações no programa RAYFRONT – Zenital 2. 
Tabela 6.4 - Continuação dos resultados simulações – Zenital 2. 
Tabela 6.5 - Resultados simulações no programa RAYFRONT – Zenital 3. 
Tabela 6.6 - Continuação dos resultados simulações – Zenital 3. 
 
 
 
 
 1
INTRODUÇÃO 
A luz natural é uma das fontes de energia mais importantes para o homem desenvolver suas 
atividades, pois é ela que proporciona a visão nítida do mundo. Além disso, todo ser vivo 
depende da exposição à luz natural para ativar o ciclo de funções fisiológicas. 
A luz natural sempre teve um papel importante na arquitetura, do ponto de vista estético e 
simbólico, e em relação ao conforto e à iluminação funcional. Pois, a luz natural pode 
proporcionar efeitos singulares em um determinado espaço, dando-lhe identidade própria, 
criando aspectos cenográficos e características relevantes marcantes. 
No entanto, para se projetar com a luz natural garantindo uma iluminação eficiente na 
realização de qualquer tarefa proporcionando um ambiente visual agradável, torna-se 
necessário conhecer suas vantagens e desvantagens. 
Segundo Majoros (1998), dentre os aspectos positivos da luz natural pode-se dizer que a 
qualidade da iluminação obtida é melhor, pois a visão humana desenvolveu-se com a luz 
natural e a constante mudança da quantidade de luz natural no tempo e espaço é favorável, 
pois proporciona efeitos estimulantes no ambiente. Todavia, é necessário também, conhecer 
seus inconvenientes, como direcionalidade e altíssima intensidade, pois de acordo com 
Amorim (2002c), a maior desvantagem da luz natural é sua imprevisibilidade. 
Monitorar a iluminação natural numa edificação existente pode não ser um trabalho fácil; 
mas, é importante considerar os instrumentos disponíveis aos arquitetos utilizados para o 
maior aproveitamento da luz natural. Dentre os componentes arquitetônicos1 classificados por 
Baker et al (1993) – componente de condução, de passagem e elementos de controle – optou-
se pesquisar o componente de passagem zenital, pelo fato de permitir uma maior 
uniformidade de distribuição da luz natural em relação à iluminação lateral, uma vez que, em 
geral, segundo Vianna e Gonçalves (2001), as aberturas estão uniformemente distribuídas pela 
área de cobertura e têm suas projeções paralelas ao plano de utilização ou de trabalho. 
Existem diferentes configurações de aberturas zenitais como modalidade de iluminação 
natural para serem utilizadas como solução de projeto favorável na melhoraria da quantidade 
e da qualidade de luz no espaço interno. Entretanto, a iluminação zenital é pouco estudada, e 
verifica-se uma carência na literatura portuguesa de publicações sobre suas características e 
desempenho ambiental, diferentemente da iluminação lateral, que é encontrada em extenso 
volume. 
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 
 
1
 Componentes arquitetônicos - têm como função o controle da quantidade e qualidade da luz natural empregada e o papel 
que vão exercer na arquitetura projetada (BAKER et al, 1993). 
 2
ressaltar que, com relação aos aspectos de iluminação, conforto térmico e luminoso2 (subáreas 
do conforto ambiental), no projeto arquitetônico devem ser considerados 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. 
Nesse sentido, é importante frisar que, para se obter a eficiência energética em uma 
edificação, a iluminação natural deve ser projetada em conjunto com o sistema de iluminação 
artificial. Pois, através do uso otimizado da luz natural, consegue-se a redução do uso da luz 
artificial, de forma que quando a luz natural é suficiente em um determinado ambiente, a luz 
artificial pode ser desligada ou diminuída. 
No contexto brasileiro3, principalmente, a utilização da iluminação natural reflete-se 
diretamente na energia gasta em ar condicionado e iluminação artificial. Em grande parte das 
cidades brasileiras, como Brasília - cidade foco deste estudo -, por exemplo, a luminosidade 
do céu é intensa, anualmente a radiação solar é de 2365,3 horas por ano4, o que permite 
reduzir bastante o uso da luz artificial na maioria dos edifícios. Podem-se reduzir também os 
custos com ar condicionado, pois de acordo com Amorim (2002c), a luz natural produz menos 
calor por unidade de iluminação do que a maioria das luzes artificiais, reduzindo, portanto, 
também a carga do ar condicionado. 
Verifica-se que, atualmente, têm se desenvolvido principalmente na Europa Central, nos 
Estados Unidos e Austrália, diversas tecnologias e sistemas avançados5, apropriados para 
serem empregados no melhor aproveitamento e otimização do uso da luz natural. Esses 
sistemas, como por exemplo - os painéis prismáticos,o laser cut panel e o Okasolar - 
geralmente, podem ser aplicados tanto em aberturas laterais quanto zenitais, e têm como 
principais características bloquear a entrada de luz solar direta e conduzir a luz difusa para o 
interior do edifício. E ainda, podem ser utilizados como estratégia de projeto, tanto em novos 
edifícios como em reformas, para obter maior conforto ambiental e eficiência energética em 
edificações. 
 
2
 Conforto luminoso (visual) é o principal determinante da necessidade de iluminação em um edifício. É entendido como a 
existência de um conjunto de condições, num determinado ambiente, no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas 
visuais com o máximo de precisão visual, com o menor esforço, com menor risco de prejuízos à vista e com reduzidos riscos 
de acidentes. Estas condições, segundo Lamberts et al (1997) estão relacionadas aos requisitos necessários para ocorrência 
tranqüila do processo visual (visão), podendo ser classificadas como: iluminância suficiente (em atendimento à norma 
brasileira NB 57); uniformidade de iluminação; ausência de ofuscamento; modelagem dos objetos (as sombras são 
importantes para definir a forma e posição dos objetos no espaço, quando não há outras referências). 
3
 Na Europa, por exemplo, o maior consumo de energia em edifícios não residenciais é a iluminação artificial: quase 50% 
(AMORIM, 2002d). Desta forma, os maiores propósitos dos projetos arquitetônicos que buscam eficiência energética são a 
otimização da luz natural, além do aquecimento solar passivo e o resfriamento passivo. (Sistema passivo – sistema que utiliza 
meios não mecânicos e não elétricos para satisfazer as cargas de aquecimento, iluminação e esfriamento). 
4
 Normais Climatológicas de Brasília (1961-1990). INMET. Brasília. DF, 2004. 
5
 Um sistema avançado para a luz natural é uma adaptação na janela ou no zenital que tem como objetivo otimizar a 
quantidade e a distribuição de luz natural. Estes sistemas utilizam a luz do zênite e do céu de maneira eficiente, guiando-a 
com maior profundidade e uniformidade para o interior dos ambientes (BAKER et al, 1993). 
 3
Estes sistemas, no entanto, requerem um estudo detalhado com relação ao seu posicionamento 
na construção, pois a sua utilização otimizada depende da latitude e orientação em que serão 
empregados. Diante disso, optou-se utilizar a simulação computacional como metodologia de 
estudo para avaliação de tecnologias e sistemas avançados para o uso otimizado da luz 
natural, em superfícies iluminantes de aberturas zenitais. 
O uso da simulação computacional propicia a visualização dos efeitos da entrada de luz difusa 
e direta através das aberturas zenitais ao longo do ano em um processo relativamente 
instantâneo, que permite a verificação da adequação do dimensionamento e localização de 
aberturas, os efeitos do uso de materiais, texturas e cores na iluminância e na distribuição de 
luz nos ambientes. A realidade virtual criada por computadores e programas específicos 
facilita amplamente a obtenção de uma imagem sintetizada do projeto de arquitetura e dos 
cálculos relativos à iluminação natural de ambientes. 
Estudos anteriores realizados por Cobella e Yannas (1998), Amorim (2000) e Christakou 
(2004) de análise de edifícios tendo em vista a aplicação de sistemas naturais de iluminação, 
utilizando a simulação computacional como ferramenta para o cálculo da iluminação natural, 
deixaram explícita a importância do emprego de estratégias e tecnologias passivas no projeto 
arquitetônico, desde sua concepção, para a diminuição do consumo de energia e dos impactos 
ao meio ambiente natural, como também, na obtenção de ambientes com maiores condições 
de conforto. 
A preocupação com o consumo de energia elétrica e com o meio ambiente natural é, 
atualmente, uma questão relevante. Não é raro observar diversos países com suas legislações 
reformuladas, com uma preocupação notória com as questões energético-ambientais, 
incluindo a busca pelo conforto nos ambientes construídos. Estudado em diversos níveis, de 
acordo com Frota (1995) o conforto ambiental6 é considerado como um dos principais 
objetivos da arquitetura; busca parâmetros adequados para o projeto e avaliação do 
desempenho do espaço construído, visando ao máximo o bem estar do usuário. 
Um novo paradigma surgiu na década de 70, obrigando a uma reavaliação, em todos os 
níveis, das estratégias energéticas de produção e consumo de energia utilizadas até então. 
Segundo Pessoa et al (2002), o uso indiscriminado e predatório das fontes convencionais e a 
disseminação das instalações nucleares colocaram de forma enfática o problema do impacto 
ambiental e da limitação das fontes energéticas exploradas inadequadamente há tempos. 
O desafio no cenário atual é mudar e substituir o comportamento convencional dos 
consumidores, característico do padrão produtivo e de consumo massivo, visando racionalizar 
 
