Iluminação natural e ganhos solares em edifícios

Abstract

Um dos grandes desafios da atualidade é tornar os edifícios mais sustentáveis e ecológicos, de forma a reduzir os seus consumos de recursos durante o seu ciclo de vida, assim como na sua construção. Na União Europeia, num espaço habitacional, 20% do consumo de energia elétrica é devido a gastos com iluminação artificial, sendo que no sector de serviços representa 60% do consumo elétrico. Em Portugal, o consumo de energia no inverno para aquecimento no sector residencial é superior a 28%. Por outro lado, no verão a existência de ganhos solares excessivos irão provocar um aumento das necessidades de arrefecimento. Assim, diminuir a utilização de iluminação artificial e reduzir as necessidades energéticas torna-se essencial para tornar os edifícios mais sustentáveis. Os sistemas de iluminação natural e de sombreamento podem desempenhar um papel muito importante neste objetivo. Os sistemas de iluminação natural permitem um melhor aproveitamento da luz de dia no interior dos edifícios, originando uma redução de consumos elétricos da iluminação artificial, sendo que os sistemas de sombreamento possibilitam controlar os ganhos solares. No entanto, é necessário encontrar um equilíbrio entre as necessidades de iluminação e as necessidades térmicas. Nesta dissertação, para além de uma revisão do estado da arte sobre as diferentes estratégias de sombreamento e iluminação natural, pretende-se estudar a relação entre as necessidades de iluminação natural e o seu impacto nas necessidades energéticas. Para este estudo utilizou-se o software DesignBuilder para modelar uma sala de aula com os parâmetros construtivos reais e assim, através de simulações, avaliar os ganhos solares, consumos de energia e o conforto térmico. A utilização de uma pala de sombreamento horizontal, particularmente orientada a sul, permite reduzir os ganhos solares no verão, sem provocar um aumento do consumo de energia elétrica para iluminação.

One of the great challenges of today is to make buildings as sustainable and ecological as possible, in order to reduce their consumption of resources during their life cycle as well as in their construction.In the European Union, in a residential space 20% of the electricity consumption is due to the artificial lighting, where in the service sector it represents 60% of the electrical consumption. In Portugal, energy consumption for heating in the residential sector is over 28%. On the other hand, in the summer, the existence of excessive solar heat gains will cause an increase in cooling needs. Therefore, reducing the use of artificial lighting and reducing energy needs is essential to make buildings more sustainable. Natural lighting and shading systems can play a very important role in this objective. Natural lighting systems allow a better use of daylight inside buildings, resulting in a reduction of electrical consumption with artificial lighting and shading systems make it possible to control solar gains. However, it is necessary to find a balance between lighting needs and thermal needs.In this dissertation, in addition to a review of the state of the art on the different approaches to shading and natural lighting, it is intended to study the relationship between the need for natural lighting and its impact on energy needs. For this study, DesignBuilder software was used to model a classroom with the real construction parameters and, through simulations, to evaluate solar gains, energy consumption and thermal comfort. The use of a horizontal overhang, particularly oriented to the south, allows to reduce the solar gains in summer, without increasing the consumption of electricity for lighting