A luz natural tem duas vantagens principais sobre a iluminação artificial. Em primeiro lugar, a iluminação natural reduz as contas de electricidade porque está disponível gratuitamente. Além disso, oferece perfeito desempenho de reprodução de cores, permitindo que as cores e texturas dos objetos sejam apreciadas sem distorção visual. Nenhuma fonte de luz artificial pode oferecer esta combinação de benefícios:
- A iluminação incandescente e halógena corresponde ao desempenho de cores da luz do dia, mas ambos os tipos de iluminação são ineficientes e caros para operar. Outra desvantagem das lâmpadas incandescentes e halógenas é sua curta vida útil, normalmente inferior a 1.000 horas de uso, o que significa que são necessárias substituições com frequência.
- As luminárias LED oferecem um custo operacional muito baixo, mas muitos produtos o fazem às custas do desempenho das cores. Algumas das lâmpadas LED mais recentes são projetadas para replicar a saída de cores quentes e naturais da iluminação incandescente, mas isso geralmente tem um preço mais alto.
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A iluminação LED é uma tecnologia de alto desempenho, que oferece poupanças significativas de energia e manutenção ao longo da sua vida útil, mas a luz natural é sempre a opção vencedora quando disponível. No entanto, existem três factores importantes a considerar para uma implementação eficaz da iluminação natural:
- O sol tem um efeito de aquecimento, e um projeto de iluminação natural bem-sucedido deve minimizá-lo e, ao mesmo tempo, permitir a entrada de luz solar no edifício. Se o aquecimento solar não for controlado, pode aumentar significativamente as cargas de ar condicionado, anulando parte das poupanças potenciais.
- A luz solar não está disponível durante a noite e é limitada durante os dias nublados, pelo que o edifício deve estar equipado com controlos que ajustem a iluminação artificial em resposta a esta situação. Além disso, os controles garantem que as economias sejam alcançadas quando a iluminação natural é suficiente, diminuindo ou desligando as luminárias internas.
- O projeto de iluminação natural deve garantir que o sol não seja diretamente visível para os ocupantes, uma vez que o brilho resultante é insuportável. O mesmo se aplica a superfícies brilhantes que podem refletir o sol, o que também causa brilho.
A iluminação natural é altamente recomendada em edifícios comerciais, contribuindo positivamente para a motivação e produtividade dos colaboradores, além de proporcionar economia de energia.
Otimizando a orientação da janela para luz natural
As janelas desempenham um papel muito importante em qualquer projeto de iluminação natural, uma vez que devem ser colocadas de forma que a luz natural possa entrar no edifício, mas ao mesmo tempo deve-se evitar o aquecimento e o ofuscamento. Em geral, as janelas nas faces norte e sul de um edifício têm um desempenho muito melhor do que aquelas voltadas para leste ou oeste.
Em Nova York e em outros lugares do hemisfério norte, a maior parte da luz solar disponível durante todo o ano vem da porção sul do céu. Portanto, as janelas voltadas para o sul são as que recebem mais luz natural, com brilho e aquecimento mínimos porque a elevação do sol acima do horizonte é alta e a maior parte da luz solar é recebida em um ângulo agudo. O sol está a uma altitude mais baixa no inverno, aumentando o efeito de aquecimento, mas isto é benéfico porque a carga total de aquecimento é reduzida. No entanto, pode ser necessário controlar o brilho com cortinas. As janelas voltadas para o norte também são eficazes para a iluminação natural porque a maior parte da luz solar que recebem ao longo do ano é indireta, o que significa que o brilho e o aquecimento são minimizados.
As janelas voltadas para o leste recebem luz solar direta durante a manhã, e o mesmo acontece com as janelas voltadas para o oeste à tarde. Para uma iluminação natural eficaz, o número de janelas voltadas para leste ou oeste deve ser minimizado, e muitas vezes é necessário um amplo uso de sombreamento para evitar ofuscamento e aquecimento excessivo. Em construções baixas, muitas vezes é possível usar árvores para sombreamento adicional. Se os edifícios circundantes forem mais altos, também bloqueiam eficazmente a luz solar direta.
O encandeamento deve ser evitado em todas as circunstâncias: o encandeamento ligeiro distrai e é desconfortável, e o encandeamento intenso limita severamente a visibilidade e pode danificar os olhos. O aquecimento é bem-vindo no inverno, mas aumenta drasticamente as cargas de ar condicionado durante o verão. Para obter os melhores resultados com a iluminação natural, a área das janelas deve ser maximizada nas faces norte e sul de um edifício e minimizada nos lados leste e oeste.