6
 Conforto Ambiental - compreende o estudo das condições térmicas, acústicas, luminosas e energéticas e os 
fenômenos físicos a elas associados como um dos condicionantes da forma e da organização do espaço. O 
conceito de conforto ambiental em Arquitetura está ligado à questão de proporcionar ao usuário de uma 
edificação, as condições básicas necessárias de habitabilidade, utilizando-se racionalmente os recursos 
disponíveis (FROTA, 1995). 
 4
o uso da energia e apontar medidas de utilização mais responsável, considerando não só o 
presente momento, mas seu impacto global no futuro. 
O crescimento acumulado no consumo de energia elétrica mais alto nos últimos anos é do 
setor comercial - cresceu de 70,1%, em 1988, para 89,7%, em 1993 - segundo dados do BEN 
– Balanço Energético Nacional (1999). Os principais fatores que influenciaram o crescimento 
deste setor, segundo Lomardo et al (1998), foram: expansão e abertura de novos centros de 
compras (shopping centers7) com forte crescimento do sistema franchising; aumento da 
terceirização na economia e uso crescente dos portos marítimos. 
De acordo com a ABRASCE, Associação Brasileira de Shopping Centers (1998), os centros 
de compras do país consomem cerca de 100,5 GWh/mês, energia suficiente para abastecer 
uma cidade de 1 milhão de habitantes; 1 milhão de m3/mês de água; 200 mil TR de ar-
condicionado. Além disto, os edifícios não residenciais, em geral, são os que apresentam 
maior potencial de economia energética, nos usos finais de iluminação e de ar condicionado. 
Os centros de compras, em especial, possuem recursos financeiros para investir em novas 
tecnologias para conforto e economia energética. 
Pode-se, então, questionar quais as soluções que estão sendo propostas para se amenizar os 
impactos causados por este setor e, principalmente, pelas edificações do tipo centros de 
compras, consideradas grandes vilãs em termos de consumo energético. 
Em edifícios comerciais, analisa Lamberts et al (1997), o uso de ar condicionado decorre, 
muitas vezes, da necessidade de aumentar as condições interiores de conforto e, 
conseqüentemente, de produtividade. Nestes edifícios, o isolamento do ar exterior pode evitar 
a poluição sonora e ambiental, principalmente nos grandes centros urbanos. 
Entretanto, através deste estudo, pôde-se identificar nas tipologias de centros de compras, 
somente “tímidas” tendências em direção a uma arquitetura sustentável8. O que se verifica, 
tanto no Brasil quanto no exterior, são preocupações com relação a uma maior utilização da 
iluminação natural. No exterior, devido às normas e leis que permeiam esta questão e, no 
Brasil, pela recente preocupação com o racionamento de energia9. 
 
7
 Entende-se como shopping centers, um centro de compras planejado; desenvolvido em um único edifício,ou grupo de 
edifícios devidamente articulados, contendo lojas de diversos varejistas, com serviços de estacionamento, segurança, 
manutenção, etc - em comum - pensado como unidade e administrado por um único dono. Na Inglaterra, a nomenclatura 
shopping centers é usada para designar os distritos comerciais, planejados ou não; enquanto na América é usado para definir 
o estabelecimento comercial do tipo shopping center voltado, fundamentalmente, para a administração do negócio e 
marketing comercial. (VARGAS, 2001) 
8
 De acordo com Sabatella (2002), a arquitetura sustentável estuda as possibilidades de se efetuar de maneira eficiente as 
interfaces de um projeto, sejam através da escolha do sítio, utilização de materiais de construção adequados, da orientação da 
edificação, da eficiência das aberturas, do estudo da ventilação e da insolação, dos ganhos e perdas térmicas, do estudo do 
microclima e do macroclima, do impacto ambiental, da vegetação e/ou dos aspectos culturais. 
9
 O consumo energético de iluminação nesse setor (centros de compras) gira em torno de 49%, segundo Lamberts et al 
(1997), valor este altíssimo, pois é praticamente a metade do consumo total das edificações. Aproximadamente 34% deste 
consumo é computado para ar condicionado e o restante para os demais equipamentos, como escadas rolantes e elevadores. 
 5
Portanto, como as edificações do tipo centro de compras utilizam basicamente a iluminação 
zenital como modalidade de iluminação, devido às suas características arquitetônicas, 
pretende-se analisar o desempenho de diferentes tipologias de aberturas zenitais nestes 
edifícios, com relação aos aspectos de iluminação, objetivando a otimização do conforto 
ambiental e eficiência energética. 
JUSTIFICATIVA 
No intuito de se racionalizar o uso da energia e apontar medidas de utilização mais 
responsável, não só no presente, mas considerando seu impacto global no futuro, passou a 
existir uma preocupação mundial em modificar e substituir o comportamento convencional 
dos consumidores, característico do padrão produtivo e de consumo massivo. 
O uso contínuo de energia é possivelmente o maior impacto ambiental característico de um 
edifício, e por isso o projeto energeticamente eficiente deve ser a prioridade máxima. Isto está 
relacionado com diversos aspectos, dentre eles, a utilização de fontes renováveis de energia, a 
minimização das cargas de resfriamento e a otimização da luz natural. 
Se buscamos a criação de uma sociedade ecologicamente sustentável, porque não usarmos 
tecnologias que reforcem e ampliem o uso da luz natural? A luz natural oferece enormes 
vantagens, e pode ser utilizada como estratégia para obter maior qualidade ambiental e 
eficiência energética em edifícios. Dentre os outros pontos positivos (já anteriormente 
citados) da luz natural, temos que: a luz natural permite valores mais altos de iluminação, se 
comparados à luz elétrica; além disso, a carga térmica gerada pela luz artificial é maior do que 
a da luz natural, o que nos climas quentes representa um problema a mais; um bom projeto de 
iluminação natural pode fornecer a iluminação necessária durante 80/90% das horas de luz 
diária, permitindo uma enorme economia de energia em luz artificial; a luz natural é fornecida 
por fonte de energia renovável: é o uso mais evidente da energia solar. (MAJOROS, 1998). 
Além disso, tanto a reestruturação ou reabilitação quanto a construção de novos edifícios 
oferecem muitas oportunidades para melhorar o desempenho da iluminação natural; inúmeras 
intervenções são possíveis, e muitas tecnologias e componentes arquitetônicos para o uso da 
luz natural estão disponíveis. 
Um grande impasse, é que muitas vezes, os projetistas desconhecem tais tecnologias ou 
encontram dificuldades em empregá-las. A disseminação de informações é muito importante 
para que a utilização destas estratégias em larga escala possa tornar-se de fato concreta 
contribuindo para a sustentabilidade da arquitetura de forma tangível. 
Propõe-se a cidade de Brasília como contexto de estudo, devido a várias razões: 
primeiramente, observa-se que tanto em prédios públicos quanto em prédios comerciais, de 
maneira geral, ocorre a adoção de soluções padronizadas (como as fachadas envidraçadas e 
janelas fixas, por exemplo), gerando desperdício energético e desconforto para os usuários; 
 6
em segundo lugar, quase toda a energia elétrica distribuída10 em Brasília provém de usinas 
hidrelétricas, do sistema das regiões Sul e Sudeste do país; devido especialmente a sua 
vulnerabilidade com relação ao armazenamento de energia. (Balanço Energético do Distrito 
Federal, 2002) 
Em projetos de centros de compras, em especial, verifica-se que há muita ênfase na 
arquitetura interna e no projeto de iluminação. Esta última tendência tem ocasionado o retorno 
da luz natural, mais por uma questão de otimização da condição de conforto do ambiente do 
que por razões de consumo energético. De acordo com Amorim (2000), existe uma certa 
uniformidade na arquitetura dos centros de compras em todo o mundo, quase como se fosse 
um “estilo internacional”, ignorando a peculiaridade climática e ambiental de um determinado 
lugar. 
A utilização de aberturas zenitais em centros de compras para entrada da luz natural é uma 
forte tendência atual. Mas a maior parte destes elementos são projetados de forma arbitrária, 
sem um sistema efetivo de controle da luz direta e proteção solar do ambiente. Além disso, a 
iluminação zenital é sempre vista como uma intervenção de custo inicial alto sendo muito 
pouco discriminada e estudada pelos projetistas. 
Os centros de compras, particularmente, possuem capacidade financeira para investir em 
novas tecnologias para conforto e economia energética. É interessante notar que uma efetiva 
integração do dispositivo de controle solar nestes edifícios poderia ajudar a obter um eficaz 
equilíbrio entre resfriamento e iluminação natural, especialmente em climas quentes. 
OBJETIVO GERAL 
Como objetivo geral pretende-se avaliar o desempenho de configurações de aberturas 
zenitais nos projetos arquitetônicos de edifícios do tipo centros de compras em Brasília, bem 
como, a utilização de tecnologias e sistemas avançados em suas superfícies iluminantes para a 
obtenção de conforto térmico e luminoso dos mesmos. 
OBJETIVO ESPECÍFICO 
Como objetivos específicos busca-se: 
1. Estudar a iluminação zenital, considerando a configuração de suas aberturas e seu 
desempenho ambiental no edifício; explorar como a forma arquitetônica pode auxiliar 
ou guiar a entrada da iluminação natural na edificação. 
 
10
 O Distrito Federal é especialmente vulnerável com relação ao armazenamento de energia. A Companhia Energética de 
Brasília (CEB) atua como distribuidora de energia, adquirindo 98,3% da energia -conforme o Balanço Energético do Distrito 
Federal (2002) -, que é distribuída aos consumidores. Isto reflete o alto grau de dependência da região com relação à energia 
elétrica. Para agravar este quadro, o consumo de energia elétrica cresceu muito na região nos últimos anos, devido à criação 
de novas áreas urbanas no entorno. 
 7
2. Investigar estratégias de projeto, tais como componentes arquitetônicos ou sistemas 
avançados para o uso da luz natural em aberturas zenitais ou em conjunto com as 
mesmas, no intuito de encontrar equilíbrio entre a otimização da luz natural e a 
artificial, como também a redução da carga térmica no edifício; 
3. Pesquisar os softwares de simulação de iluminação existentes, a fim de escolher o 
instrumento adequado para realizar as simulações das estratégias projetuais e 
tecnológicas escolhidas para os edifícios; fazer uma análise de desempenho do 
software escolhido para as situações examinadas; 
4. Estudar o painel prismático e o Okasolar, sistemas considerados promissorespara o 
uso otimizado da luz natural, avaliando seu desempenho com relação ao contexto 
climático da cidade de Brasília; 
5. Realizar simulações com o software escolhido para as configurações de aberturas 
zenitais e componentes e sistemas mais promissores, elaborando recomendações para 
o uso dos mesmos e para aberturas zenitais em geral, considerando o clima de Brasília; 
6. Realizar uma análise paramétrica11 das diversas soluções e estratégias de projeto, 
utilizando-se a simulação computacional como instrumento de auxílio na melhoria da 
iluminação natural desta tipologia de edifício. 
ESTRUTURA DO TRABALHO 
Este trabalho estrutura-se em seis capítulos: 
Capítulo 01 - Clima, Luz Natural e Arquitetura 
Aborda as questões relativas ao clima de maneira geral, e mais especificamente o da cidade de 
Brasília, foco do estudo de caso, enfatizando a disponibilidade de luz natural e a 
potencialidade da região no uso de sistemas passivos como condicionante de projeto. 
Capítulo 02 -Luz Latural: Conforto Visual, Fontes e Grandezas Físicas 
Abrange o conforto luminoso e as condições mínimas necessárias para o ser humano poder 
desenvolver suas tarefas visuais, descrevendo algumas grandezas físicas e termos 
correlacionados com a luz natural e suas fontes. 
Capítulo 03 -Iluminação Zenital e sua Aplicação na Arquitetura 
Relata o uso da iluminação através de aberturas zenitais, suas principais características e 
diferentes tipologias. E enfatiza a constante aplicação da iluminação zenital em tipologias de 
centros de compras, através de uma breve descrição de sua arquitetura, características e 
tendências atuais. 
 
11
 Paramétrico - relativo a parâmetro. Todo elemento cuja variação de valor modifica a solução dum problema sem lhe 
modificar a natureza. (Dicionário Aurélio de Língua Portuguesa) 
 8
Capítulo 04 -Tecnologias e Sistemas para uso da Luz Natural 
Descreve as tecnologias e sistemas avançados disponíveis, atualmente, para o uso otimizado 
da luz natural no projeto de arquitetura. 
 
Capítulo 05 - Iluminação Natural: Ferramentas e Metodologias 
Analisa as ferramentas e metodologias existentes para o cálculo da luz natural. Definição da 
simulação computacional como metodologia de trabalho, e descrição desta. 
Capítulo 06 - Análise dos Resultados e Conclusões 
Desenvolve a análise e conclusão dos resultados obtidos com a simulação computacional de 
tecnologias e sistemas avançados para o uso otimizado da luz natural, em superfícies 
iluminantes de aberturas zenitais. 
 