Clarabóias e janelas de alta eficiência
Claraboias e janelas de alta eficiência são os dois tipos mais comuns de produtos de iluminação natural para edifícios. Ambos são projetados para maximizar a iluminação enquanto mantêm o efeito de aquecimento sob controle.
Claraboias
As clarabóias permitem que os edifícios capturem calor através do telhado e a sua geometria é projetada para minimizar a transferência de calor para o edifício. As clarabóias têm maior potencial em construções baixas com uma grande área de cobertura, onde muitas vezes é possível desligar completamente o sistema de iluminação artificial. Armazéns, plantas industriais e shopping centers são alguns exemplos de edifícios onde as clarabóias têm alto potencial.
Os painéis solares são um óptimo complemento para clarabóias, uma vez que podem ser utilizados para preencher os vãos entre elas, garantindo o aproveitamento de toda a luz solar incidente na cobertura. A luz solar que não é utilizada para iluminação natural é convertida em eletricidade e utilizada para alimentar outros aparelhos, que podem incluir iluminação artificial.
As utilizações potenciais das clarabóias na construção de arranha-céus são mais limitadas, uma vez que a área do telhado é pequena em comparação com a área interior total e apenas os níveis superiores podem beneficiar do conceito.
Janelas de alta eficiência
Existem agora produtos de fenestração projetados para permitir a passagem da luz solar e, ao mesmo tempo, bloquear uma parte significativa do calor, e podem ser eficazes em projetos de iluminação natural. Por exemplo, as janelas de painel duplo usam duas folhas de vidro com um espaço entre elas para minimizar a condução de calor. A lacuna pode ser aspirada ou preenchida com um gás inerte para melhores resultados. Algumas janelas também utilizam vidro fotocrômico, que normalmente é transparente, mas se torna mais opaco em resposta à quantidade de luz incidente.
A capacidade de uma janela de bloquear o calor é especificada pelo seu Coeficiente de Ganho de Calor Solar (SHGC), que é uma proporção entre o calor transmitido e o calor recebido. Por exemplo, uma janela de alta eficiência com SHGC de 0,50 bloqueia metade de todo o calor solar, enquanto deixa passar a maior parte da luz.
Automação de iluminação interna para complementar a iluminação natural
A principal limitação da luz natural é que a disponibilidade depende da hora do dia e do clima local. O edifício ainda necessita de sistema de iluminação artificial, com a diferença de que pode ser desligado ou configurado para funcionar em saída parcial quando houver luz natural. A captação de luz natural consiste em manter os níveis de iluminação constantes, independentemente da quantidade de iluminação natural disponível:
- Se a iluminação natural puder fornecer 100% do nível de iluminância, as luminárias serão desligadas.
- À medida que a disponibilidade de iluminação natural diminui, a saída da iluminação artificial é controlada com dimmers para compensar a lacuna.
- Durante a noite, os requisitos de iluminação são totalmente atendidos com iluminação artificial.
É importante notar que a iluminação natural só proporciona poupança se o sistema de iluminação artificial for reduzido ou desligado em resposta aos níveis de iluminação natural. Se as luminárias forem deixadas ligadas durante todo o dia com brilho total, os ambientes internos serão iluminados mais do que o necessário e a economia potencial será anulada. Na verdade, o consumo de energia pode aumentar porque o sistema de ar condicionado deve retirar calor de duas fontes simultaneamente – iluminação artificial e sol.
Controlando o brilho no projeto de iluminação natural
Podem surgir problemas de encandeamento em sistemas de iluminação natural mal concebidos e é importante distinguir entre os dois principais tipos de encandeamento:
- O brilho desconfortável é insuportável e causa uma reação instintiva de fechar os olhos e desviar o olhar. Este é o tipo de brilho que você sente se olhar diretamente para o sol por acidente.
- O brilho causado pela deficiência limita a visão, mas não causa a reação drástica do brilho desconfortável. Um exemplo de ofuscamento deficiente é quando um objeto brilhante é refletido na tela do computador e dificulta a leitura.
A orientação adequada da janela não apenas limita o ganho de calor, mas também controla o brilho. Ao minimizar o número de janelas voltadas para leste e oeste e ao usar sombreamento adequado, o brilho é reduzido significativamente. O design interior também desempenha um papel importante para manter o brilho sob controle. Quaisquer superfícies ou objetos que possam refletir diretamente a luz solar devem ser evitados, especialmente se refletirem luzes em áreas ocupadas.
Observações Finais
A iluminação natural pode reduzir significativamente as contas de eletricidade, ao mesmo tempo que ajuda a criar ambientes internos que parecem naturais e convidativos. No entanto, serviços de design profissional são altamente recomendados antes de tentar qualquer projeto de iluminação natural, caso contrário, poderá haver problemas com ofuscamento ou aquecimento solar excessivo.