 
 
 
 9
CAPÍTULO 01 
CLIMA, LUZ NATURAL E ARQUITETURA 
Este capítulo aborda as questões relativas ao clima de maneira geral, e mais especificamente o 
da cidade de Brasília, foco do estudo de caso, enfatizando a disponibilidade de luz natural e a 
potencialidade da região no uso de sistemas passivos como condicionante de projeto. Em 
seguida descreve-se a luz natural e sua relação com o projeto de arquitetura. 
1.1. O CLIMA COMO CONDICIONANTE DE PROJETO 
A Terra abastece o homem de alimentos, água e oxigênio necessários para viver, mas isto não 
basta para assegurar sua sobrevivência. As condições climáticas nas distintas regiões do 
mundo podem variar muito e serem bastante inóspitas para os seres humanos. 
O corpo humano tem desenvolvido suas próprias estratégias (como a pigmentação, por 
exemplo) para estar bem preparado na luta por sua sobrevivência. Mas, a proteção mais 
importante contra as condições externas desfavoráveis ainda são as vestimentas e as 
habitações. 
Em todo o mundo, as habitações humanas devem cumprir as mesmas necessidades básicas: 
proteção e conforto (BEHLING, 2002). Entretanto, as formas e elementos tipológicos das 
edificações variam visivelmente de uma região para outra e dependem ainda das diferentes 
culturas, dos materiais locais disponíveis e das condições climáticas predominantes. 
Não foi por acaso que homens de diferentes continentes e culturas, diante de situações 
climáticas similares, chegaram independentemente a soluções parecidas, todavia, 
desenvolvendo formas de construção específicas para cada região. 
De acordo com Romero (2001) a otimização do ambiente interno é um dos objetivos mais 
importantes do projeto arquitetônico. Sua realização depende de um profundo conhecimento 
do clima e de seus efeitos sobre os elementos construídos. Entende-se por clima o conjunto de 
fenômenos meteorológicos que definem a atmosfera de um lugar determinado. Não há duas 
zonas que tenham o mesmo clima; os parâmetros que o determinam sempre apresentam 
valores diferentes (RIVERO, 1986). 
Uma das principais funções de uma edificação é a de atenuar as condições negativas e 
aproveitar os aspectos positivos oferecidos pela localização e pelo clima. Portanto, trata-se de 
neutralizar as condições climáticas desfavoráveis e potencializar as favoráveis, tendo em vista 
o conforto dos usuários. 
Olgyay (1969:41) comenta que: “se querem encontrar soluções arquitetônicas que resolvam 
os problemas apresentados por um clima específico, para obter construções climáticas 
 10
balanceadas, é necessário estabelecer um método que relacione os distintos fatores do clima 
e os ordene em importância”. Para isso, é necessário considerar, que o clima afeta o corpo 
humano pela interação de seus fatores. 
De acordo com Lamberts et al (1997), para entender os fatores e os processos que determinam 
as particularidades dos diferentes climas, deve-se separar e estudar, individualmente, os 
elementos que interferem nesse processo; denominados também de variáveis climáticas. O 
conhecimento destes elementos é indispensável para se iniciar qualquer projeto de 
edificações, são eles: a radiação solar, a temperatura, o vento e a umidade. 
1.1.1 Radiação Solar: 
A radiação solar é a energia transmitida pelo sol sob a forma de ondas eletromagnéticas, ou 
seja, ondas constituídas de campos elétricos e magnéticos oscilantes, e se propagam com uma 
velocidade constante no vácuo (BITTENCOURT, 2004). 
As várias formas de radiação, caracterizadas pelo seu comprimento de onda, compõem o 
espectro eletromagnético. A radiação eletromagnética do sol chega em todos os comprimentos 
de onda ou freqüências, mas principalmente entre 200 e 3000 nanômetros (nm) subdivididos 
em: radiação ultravioleta (UV): UVA, UVB e UVC – 200 a 380 nm; radiação térmica 
(infravermelho): 700 a 10.000 nm; radiação visível: 380 a 770 nm. A radiação (UV) 
ultravioleta corresponde a uma parte muito pequena do índice total de energia proveniente do 
sol, aproximadamente 8% - 9%; a escala visível representa 46% - 47% e os 45% restantes 
estão na escala infravermelha (ROBBINS, 1986). 
De acordo com Caram (1997) a parcela de UV, de comprimento de onda entre 290nm e 
380nm, não representa uma fonte de calor e tampouco uma fonte de luz, mas deve ser evitada 
porque compromete a durabilidade dos materiais. A parcela de radiação visível do espectro 
corresponde aos comprimentos de onda compreendidos entre 380nm e 780nm e representa 
apenas uma fonte de luz. Esta faixa do espectro para a qual o olho humano é sensível, garante 
as condições de iluminação natural dos ambientes, assim como o contato entre o meio externo 
e o interior das edificações. A parcela de infravermelho próximo, cujo comprimento de onda 
vai de 780nm a 2500nm, representa apenas uma fonte de calor e não pode ser captada pelo 
olho humano. Acima de 2500nm (2500 a 3000nm) existem radiações infravermelhas longas 
que são emitidas pelos corpos já aquecidos pela radiação solar (como o piso do entorno, as 
edificações vizinhas, etc). 
A radiação solar que atinge a atmosfera terrestre pode de alguma forma: alcançar o solo (com 
as devidas filtragens); ser difundida pela atmosfera, ser espalhada pelas nuvens, ou então, ser 
refletida pelo solo. Desta maneira, a intensidadecom que a radiação atinge a Terra dependerá: 
da densidade do ar através do qual os raios devem penetrar, da nebulosidade local, da 
quantidade de partículas em suspensão e do meio circunstante. 
 11
O eixo de rotação da Terra em relação ao sol está inclinado mais ou menos 23,5º (em relação 
ao sol) o que modifica a forma como a Terra recebe a radiação influenciando na duração do 
dia e das estações do ano. Nos equinócios (22/03 e 23/09) os dias têm a mesma duração que 
as noites, o que não ocorre nos solstícios (22/06 e 22/12). O recebimento de energia em 
qualquer localidade do planeta depende da posição do sol no céu, independentemente de sua 
latitude e é esta posição que define a altura do sol em relação aos observadores na superfície 
da Terra. 
A radiação solar que atravessa diretamente e completamente a superfície da Terra é 
denominada de radiação solar direta. A radiação que foi dispersa fora do feixe direto é 
chamada radiação solar difusa. A soma da componente de luz solar direta e a componente 
difusa da luz do dia que incide sobre uma superfície horizontal resultam na radiação solar 
global, bem como na quantidade incidente desta radiação. 
A radiação solar direta chega em linha reta, atravessando a atmosfera desobstruída. A 
radiação difusa chega a Terra após ser dispersa na atmosfera por moléculas de ar, partículas 
de nuvens e outros. A radiação difusa é medida tipicamente em uma superfície horizontal, ou 
seja, uma superfície horizontal recebe inteiramente a radiação difusa da abóbada celeste 
(180°). Por outro lado, a superfície vertical receberá somente a radiação difusa de metade da 
abóbada do céu, independente de sua orientação. A radiação direta também pode ser medida 
em um plano horizontal ou em uma superfície atingida pelos feixes de luz (ROBBINS, 1986). 
1.1.2 Temperatura 
A variação da temperatura na superfície da Terra resulta basicamente dos fluxos das grandes 
massas de ar e da diferente recepção da radiação do Sol de local para local. 
Através dos dados climáticos obtidos nas normais climatológicas ou em Anos Climáticos 
(TRY – Test Reference Year)12, pode se conhecer o comportamento da temperatura do ar para 
um determinado local ao longo do ano. 
Vale ressaltar que, para uma mesma temperatura, a sensação de conforto térmico, tanto no 
meio externo quanto no meio interno, pode ser diferente em função de variáveis como o vento 
e a umidade do local. 
De acordo com Rivero (1986) em climas secos, a diferença entre as temperaturas mínima e 
máxima diária é maior do que em climas úmidos. Durante o dia a radiação solar incidente no 
plano horizontal é menor no clima úmido por causa da nebulosidade, aumentando também a 
perdas por evaporação. Durante a noite, as nuvens num clima úmido impedem a perda de 
calor por radiação. 
 
 
12
 Ano Climático de Referência é a base de dados mais precisa, segundo Lamberts et al (1997), para uma análise completa da 
adequação da edificação ao clima local. 
Radiação direta 
Radiação difusa 
 12
1.1.3 Vento 
Direção, velocidade, variação e freqüência são as características mais importantes em relação 
aos ventos. As variações a que estão sujeitos os ventos são refletidas nos dados velocidade e 
direção, direção esta que sempre se refere à sua origem. 
As características dos ventos são determinadas em qualquer lugar por fatores locais e gerais, 
momentâneos ou sazonais, responsáveis pelas suas modificações. 
Fatores como as diferentes pressões atmosféricas, a rotação da Terra, a diferença entre a 
temperatura da terra e do mar e a topografia, são os agentes mais importantes das alterações 
no movimento do ar. Embora a interação destes fatores seja algo muito complicado, pode-se 
dizer que há padrões regulares que representam uma média na maioria dos lugares, podendo 
servir de guia para um projeto arquitetônico específico, apropriado para cada clima. 
Geralmente, existem dados mensais da freqüência e da velocidade dos ventos e de sua direção 
dominante. 
1.1.4 Umidade 
A umidade atmosférica tem relação com a quantidade de vapor contido na atmosfera em 
função da evaporação, da chuva e da transpiração das plantas. Qualquer que seja a 
temperatura há um limite de saturação do ar, ou seja, ao aquecer-se e expandir-se, o ar pode 
tolerar mais vapor, sendo que, ao esfriar-se e contrair-se, sua capacidade de conter vapor fica 
reduzida. 
Existem duas expressões para referir-se à umidade: a umidade absoluta, que é a medida da 
massa do vapor total num volume fixo de ar em uma dada temperatura; e umidade relativa, 
que é a relação entre o vapor existente e o limite da saturação total do ar na mesma 
temperatura. Esta última é expressa como uma porcentagem e é o valor mais útil para se 
determinar as conseqüências do clima em relação ao conforto. 
Considerados os elementos climáticos, verifica-se que o clima apresenta características muito 
diversas, constituindo então, no primeiro elemento verdadeiramente particular para cada 
região (a ele vão se somar fatores como os materiais de construção, desenvolvimento 
tecnológico, entre outros, que imprimem ao espaço arquitetônico identidade própria do lugar). 
Dentro da faixa tropical (entre os Trópicos de Câncer e Capricórnio), onde o Brasil está 
inserido, costuma-se identificar três tipos climáticos básicos principais: o quente seco, o 
quente e úmido e o composto ou de monções. Koenigsberger (1973) cita uma classificação 
cujas três zonas climáticas principais estão subdivididas ainda em três subgrupos onde o clima 
quente e seco apresenta o subgrupo quente e seco marítimo de deserto; o clima quente úmido 
identifica-se o subgrupo quente úmido de ilha e o clima composto, o subgrupo tropical de 
altitude. 
 13
Inserida no clima Tropical de Altitude está a cidade de Brasília, situada no Planalto Central 
brasileiro na latitude 15º52’S e longitude 47º 53’O, escolhida para estudo de caso onde a 
seguir faz-se sua caracterização climática. 
1.2 CARACTERIZAÇÃO DO CLIMA 
Para caracterização e análise do clima da cidade de Brasília utilizaram-se dados do Instituto 
Nacional de Meteorologia (INMET) com base no período de 1960 a 1990, de pesquisas 
realizadas por Ferreira (1965), Romero (2000), Amorim (1998), Goulart (1997) e atualizadas 
por Maciel (2002) - estudo este que abrange um período de dezesseis anos, de 1982 a 1997, 
onde foram tratados e atualizados os dados climáticos da cidade-, e a norma NBR 15.220-3 
(ABNT, 2005) que diz respeito ao Zoneamento Bioclimático Brasileiro. 
1.2.1 Clima de Brasília 
A cidade de Brasília, construída na década de 60 para ser a capital do Brasil, apresenta uma 
altitude média de 1100 metros. Seu clima é classificado como Tropical de Altitude, 
caracterizado por um período quente e úmido, de outubro a abril, com predominância de céu 
parcialmente encoberto e um período seco, de maio a setembro, com céu claro. 
Na tabela 1.1 abaixo, encontra-se um resumo dos valores mensais dos dados climáticos 
relativos à cidade de Brasília. 
Tabela 1.1: Dados climáticos de Brasília (valores mensais) 
 
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Média anual Totais/ 
Temp. Média (ºC)* 22,47 22,46 22,4 22,02 20,85 18,98 19,01 20,7 22,45 22,95 22,4 22,23 
 
21,6 ºC 
Umid. Relativa média 
(%)* 
76 76 78 75 72 67 61 56 58 67 74 76 
 
70 % 
Insolação (h)** 157,4 157,5 180,9 201,1 234,3 253,4 265,3 262,9 203,2 168,2 143 138,1 
 
2365,3 h 
 
Radiação solar global 
(Wh/m2)*** 6383 6831 5944 5524 4849 4705 4466 5340 6335 6357 6425 5999 
 
69162 Wh/m2 
 
Nebulosidade 
(0-10) ** 7.0 7.0 7.0 6.0 5.0 3.0 3.0 3.0 4.0 7.0 8.0 8.0 
 
5.0 
Precipitação (mm)** 241,4 214,7 188,9 123,8 39,3 8,8 11,8 12,8 51,9 172,1 238 248,6 
 
1552,1mm 
 
2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2 e 3 2e 3 
 
2 e 3 Vento - Velocidade 
(m/s) e Direção * N - 
NE L L L L L L L L L L NO L 
Fonte: Adaptado de * Maciel (2002) ** Normais Climatológicas (1960-1990), INMET. *** Colle et al (1998) 
Com base na pesquisa feita por Maciel (2002) conclui-se que as amplitudes diárias podem 
alcançar valores consideráveis, principalmente na época da seca. No período quente e úmido 
as amplitudes variam entre 9ºC (dezembro) e 11ºC (outubro). No período seco as 
 14
temperaturas diárias apresentam em média maiores oscilações em julho (15ºC) e menores em 
maio (12,5ºC). 
Contudo, as temperaturas entre 18ºC e 28ºC, situada na Zona de Conforto proposta pela Carta 
Bioclimática de Edificações de Baruch Givoni (1992)13 representam os maiores percentuais 
mensais para todos os meses do ano, caracterizando, dessa forma, um predomínio de 
temperaturas amenas na cidade. 
É importante salientar que o mês de setembro pode ser considerado, a partir dos dados 
anteriormente interpretados por alguns autores e também através dos dados contidos nas 
normais climatológicas, como um dos meses mais desfavoráveis do ponto de vista do conforto 
térmico, apresentando elevadas temperaturas e baixa umidade relativa. E, sobretudo também 
possui valores elevados de radiação solar, principalmente com relação à radiação direta; por 
ser um período seco com céu claro; o céu azul profundo nestas condições tem uma luminância 
muito baixa na altura do horizonte até 30º, em torno de meio dia, e por este motivo pode não 
ser suficientemente luminoso para ser a principal fonte de iluminação interna (ver fig. 1.1). 
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Meses do ano
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(ºC
)
GLOBAL DIFUSA DIRETA Temp. Média média (ºC)
 
Figura 1.1: Dados de Radiação Solar mensal num plano horizontal para a cidade de Brasília. 
Fonte: Garrocho et al (2004). 
Já no período quente e úmido, ao contrário, na presença de nuvens, a abóbada celeste é muito 
luminosa. Vê-se na figura 1.1 que o mês de fevereiro, com valores de temperaturas 
 
13
 Carta Bioclimática de Edificações – foi desenvolvida e aprimorada por Baruch Givoni. Baseia-se em temperaturas internas 
do edifício, propondo estratégias construtivas para adequação da arquitetura ao clima. Contém 9 zonas que indicam 
estratégias de atuação para melhorar a sensação térmica, são elas: ventilação, resfriamento evaporativo, massa térmica para 
resfriamento, ar condicionado, umidificação, massa térmica para aquecimento, aquecimento solar passivo e aquecimento 
artificial. A zona de conforto encontra-se com valores de umidade relativa entre 20% e 80% e temperaturas entre 18ºC e 29ºC 
(GIVONI, 1992). 
 15
semelhantes a setembro, possui radiação global aproximando-se dos 7000 Wh/m2 e, 
sobretudo, tem valores elevados de radiação solar direta. Conseqüentemente, os usuários dos 
edifícios devem ser protegidos dos efeitos da luz direta (através dos elementos do edifício) e 
da visão do céu. De antemão pode-se dizer que a única estratégia suficiente para atender a 
estas duas exigências é ter elementos de proteção solar reguláveis que possam ser usados de 
forma inteligente dependendo das condições prevalecentes no período. 
Para um maior e melhor conhecimento das estratégias de projeto que podem ser empregadas 
para Brasília, utiliza-se como referência a norma técnica, NBR 15220-3 (ABNT, 2005), que 
define o Zoneamento Bioclimático Brasileiro descrevendo as principais diretrizes 
construtivas, com objetivo de otimizar o desempenho térmico das edificações, através de sua 
melhor adequação climática. 
1.2.2 Zoneamento Bioclimático: estratégias de projeto para Brasília 
A NBR 15220-3 (ABNT, 2005) estabelece um Zoneamento Bioclimático Brasileiro 
abrangendo um conjunto de recomendações de diretrizes e estratégias construtivas. Propôs-se 
a divisão do território brasileiro em oito zonas relativamente homogêneas quanto ao clima e, 
para cada uma destas zonas, formulou-se um conjunto de recomendações técnico-construtivas 
que otimizam o desempenho térmico das edificações, através de sua melhor adequação 
climática. 
Para a classificação bioclimática adotou-se uma Carta Bioclimática a partir da sugerida por 
Givoni (1992). A carta bioclimática, construída sobre um diagrama que relaciona temperatura 
do ar e umidade relativa, foi adaptada e classificada nas seguintes zonas: zona de aquecimento 
solar da edificação; de massa térmica para aquecimento; de conforto térmico (baixa umidade); 
zona de conforto térmico; de desumidificação (renovação do ar); de resfriamento evaporativo; 
zona de massa térmica de refrigeração; de ventilação; de refrigeração artificial e zona de 
umidificação do ar. 
Para a formulação das diretrizes construtivas, para cada zona bioclimática brasileira e, para o 
estabelecimento das estratégias de projeto, foram considerados os parâmetros e condições de 
contorno: tamanho das aberturas para ventilação; proteção das aberturas; vedações externas 
(tipo de parede externa e tipo de cobertura)14; e estratégias de condicionamento térmico 
passivo. 
As estratégias podem ser classificadas em naturais (sistemas passivos) e artificiais (sistemas 
ativos). As estratégias naturais são as que não gastam energia para seu funcionamento: 
ventilação natural, resfriamento evaporativo, aquecimento solar passivo, etc. Os sistemas 
artificiais de uso mais comum na arquitetura são ventilação mecânica, aquecimento e 
refrigeração. 
 
14
 Transmitância térmica, atraso térmico e fator solar. 
 16
A cidade de Brasília está situada na Zona Bioclimática 4 (ver figs. 1.2 e 1.3) que tem como 
estratégias de condicionamento térmico passivo para o período quente e úmido (verão) - 
resfriamento evaporativo e massa térmica para resfriamento – onde temperaturas internas 
mais agradáveis podem ser obtidas através do uso de paredes (externas e internas) e 
coberturas com maior massa térmica, de forma que o calor armazenado em seu interior 
durante o dia seja devolvido ao exterior durante a noite, quando as temperaturas externas 
diminuem. Ventilação seletiva (nos períodos quentes em que a temperatura interna seja 
superior à externa) - a ventilação cruzada é obtida através da circulação de ar pelos ambientes 
da edificação. E no período seco (inverno) - aquecimento solar da edificação - a forma, a 
orientação e a implantação da edificação, além da correta orientação de superfícies 
envidraçadas (indica-se como adequado a orientação norte-sul), podem contribuir para 
otimizar o seu aquecimento no período frio através da incidência de radiação solar. E 
vedações internas pesadas (inércia térmica) - a adoção de paredes internas pesadas pode 
contribuir para manter o interior da edificação aquecido. 
 
 
 
Figura 1.2: Zona 
Bioclimática 4. 
 
Figura 1.3: Carta Bioclimática apresentando as normais 
climatológicas de cidades desta zona, destacando a cidade de 
Brasília, DF. 
Fonte: NBR 15220-3 (ABNT, 2005). 
Ainda como recomendações para adequação da edificação ao clima local, sugerem-se 
aberturas médias para ventilação, ou seja, entre 15% e 25% da área de piso, bem como o seu 
sombreamento. Já a cobertura necessita apenas de maior isolamento térmico que corte o pico 
de temperatura diurno, especialmente nos horários entre 11:00h e 13:00h e conserve calor no 
período noturno. 
Maciel (2002) em sua pesquisa baseando-se na carta bioclimática de edificações elaborada 
por Givoni (1992), realizou a análise bioclimática do clima da cidade de Brasília para o 
período de 1982 a 1997, onde definiu o anode 1987 como o Ano Climático de Referência 
(ACR)15. A partir dessa análise observou-se que Brasília apresenta um grande percentual de 
índices dentro dos limites da zona de conforto, pois apresenta em torno de 41% do ano 
 
15
 Ano Climático de Referência (ACR) - a determinação do TRY (test reference year) para um local específico é baseada na 
eliminação de anos de dados que contenham temperaturas médias mensais extremas, altas ou baixas, até que reste somente 
um ano. Os meses são classificados em ordem de importância para as comparações de energia. Fonte: Stamper citado por 
Maciel (2002). 
 17
condições de conforto térmico; o desconforto térmico por calor ocorre em 22,2% das horas do 
ano e o desconforto por frio em 36,6%, sendo que na tabela 1.2 abaixo o percentual de 
desconforto por calor ou frio não corresponde à soma das estratégias indicadas, pois os 
percentuais destas estratégias também consideram zonas sobrepostas. 
Tabela 1.2: Estratégias bioclimáticas para Brasília. 
Conforto Desconforto Estratégias bioclimáticas (%) 
Massa térmica para aquecimento 31,3 
Aquecimento solar passivo 4,37 
 
Frio 
36,6% Aquecimento artificial 0,99 
Ventilação 21,2 
Resfriamento evaporativo 8,38 
Massa térmica para resfriamento 8,29 
 
 
 
41,2% 
 
Calor 
22,2% 
Ar condicionado 0,08 
Fonte: Adaptado de Maciel (2002). 
Os dados obtidos com a tabela 1.2 vêem completar as estratégias de projeto indicadas pela 
NBR 15220-3 para o zoneamento bioclimático 4, vale ressaltar que, na carta obtida por 
Maciel (2002) o uso das estratégias artificiais é recomendada somente em 1,07 %, enquanto 
na maioria das situações de desconforto, são indicadas em ambas as fontes de pesquisa, 
estratégias passivas de condicionamento térmico, ou seja, ganho de calor através da radiação 
solar. 
1.2.3 Brasília: caracterização do céu e disponibilidade de luz natural 
Os níveis de iluminação internos proporcionados pela luz natural dependem de dois fatores 
principais: das características do ambiente construído (geometria do ambiente, tamanho e 
orientação das aberturas, refletância das superfícies internas, vizinhança, etc.) e da 
disponibilidade de luz natural externa. Como analisa Souza (2003), a iluminância externa por 
sua vez depende da distribuição de luminâncias do céu. 
A iluminância da luz natural está sempre variando conforme as condições atmosféricas, tanto 
ao longo do dia quanto ao longo do ano. Outro fator importante que altera a disponibilidade 
de luz natural externa é a latitude do local, fator este que faz com que os benefícios da luz 
natural mudem de região para região. Como já dito no item 2 (com relação à radiação solar) 
as mudanças da posição do sol no céu fazem com que a distribuição de luminâncias do céu 
seja diferente, proporcionando variações na disponibilidade de luz natural. A quantidade e o 
tipo de nuvens também alteram a disponibilidade de luz natural, assim como a névoa e poeira 
suspensa na atmosfera. 
 18
Buson (1998) em sua pesquisa utilizou o gráfico de Dresler16 para estimar o valor de 
luminância da abóbada celeste do Distrito Federal. Nos cálculos utilizou-se um valor igual a 
15.000 lux, que é um valor de luminância garantido em 100% das horas do dia durante todo o 
ano no período de 8:00 as 16:00 horas. 
Esse valor encontrado confirma a regularidade da disponibilidade de luz natural na cidade de 
Brasília durante o ano todo e enfatiza o que descreve Olgyay (1969): “a intensidade da 
radiação recebida pela superfície da terra aumenta com a altura sobre o nível do mar, pois 
se perde menos na atmosfera.” Pois, Brasília apresenta uma altitude média de 1100 metros 
como dito anteriormente, e praticamente 2.365 horas de insolação anual, o que comprova a 
potencialidade da região na aplicação de sistemas passivos como condicionante de projeto. 
Na figura 1.4 temos a carta solar de Brasília e nela plotados os valores horários de 
temperatura. O conhecimento da geometria da insolação torna-se essencial para projetar, 
aproveitando o calor solar quando há interesse em aquecer e evitando ou protegendo a 
edificação na estação quente. 
Com base na carta solar de Brasília pode-se visualizar que a quantidade de luz proveniente do 
norte é mais intensa e maior. Já a proveniente do sul é dita tipicamente “morna” e em menor 
quantidade, e assim, é particularmente apropriada para espaços que requerem maiores níveis 
de iluminância, sem muito risco no aumento dos ganhos térmicos da edificação, pela 
penetração de radiação solar que se converte em energia térmica. 
 
Figura 1.4: Carta solar de Brasília. 
Fonte: Lamberts et al (2005). 
 
16
 Com o Gráfico de Dresler é possível obter níveis mínimos de luminância externa para determinados períodos do dia, e a 
porcentagem de horas dos dias ao longo do ano em que este nível é igualado ou ultrapassado. 
 
 19
A partir da carta ou diagrama solar pode-se obter as alturas solares ao meio-dia nas diferentes 
estações do ano para Brasília, ou seja, a altura solar é alta (de 73º a 90º); média (de 60º a 72º) 
e baixa (de 50º a 59º). Isto pode ser visualizado na tabela 1.3, como também, o tempo de 
insolação e a radiação solar para as quatro estações do ano, onde se torna perceptível a 
predominância da incidência de raios solares quase que perpendiculares à superfície 
horizontal durante todo o ano, ocasionando assim, uma maior densidade do fluxo energético 
(ou seja, maior ganho de calor através de radiações solares). 
Tabela 1.3: Tempo de insolação, radiação solar incidente e altura solar ao meio-dia nos 
solstícios e equinócios para a latitude de Brasília. 
Data Tempo de 
insolação 
Radiação média 
diária mensal 
(kWh/m2dia) 
Altura solar às 12h 
Equinócio de outono 
22/03 
12 horas 500,3 74,5º (alto) 
Solstício de inverno 
22/06 
11 horas 445,1 51º (baixo) 
Equinócio de Primavera 
23/09 
12 horas 579,9 75,5º (alto) 
Solstício de verão 
22/12 
13 horas 575,1 82º (alto) 
Fonte: Adaptado de Castanheira, 2002. 
A disponibilidade da luz natural nas regiões tropicais é grande, e seus valores de iluminâncias 
são muito altos. Por um lado este aspecto é muito positivo, pois se pode empregar e utilizar a 
iluminação natural como recurso de projeto em grande parte do ano, diminuindo assim, o uso 
da energia elétrica com o sistema de iluminação artificial, por outro lado, esse excesso de 
luminosidade trás também ganhos térmicos para a edificação, entretanto, no geral, como 
aspecto favorável na realidade climática de Brasília é que comprovadamente através da carta 
biclimática de edificações, comentada na tabela 1.2 anteriormente, as condições de 
desconforto térmico por calor ocorre em 22,2% das horas do ano, já o desconforto por frio é 
maior, ocorrendo em 36,6%,das horas do ano. 
Nota-se nas figuras 1.5, 1.6, 1.7 e 1.8 que para as quatro estações do ano têm-se valores 
horários muito próximos e significantemente altos de iluminâncias direta e difusa no plano 
horizontal para Brasília, por exemplo, às 12:00 h: em 22 de março (equinócio de outono) têm-
se 98.500 lux com céu parcialmente encoberto; em 22 de junho (solstício de inverno) com céu 
claro - 85.500 lux; no equinócio de primavera, 23 de setembro, com céu parcialmente 
encoberto o valor de iluminância é igual a 98.000 lux, enquanto para 22 de dezembro 
(solstício de verão) quando a abóbada celeste encontra-se obstruída têm-se 21.000 lux. 
Estas condições de iluminâncias favorecem o uso da iluminação natural como solução de 
projeto e reforça a aplicação das diretrizes bioclimáticas, anteriormente consideradas, 
ressaltando que a situação de desconforto ao frio é superior a de calor. Estratégias como o uso 
 20
de superfícies iluminantes na cobertura necessitam, portanto, apenas demaior isolamento 
térmico que corte o pico de temperatura especialmente ao meio-dia e conserve calor no 
período da noite. Intervenções do tipo aberturas zenitais podem contribuir, se bem orientadas 
e planejadas, para o ganho térmico necessário e desejável para as horas de desconforto 
ocasionadas pelo frio. 
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Outono - 22/03 
 
Figura 1.5: Valores de iluminâncias do outono para Brasília no plano horizontal 
Fonte: Garrocho et al (2005). 
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Inverno - 22/06
 
Figura 1.6: Valores de iluminâncias do inverno para Brasília no plano horizontal. 
Fonte: Garrocho et al (2005). 
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Primavera - 23/09 
 
Figura 1.7: Valores de iluminâncias da primavera para Brasília no plano horizontal. 
Fonte: Garrocho et al (2005). 
 
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Verão - 22/12
 
Figura 1.8: Valores de iluminâncias do verão para Brasília no plano horizontal. 
Fonte: Garrocho et al (2005). 
Com o decorrer do tempo, a linguagem das novas edificações construídas em Brasília foi 
sendo modificada com a apropriação de novas tendências. Contudo, ainda observa-se, tanto 
em prédios públicos quanto em prédios comerciais, a continuidade da cultura do desperdício 
energético e a adoção de soluções padronizadas, resultado de um processo de globalização. O 
 22
Brasil não é uma exceção, e o processo de cópia de paradigmas internacionais vem se 
mantendo independente das realidades culturais e climáticas locais. 
Deste modo, após analisar o clima local e verificar a disponibilidade de luz natural nesta 
região, conclui-se que as aberturas zenitais são soluções favoráveis para a melhoria das 
condições de conforto interno do edifício, ponderando sempre a geometria solar local. O 
projetista, no entanto, deve estar atento nesta busca, pelo maior conforto do ambiente 
construído e conseqüentemente da eficiência energética; pois o desafio é equilibrar 
sabiamente o ingresso da luz difusa, bloqueando o calor gerado pela luz solar direta, evitando 
assim, problemas de conforto térmico. 
Para se projetar utilizando a luz natural como ferramenta é preciso conhecê-la mais 
detalhadamente, no item a seguir descreve-se a luz natural caracterizando seus efeitos 
benéficos e nocivos; suas fontes e conceitos relativos. 
1.3 LUZ NATURAL 
Os seres humanos, em comum com a maioria dos outros organismos complexos, dependem da 
exposição à luz natural para ativar uma série de funções fisiológicas. 
Enquanto os perigos da exposição excessiva à luz solar foram amplamente divulgados, os 
perigos da pouca exposição são freqüentemente desconsiderados. A evolução humana ocorreu 
devido à exposição à luz natural, incluindo os raios UV (componente ultravioleta), e, embora 
o esgotamento da camada de ozônio cause preocupação, não altera o fato de que a fisiologia 
humana depende de um certo grau de exposição aos raios UV. A radiação ultravioleta é a 
parte do espectro solar cujos comprimentos de onda são menores que os das ondas da faixa 
desse espectro visualmente captadas pelos seres humanos. 
Indubitavelmente, a exposição excessiva à luz solar, especialmente aos raios UV, causa 
danos, mas existem evidências de que a exposição moderada é benéfica. Vários dados 
estatísticos, segundo Baker et al (2002), estão abertos à interpretação e não são conclusivos, 
mas certamente dão algum crédito à ampla e divulgada crença de que a luz do sol é um 
importante fator para promover não só a boa saúde como a sensação de bem-estar e conforto 
ao ser humano. 
A luz natural pode ajudar a evitar em alguns indivíduos uma condição conhecida como 
Desordem Emocional Sazonal (Seasonal Affective Disorder – SAD)17. As pessoas que vivem 
diariamente em ambientes climatizados e iluminados artificialmente sentem, em algum grau, 
mudanças sazonais no seu humor ou comportamento. Entretanto, as pessoas que sofrem de 
 
17
 A luz natural pode ajudar a evitar fenômenos como a Síndrome do Edifício Doente (Sick Building Syndrome - SBS), 
associada a edifícios com ar condicionado e luz artificial - e mais especificamente da Desordem Emocional Sazonal 
(Seasonal Affective Disorder – SAD), ligada à carência de luz. (BAKER et al, 2002). 
 23
SAD e vivem em altas latitudes, durante o inverno, sentem esses sintomas de forma mais 
severa, o que faz com que se sintam seriamente debilitadas. 
Enquanto as pessoas que vivem e trabalham em altas latitudes, no inverno, estão em posição 
de maior risco, prédios inadequadamente iluminados durante o dia podem colocar seus 
ocupantes em risco em qualquer latitude, mesmo no verão. Nesse contexto, não é sem 
propósito que o sintoma mais comum relatado em estudos sobre a Síndrome do Edifício 
Doente (Sick Building Syndrome - SBS) é a letargia. De acordo com Baker et al (2002), os 
edifícios com luz natural, devido à variação da iluminação no tempo e espaço, fornecem os 
estímulos suficientes para desencadear os processos fisiológicos que evitam esta síndrome. 
Todavia, quanto à luz natural, seus efeitos prejudiciais e benéficos estão ligados de forma 
inseparável; é difícil obter qualquer benefício do sol sem, ao mesmo tempo, se expor aos 
prejuízos que ele pode causar. Obviamente, o equilíbrio neste aspecto é relevante, e um 
projeto arquitetônico adequado pode ajudar a equacionar a questão. 
Assim sendo, é importante ressaltar que a luz proveniente do sol é a fonte de luz natural 
principal, mas como afirma Hopkinson et al (1975) é a luz do sol difundida na atmosfera que, 
como luz do céu, serve de fonte primária na iluminação natural de interiores. A partir disso, 
relaciona-se no próximo capítulo o conceito físico da luz e suas fontes. 
 
 24
CAPÍTULO 02 
LUZ NATURAL: Conforto Visual, Fontes e Grandezas Físicas 
2.1 CONFORTO VISUAL 
Entende-se como conforto visual a existência de um conjunto de condições, num determinado 
ambiente, no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas visuais com o máximo de 
acuidade2 e precisão visual, com o menor esforço, com menor risco de prejuízos à vista e com 
reduzidos riscos de acidentes (LAMBERTS et al, 1997) 
Apresentar um bom nível de luz para a tarefa que se deseja realizar é condição necessária, e 
existem normas para diversas tarefas, para diferentes idades dos que realizam as tarefas para 
diferentes precisões das tarefas, e para ambientes diversos. Porém, não é suficiente satisfazer 
os níveis de iluminância ditados pelas normas. Também é preciso atender aos requisitos 
necessários para ocorrência tranqüila do processo visual (visão), como: uniformidade de 
iluminação; ausência de ofuscamento; modelagem dos objetos (as sombras são importantes 
para definir a forma e posição dos objetos no espaço, quando não há outras referências). 
Corbella (2003) acrescenta que “para um projeto que vise à utilização da iluminação natural, 
quanto mais dados se possuam sobre as características do céu, tanto melhor”. Algumas 
ferramentas de cálculo precisam de percentagens de tipo de céu (classificados segundo a 
densidade das nuvens), ou dados médios mensais de transparência do céu, ou ainda quais os 
períodos de céu com muita